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发布时间:2020-07-10 08:10:06

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作者:段光复

出版社:机械工业出版社

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电镀废水处理及回用技术手册

电镀废水处理及回用技术手册试读:

前言

电镀,属于机械制造行业中的热处理分行——表面处理小分支的一叶,长期以来,作为机械制造企业热处理车间的一个班组而存在。它对机械及塑胶零件的主要作用有以下几点:

1.提高耐蚀性能 这是电镀最基本也是最重要的作用。例如,在钢铁制品上镀锌,能在一般大气条件下有效地保护基体金属免遭腐蚀;镀镉制品在海洋环境下不易受到腐蚀;镀锡制品不仅耐蚀性能好,而且其腐蚀产物对人体无害,因此广泛用于与有机酸接触的食品容器中。

2.防护装饰性能 采用多层电镀,镀铜、镍、铬等,既耐蚀又美观。一些工艺制品采用仿金工艺,提高外观质量。

3.修复功能 一些重要的零部件,如轴、齿轮等磨损后,通过镀硬铬修复磨损部位,具有较好的经济效益。

4.其他功能(1)耐磨性 在活塞环、冲压模具内腔等镀硬铬,其耐磨镀层可以提高制品表面硬度,增加其抗磨损能力。(2)减摩性 在轴瓦、轴套上镀锡、铜-锡合金可以使轴瓦、轴套不会因轴高速旋转而烧坏。(3)导电性 在电子工业中,许多零件要求导电性能要好,可在其连接脚上镀银,增强导电性能。(4)导磁性 如录音机、计算机中使用的录音带、存储器需要镀镍-钴、镍-铁合金。(5)焊接性 电子原件组装时,为了改善其钎焊性能,需要镀锡、铜、银等。(6)反光性 镀铬、银、铑可以增加某些物品表面的反光能力。(7)防扩散性 某些零件热处理时,不允许改变其它一些部位的原有性能,就要把这个部位保护起来,如为防止局部渗碳可采用镀铜工艺防护,为防止局部渗氮可采用镀锡工艺防护。

随着市场经济的发展,尤其是沿海一带轻工业的发展,电镀产品外表以其晶亮、润泽、光滑、色彩丰富,得到人们极大的喜爱,形成了较大的需求空间。在利润这个市场触媒剂的催化下,它从机械制造企业中走了出来,从一个小班组演变为一个独立的企业,并且逐步壮大,终于形成了一个不容忽视的电镀专业化市场。目前,全国已有近2万家电镀企业,主要集中于珠江三角洲和长江三角洲,珠江三角洲有5000多家,长江三角洲有3000多家,广东省有4700家,浙江省有1400家,上海有1100家,北京有860家。它们为国内外冶金、交通、通信、化工、机械、电子、仪器、轻工、军工、航天、船舶等各行各业精心地服务,成为了一门不可缺少的产业。为了保证电镀产品的质量,使金属镀层具有平整光滑的良好外观,并与基体牢固结合,必须在镀前把镀件表面上的污物(油、锈、氧化皮等)彻底清洗干净,并在镀后把镀件表面的附着液清洗干净。因此,在电镀过程中,会产生大量的废水,水质复杂,废水中含有氰化物和各种重金属。全国2万9家电镀企业,废水总排量达80×10t,排入江河湖海后,污染了生态环境,严重损害了人们的身体健康,如果不加以处理,最终会酿成没有水可供人类使用的灾难。所以电镀废水不能直接排放,要进行专业化的技术处理,这种专业化的技术处理有两层意思:一是要使电镀废水达到国家规定的排放标准;二是为充分利用宝贵的水资源,达标排放水要再次深化处理,回到生产线上去。

