在電鍍廢水中，由于鍍件類型和工藝選擇的差異,使得電鍍廢水成分復(fù)雜,水質(zhì)變化很大,其中主要包含了大量的重金屬離子、難降解的有機物以及劇毒物質(zhì)(如CN-)等。本文主要介紹了Fenton氧化法在去除電鍍廢水COD中的應(yīng)用。

　　一、電鍍廢水中COD的產(chǎn)生

　　一個完整的電鍍工藝過程可以分為三個階段:前處理、電鍍和后處理。下圖為電鍍工藝各階段有機物產(chǎn)生比例。

   (一)前處理過程中COD的產(chǎn)生

　　鍍件類型及工藝選擇直接關(guān)系到前處理過程中有機物的產(chǎn)生。電鍍之前,需要對鍍件進行表面整飾、除蠟、除油、酸洗、活化等處理,以確保鍍件表面清潔。由于大多數(shù)電鍍廠采用乳化除蠟和除油,使得前處理所產(chǎn)生的廢水中含有大量的表面活性劑和助劑,這些物質(zhì)都是高分子有機物。

　　(二)電鍍過程中COD的產(chǎn)生

　　電鍍過程本身所產(chǎn)生的有機物很少,主要來自于添加的各種光亮劑。這些光亮劑本身都是高分子有機物,一部分在電鍍處理時分解進入鍍層,一部分殘留在鍍液中,還有一部分在清洗鍍件時帶入清洗水中。電鍍所產(chǎn)生的廢水量大,但COD相對較低且穩(wěn)定。雖然電鍍過程中產(chǎn)生的COD不高,但由于其成分復(fù)雜,又含有很多難降解物質(zhì),給生化處理帶來負面影響。

　　(三)后處理過程中COD的產(chǎn)生

　　鍍件在電鍍之后還要進行一些后處理。對于生產(chǎn)中的不合格產(chǎn)品,還需進行退鍍。這一階段常使用苯并三氮唑、間硝基苯磺酸鈉及化鈉等。后處理所產(chǎn)生的廢水中COD變化大,但是產(chǎn)生的廢水量不大。

　　二、Fenton氧化法

　　電鍍廢水中有機物的濃度高,成分復(fù)雜,很多都是難降解物質(zhì),可生化性差。對于這類廢水用一般的生物法很難處理,且普通的氧化劑的氧化能力也難以滿足要求。氧化法的提出正好解決了這一難題。其基本原理是產(chǎn)生具有強氧化性的羥基自由基,氧化分解有機物。羥基自由基可以同時氧化多種有機物的混合物,且具有不產(chǎn)生二次污染、容易控制、反應(yīng)速率快等特點。常用的氧化法有臭氧氧化、濕式氧化、Fenton氧化及超聲波氧化等。本文主要介紹了Fenton氧化法在電鍍廢水處理中的應(yīng)用。

　　(一)反應(yīng)機理

　　1894年,英國人Fenton發(fā)現(xiàn)Fe2+/H2O2體系可以氧化多種有機物[3-4]。Fenton氧化法的實質(zhì)是Fe2+與H2O2發(fā)生鏈式反應(yīng),產(chǎn)生具有強氧化性的羥基自由基,其降解有機物的過程如下[3]:Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-(1)

　　Fe3++H2O2→Fe2++HO2·+H+(2)

　　Fe2++·OH→Fe3++OH-(3)

　　Fe3++HO2→·Fe2++O2+H+(4)

　　HO2·+H2O2→O2+H2O+·OH(5)

　　RH+·OH→R·+H2O(6)

　　R·+Fe3+→R++Fe2+(7)

　　R++O2→ROO+→CO2+H2O(8)

　　由上述反應(yīng)過程可知:Fe2+與H2O2發(fā)生鏈式反應(yīng),產(chǎn)生的羥基自由基將有機物氧化脫氫,而脫氫后的基團進一步被穩(wěn)定為二氧化碳和水,以達到去除COD的目的。

　　(二)影響因素

　　(1) pH值

　　pH值影響Fe2+的存在形式,Fe2+只有在酸性條件下才能起到催化H2O2產(chǎn)生羥基自由基的作用。通常認為,pH值在2～4時,催化效果較好。

　　(2) cFe2+∶cH2O2

　　羥基自由基的產(chǎn)生原因是Fe2+的催化作用,如果沒有Fe2+存在,H2O2很難分解產(chǎn)生羥基自由基。Fe2+的濃度過低,催化效果差;過高,Fe2+易被氧化成Fe3+,既降低了氧化效果又使得色度增加。隨著Fe2+的濃度的增加,COD的去除增大后降低。所以合適的配比直接影響到處理效果。

　　(3) 溫度

　　研究表明:當溫度為30℃時,羥基自由基的活性zui大,COD的去除率達到zui大值;溫度降低,COD的去除率降低;而當溫度超過60℃時,不利于反應(yīng)的進行。

　　(4) H2O2的投加方式

　　若H2O2的投加總量不變,采用分批投加的方式可以提高處理效果。分批投加時,cFe2+∶cH2O2的比值較大,有利于羥基自由基的產(chǎn)生。

　　(5) 時間

　　在反應(yīng)初始階段,COD的去除率隨著時間的增加而增大;一定時間后去除率達到zui大值;此后繼續(xù)增加時間,去除率基本保持不變。

    三、其他方法

　　目前對于電鍍廢水的處理,還可以采用生化法、生化法是先通過投加混凝劑,去除廢水中的重金屬離子,然后在厭氧池中依靠微生物的作用分解有機物。前處理所產(chǎn)生的廢水中存在著大量的高分子有機物,可生化性差,這就給生化法帶來了難度。且生化法抗沖擊負荷能力差,對水質(zhì)水量的變化適應(yīng)性差,風(fēng)險較大。微波化學(xué)法是利用微波提供能量,配合投加化學(xué)藥劑,廢水中的有機物一部分直接氧化,一部分在微波的作用下迅速分解。此方法中一般以lv氣為氧化劑,而要獲得較好的處理效果,就必須增大lv氣的使用量,往往導(dǎo)致出水中余氯較高,容易產(chǎn)生二次污染。物化法是通過加入酸堿調(diào)節(jié)廢水的pH值,促使有機物和重金屬離子沉淀,過濾后在濾液中繼續(xù)加入氧化劑,以去除剩余的有機物。這種方法的藥劑投加量很大。

　　四、結(jié)論

　　隨著電鍍工業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高,電鍍廢水的處理已變得越來越重要。電鍍廢水中有機物去除的難點在于其成分復(fù)雜、濃度高以及生物降解難。Fenton氧化法產(chǎn)生的強氧化性羥基自由基可以有效地處理這類廢水。