电镀工厂多是一些分散的小企业,没有力量去建造电镀废水车间,为了解决这个难题,政府采用了一个有效的办法,把众多小的电镀企业集中起来,兴办电镀工业园,一个园区办一个电镀废水处理厂。电镀废水与生活废水、造纸废水、印染废水、皮革废水、炼油废水、发电废水、化工废水、医院废水等比较起来,是最难处理的工业废水,因为它不但含有上述废水中的污染物,还含有各种重金属,要做到达标排放与回用,处理的技术难度较大。

本人从事电镀废水处理工作多年,经过多种工艺的比较,总结出一套成熟的、先进的电镀废水处理工艺,将废水粗放分流,分为综合废水、含氰废水、含油废水三类,经物化→生物→反渗透处理工艺,连续作业,实现达标排放,60%的达标排放水回用到生产线。本工艺的特点是适合多镀种,对多种重金属不用作很细的分流,使操作简单化,动态调节、操作方便,已在多个工业园区推广。本书就是对该技术作一全面、系统、深入、理论与实际相结合的介绍。

本书有以下四个特征:(1)全力贯彻《中华人民共和国循环经济促进法》。循环经济的定义是:“指在生产、流通和消费等过程中进行的减量化、再利用、资源化活动的总称。”循环经济的目标有两个,一是提高经济活动的资源利用效率,二是减少污染排放。本书介绍的技术宗旨是产生的废物在自身循环利用的同时,成为另一个企业的能源和原料。(2)着重实践,着重应用,深入浅出,用通俗的语言,使一些专业术语能为一般人理解。(3)介绍内容全面。电镀废水处理涉及的专业较多,有无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、机械、电工、仪表、生物、流体力学、土建十门学科,涉及专业虽多,但就应用来说,并不需要掌握很深,所以涉及到的基本知识本书在有关的章节里作简明、扼要、准确的介绍,使读者不用再去查阅其他资料。(4)本书对污水处理站的建造费用及运行成本举了范例。以32008年物价为准,介绍了排量1000m/d污水处理厂的建造费用及运行成本样板,并提出了不断降低成本的途径。

本书来自实践,理论思路清晰,工艺可靠,数据准确,有了它,相当于把工程师及一套技术班子带回了家。

本书与国际技术接轨,可作为从事电镀废水处理工作的技术人员、工人的学习培训教材,也可作为大专院校热处理专业师生的参考书,还可提供给欲投资电镀废水处理行业的企业或个人,作可行性研究报告的参考资料。

由于本人水平有限,加上时间仓促,缺点、错误在所难免,希望广大读者批评指正,不吝赐教。段光复

第一章 概述

第一节 水

水,是一切生命赖以生存的宝贵物质:是一切生命机体的组成物质,约占体重的2/3,是各种生物体含量最多的一种物质;是生命产生、发育和繁衍的源泉,又是生物体新陈代谢的一种介质,生物从外界环境中吸收养分,通过水将各种养分物质输送到机体的各个部分,又通过水将代谢产物排出体外,维持着生命的活力;水还对生物体起着散发热量、调节体温的作用。3

水,在地球上储量相当丰富,有14亿km,覆盖地球表面积的70.8%,但是生活和生产用水都是淡水,地球上的水有97.22%是含盐量极高的海水,无法饮用和灌溉农田,便于人们取用的淡水只有0.2%左右,其余的2.58%以南北两极冰帽冰川、大气中水的形式存在。水在地球生物圈内是以循环往复来使用的,分自然循环和社会循环。(一)自然循环

在太阳能的作用下,通过海洋、湖泊、河流等广大水面以及土壤表面、植物茎叶等表面的蒸发形成水汽,上升到空中凝结为云,在大气层的作用下,以雨、雪、雹的形式降落到地面,形成江河湖海或渗入到地下,然后又蒸发形成水汽,循环往复。(二)社会循环

人类为满足生产和生活的需要,从自然界取用大量的水,这些水经使用后就成为生活污水和生产废水,经过处理后排入自然水体,然后又为人们取用,这就又形成了一个循环体系。

如果破坏了循环规则,就会没水可用。全球对水的需求,每20年将增加一倍,但水的供应不会以这种速度增加。每人每天生活用水40~50L,生活水平越高,用水量越大。一般来说,发展中国家平均每人每天生活用水40~60L,发达国家每人每天生活用水200~300L,工业用水要占城市用水的70%~80%,发电、冶金、石油、化工、纺织、印染、造纸都是用水大户,农业用水超过工业用水。我国是农业3大国,据统计,长江流域每亩水稻田的需水量约为250~500m,北32方地区的小麦需水量约为200~300m/hm、玉米需水量约为150~3232250m/hm、棉花需水量约为80~150m/hm。

我国水资源丰富,居世界第六位,但我国人口众多,人均占有量3为2460m,排在第109位,是世界上最缺水的21个国家之一,全国300多个城市中108个城市严重缺水,40个城市进入世界严重缺水城市之列。一方面水资源短缺,另一方面对水的污染日渐严重。从2009年起,广州市每年要从河源市引入一亿吨生活用水。

河流、湖泊、水库对污染有一定的自净能力,这是水体中溶解氧的作用。溶解氧参与水体中氧化还原的化学过程和好氧的生物过程,可以把水中的许多污染物转为净体,甚至变为无害物质,但是如果排入水体的污染物的含量超过水体的自净能力,就会造成水质恶化,使水的用途受到影响,即造成水污染。在工业化进程中,向水体排放大量未经处理的工业废水、矿山排水、生活污水和各种废弃物,污染气体及气溶胶的沉降,以及垃圾倾倒岸边或堆积,经降雨淋洗流入水体等,造成水质恶化,都属于人为污染。

水污染按性质可分为化学污染和生物污染。化学污染分为无机污染和有机污染。无机污染主要是酸、碱、盐、重金属以及无机悬浮物等造成的污染。酸性水或碱性水都会对农作物的生产产生破坏作用,有的会使土壤的性能变坏,酸性水体还会腐蚀水下设备、船壳等。酸性水体与碱性水体相遇,可发生中和反应,同时产生相应的无机盐。重金属对人体有很大的危害性,它们有的是通过饮用水直接进入人体,有的则是通过食物间接进入人体。如果它们在人体内积累并超过一定量,就会使人产生各种中毒的反应,影响人体健康,甚至危及生命。有机污染,如氮、磷进入水中会引起水中硅藻、蓝藻、绿藻大量繁殖,导致水中溶解氧减少,化学耗氧量增加,从而使水体“死亡”,进而使水体质量恶化,鱼类等死亡。这种由于植物营养元素大量排入水体,破坏水体生态平衡的现象,叫做水体的富营养化。饮用水中一般含氮量很少高于1mg/L。根据世界卫生组织规定,NO-含量不得超33过10mg/L。许多水生动物(如鱼类)对NH-N较敏感,一般有一定的3耐受限度。如水中NH-N超过3mg/L时,金鱼会在9~24h内死亡。此外,亚硝酸与胺作用生成亚硝酸胺,有致癌和致畸作用,所以饮用水应严格控制亚硝酸的含量。

第二节 电镀废水处理的现状

一、国外电镀废水处理现状

电镀技术开始于1840年,起源于英国,到1924年形成了完整的工业体系。进入21世纪后,电镀技术已有了很大的发展,电镀的品种由电镀单一金属到二元合金,再到三元合金,又到复合材料组成的镀层;电镀基体材料由通常的钢铁、铜及其合金到轻金属(铝、镁及其合金),再到锌基合金压铸件,又到塑料、陶瓷等非金属材料,电镀设备已产生了各式各样的智能化自动生产线;电镀介质由在水溶液中进行,发展到在非水电解质中电镀;工艺也有了很大的进步,出现了高速电镀、脉冲电镀,既提高了生产效率,又节约了原材料。

国外电镀技术主要体现在新工艺、新技术、新设备的开发研究和推广应用方面,镀种多、自动化程度高、检测仪器先进。

国外在电镀废水的处理方面着重于源头处理,一些重污染技术已经淘汰。生物技术发展较快,各类菌种的培育、驯化、使用逐渐普及;化学上使用的药剂药效高,尽量做到少渣或无渣,如调节pH值时,用的是片碱,而不是石灰。尽管如此,发达国家的电镀工业还是逐渐向发展中国家转移。二、国内电镀废水处理现状

国内电镀行业属于劳动密集型的“三来一补”企业,耗能高、排污量大、产品附加值相对较低,对环境的污染危害性较大,属重污染行业,已不符合现今发展循环经济的理念,因此,政府对这类工艺落后、污染严重的企业态度明确,以政策法规和技术支撑为保障,实施生态化改造,强化管理、逐步淘汰,对超标排放而又治理无望的企业,注册期到,一律终止,工商部门不再续期办理营业执照。执行“严格管理、提高效益、保护环境、实现资源有效利用”的策略。

珠三角电镀品种有印制电路板、电子元器件、电脑配件、汽车部件、眼镜、卫生洁具、摩托车配件、家电、灯具、门锁、五金件、首饰、钟表等。电镀工艺有普通电镀、化学镀、复合电镀、脉冲电镀、电铸、机械镀、真空蒸镀、离子镀。单一金属有锌、铜、镍、铬、锡、金、银、铂、铑、钯、铟等。二元合金有铜基的铜镍、铜锌、铜锡;锌基的锌铜、锌镍、锌铁、锌钴;镍基的镍磷、镍钴;锡基的锡锌、锡镍、锡钴。三元合金有铜镍铬、锡钴锌。在色彩方面有黑镍、沙丁镍、黑铬、沙丁铬、枪色、古铜、光亮铜、光亮镍、彩色钝化膜、蓝白色。基体材料有金属、铝、工程塑料等。(一)管理现状

随着经济的发展,环境保护的工作越来越得到重视,国家成立了环境保护部,2009年,各省相继成立环境保护厅,从组织上给予开展该项工作的保证。政府对电镀企业进行强制管理是从2002年正式开始,从这时起,电镀废水的处理有了较快的发展,人们由不认识到较熟练地掌握废水处理技术,设备由简单的几个池子,发展到今天的半自动控制的连续处理,技术、设备、管理上都取得了很大的成绩,一些难处理、多年难以解决的技术问题都已克服,政府倡导的环保意识已普及,企业界接受了“严格管理、提高效益、保护环境、实现资源有效利用”这个理念,并逐渐自觉接受强制管理。

1.政策管理(1)国家出台了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》,各省市也出台了相应的文件,对产生工业固体废物(电镀废水厂产生大量污泥)的单位强行建立、健全污染环境治理责任制度:①电镀企业成立时要经过严格审批,要备齐一系列资料,如环保审批批文,污染防治设施的评估报告书和验收资料,生产工艺流程图,投资生产规模,产品种类和数量、原辅材料种类及数量、产生的工业固体废物特别是危险废物种类数量及其收集、贮存、转移、处理情况等;②执法人员采取现场监测、采集样品、拍摄现场等措施进行监管;③重视电镀企业布局,在深圳等经济发达地区已不允许再新建电镀厂,已有的集中到工业园区,按环保局的标准进行整改,达不到要求的强制关闭。(2)国家实行工业固体废物申报登记制度,要求有关单位如实向环保主管部门申报工业固体废物的种类、产生量、贮存、流向、处置等有关资料,如有重大改变,应当及时办理变更申报登记,产生危险废物的单位必须按照国家有关规定制定危险废物管理计划、意外事故的防范措施和应急预案,并向环保主管部门备案。(3)加强对工业固体废物的管理,建立危险废物管理档案,做到原辅材料使用情况清晰,危险废物的产生、转移、处理情况均应有详细记录和月统计表,危险废物转移联单的保存期限为五年。(4)工业固体废物贮存设施、场所须按照国家《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599—2001)的要求建设;危险废物贮存设施、场所必须按照国家《危险废物贮存污染控制标准》(GB18597—2001)的要求建设,做到“防扬散、防流失、防渗漏”,收集、贮存危险废物必须按照危险废物特性分类进行,禁止混合收集、贮存、运输、处置性质不相容且未经安全处理的危险废物;禁止将危险废物混入非危险废物中贮存;禁止露天或在公共场所堆放危险废物。(5)对危险废物的容器和包装物以及收集、贮存、运输、处置危险废物的设施、场所设置危险废物警告、识别标志。(6)禁止将危险废物提供或者委托给无经营许可证的单位从事收集、贮存、运输、处置等经营活动。

2.排放监控(1)环保局对排放建立在线监控平台,要求废水处理厂安装视频监控设备,通过远程在线信息传输,监控处理情况,一旦发现偷排或水质不达标情况,立即纠正,并依法处罚。目前可监控的参数有pH值、COD、镍含量、六价铬含量。(2)按照《中华人民共和国清洁生产促进法》,对电镀企业清洁生产实施强制性审计,对未能通过审计的依法处罚并纳入淘汰范围。(3)实行排污许可证,进行总量控制。

3.支持 对开展废水循环使用、废物利用、节能节水、减少排污、实现“零排放”的给予资金和技术上的支持。建立技术信息平台,鼓励和扶持在工艺技术方面的改造创新,使之达到循环经济的要求。

4.污泥用掩埋的方法解决。(二)技术现状(1)电镀废水处理厂的性质有两类,一类是国外大公司办的,如富士康、日东等,环保投资到位,药剂注重使用效果,各种规章制度和技术措施到位;另一类是私营企业办的,不是按工程建设程序来建,而是今天有钱了添个池子,明天有钱了再加几个罐子,污水质量波动较大,处理质量不达标的多,企业素质参差不齐。(2)新的技术不断地涌现,但在消化吸引方面,市场却显得力不从心,缺人缺钱。(3)服务性的环保公司泛滥。这类公司很多,规模都不大,一个老板,两三个技术人员,就在市场上到处接工程,老板是门外汉,技术人员是才毕业几年的大学生,理论与经验都不足,做出来的工程技术不成熟,质量寿命短,要不断地改进。(4)对混排的重金属处理常常不达标。(5)膜技术应用在达标排放水上的污染难题没有根本解决,膜寿命短,运营成本居高不下,使一些小的工业园区业主,虽装了回用水系统,但很少开,仅仅是为了充充门面。(6)在线控制的仪表使用,在制造纯水方面效果较好,但在电镀废水处理上效果不好,因为电镀废水硬度高,仪器管道较小,经常发生堵塞现象,使测量不准和仪表无法工作,仪器虚设。(7)综合废水的金属含量在50~180mg/L,有回收价值,但用离子交换法、电解法的成本高,使该项工作一直开展不起来。

国内电镀废水处理的工作虽已走上了轨道,但存在的问题还不少,许多电镀工业园区是2003年左右建起来的,匆忙上马,管理和技术都不到位,一个城市有数十家电镀工业园区,电镀企业工厂规模小、分散问题变成工业园区小、分散的问题;对私营小老板来说,废水处理厂建设投资大,运营费用高,因此偷排现象不断;污泥掩埋占据了大量土地资源,因此问题没能彻底解决。(三)电镀工业园现状

全国已建有230家电镀工业园,还有许多在筹划中,估计要突破300家。

珠江三角洲有深圳、东莞、广州、佛山、中山、惠州、阳江、肇庆、珠海、清远、汕尾、揭阳等120多家;长江三角洲有上海、苏州、无锡、南京、杭州、温州、永康、芜湖、镇海、宁波、江阴等60多家;其他地方有西安、兰州、哈尔滨、天津、青岛、烟台、北京、大连、辽阳、福州等50多家。每个城市建立的工业园数量不同,有十几家的,也有几家或一家的,深圳最多,有近三十家工业园。

这几年电镀工业园区发展迅速,有利于节约使用土地资源,集中进行环境治理;有利于促进信息化和工业化融合,既是优化产业结构和布局的客观要求,又是加强行业管理的工作重点。国家政策积极推进其健康发展,但是,5年内国家级基地数量将严格予以控制。2009年11月国家工业和信息化部对工业园区工作开展调查研究,并起草了《国家级重点产业发展基地认定管理暂行办法(讨论稿)》,有几个基本原则。一是科学规划、有序推进。严格按照国家产业政策要求,遵循工业园区(基地)发展内在规律,结合区域优势和特色,科学规划、合理布局。二是示范带动、全面提升。依托国家已公告的产业集聚区,创建一批具有代表性的国家级工业园区(基地)。三是突出特色、创新发展,充分体现新型工业化特色,发挥产业集聚、专业化配套,提升特色经济发展水平,推动优势要素资源向“基地”集中。简单地说就是,一是符合国家有关法律法规和产业政策,二是要具备明显的产业集聚效应,三是自主创新方面具备较高水平,四是配套服务体系完善,五是节能减排等指标达到国家有关标准,六是有地方财力支持。

电镀工业园区多建带来的风险也大,因此,要坚定在一个城市只设一个按循环经济理念建设的电镀工业园。

对电镀工业园区的建设和管理,有以下几方面。

1.园区的硬件 其中包含工业厂房、电镀废水处理及回用中心、电镀原料供应(配送)中心、化验检测中心、电镀工艺支援中心、安全生产与危险化学品监控中心、生活管理服务中心、信息中心、自动生产线设计中心等,遵照“废水分流,分类处理,中水回用,金属回收,综合利用”的循环经济的技术路线。

2.园区管委会的职责(1)对进驻园区的电镀企业进行电镀品种、工艺、设备、排放等方面的审定。(2)对各电镀企业进行清洁生产的督促管理,对其排放情况进行监察,并对其清洁生产进行初步评审,最后实现整个工业园区零污染,从而实现环境保护和资源综合利用。(3)管理区内公共事物,如安全、报关、环境卫生、绿化、供水、供电、供气等。(4)ISO 14000认证。(5)与政府对话及有关部门联络等。(6)当电镀工业园区的电镀企业排放的电镀污染物的种类、数量、浓度有重大变化或改变排放方式、排放去向时,应提前15日向管委会报告,并提交要求变更的申请和变更的有关材料,由管理办公室将其变更登记有关手续转报环境保护局等相关部门审核。(7)因破产、关闭或转产等原因不再排放电镀污染物的电镀企业,应向管委会报告,由管委会及时转报环境保护局为其办理《排放污染物许可证》注销等手续。(8)违反排污许可证规定额度超量排污的,环境保护局根据情节,有权中止或吊销其《排放污染物许可证》。被中止《排放污染物许可证》的单位,在规定时间内达到《排放污染物许可证》要求的,由环保局恢复其被中止的《排放污染物许可证》。(9)电镀小区内生产性用水实行集中统一管理。管委会对各电镀企业或电镀作业场生产性用水计量装置进行规范管理,严禁任何企业或个人随意改动,严禁用自备水从事电镀生产作业。(10)排污管网系统由管委会统一规划管理。电镀企业生产性废水必须经排污管网系统排入电镀废水处理厂,严禁电镀企业擅自建设排污管道系统。(11)电镀企业应加强对生产设施和污染治理设施的管理,定期疏通本单位的排污管道和沉砂井,规范电镀废水的排污口。(12)电镀企业或电镀作业场应本着清洁生产的原则,降低原材料和能源的消耗,从而降低电镀废水治理成本和生产成本。(13)电镀废水治理实行有偿服务原则,各电镀企业应按生产性用水量,及由各有关方面共同制定的不同电镀废水处理费单价,缴纳水费及排污费。各电镀企业应于每月5日前将全部水费缴至管委会,由管委会按电镀废水实际计量数,将电镀废水处理费拨付给电镀废水处理厂。

各电镀企业电镀废水用水排放量按生产性用水计量装置所反映的数量计算,每月1日由管理办公室进行核定。电镀废水处理单价,由管委会、环保局、物价局、电镀废水处理厂和电镀企业协会等单位根据定价原则进行协商核定。

3.申报与运行 电镀废水处理厂必须向环境保护局申报、登记、建卡,其设施纳入固定资产管理,拆除或闲置电镀污染防治设施的,必须报经环境保护局批准。保证全天24h正常运行。

4.管理与监督 电镀废水处理厂确保电镀废水达标排放,并接受其监督检查。

5.废物回收与利用 按循环经济理念设计的电镀废水处理厂的电镀废渣及浓缩液在厂内经综合利用处理后,出厂的应是符合环保要求和市场需求的产品。

6.处罚与管理 造成严重污染的电镀排污单位,经限期治理,逾期未完成治理任务的,除按照国家规定征收两倍以上的超标准排污费外,还可以根据所造成的危害和损失由环保局处以罚款,或者依法责令其停业或者关闭。

7.目前电镀工业园区存在的问题(1)园区规划设计布局不合理,造成了一定的环境问题,未能实现“以人为本、营造工作环境舒适、居住环境优美的现代化工业园区”的目标。(2)每个车间一个排气筒,由这些车间在废气排放品的点污染构成了整个电镀园区的面污染,整个园区产生总的酸雾量即为各排放点污染物的排放源的叠加。空气的污染主要来自生产排放中的酸雾。园区的废气排放应执行GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》中的二级标准。废气酸雾通过槽边抽分收集,须经双旋流组合酸雾吸收塔(喷啉加旋流)处理,同时以碱水作为吸收药剂,保证各个车间的废气排放口达标排放。(3)电镀厂房湿度大、腐蚀性强,园区的厂房规划设计、管道铺设,尤其是地基、地面要采取防腐蚀、防渗透措施,管道要便于检修和维护保养,要根据电镀行业的特征进行设计,而不是按照普通工业厂房设计。(4)厂房单体设计不合理,沿其长度方向平均等间距分割成一个个独立的车间,均等的场地面积严重制约了企业的发展,有些企业甚至没有空间存放产品,待加工件堆放在车间门口的现象随处可见。(5)50%的企业以小作坊式的手工操作为主。(四)污泥处理管理

污泥成分复杂,属于危险废物。国外的污泥处理已经有近百年的历史,而我国的污泥处理近几年才刚刚起步,大部分地方污水处理产生的污泥没有得到充分、有效的控制,多数污水处理厂只是将污泥送往垃圾场填埋或直接暴露在旷野中,不仅造成二次污染,而且危及当代及后代人的身体健康,妥善处置工业污泥已刻不容缓。三、电镀污泥处理管理的不足

1.严重缺乏专门的经济、技术支撑体系(1)目前我国多数城市只征收污水处理费,未开征污泥处理费,建设污水处理厂时往往未考虑同时建设污泥处理装置。由于污水处理费征收标准过低,连维持污水处理厂的正常运行都有困难,根本无法承担污泥处理的责任。(2)污泥处置立法明显滞后,相关标准缺乏系统性、科学性,对污泥的处置工艺尚无统一规定,更没有客观的评价体系。(3)污泥处置责任主体不明,污泥监管严重缺位。在大多数城市的总体规划中,均未涉及污泥处置内容,更无专项规划,污泥处置处于混乱与无序状态。现有运营机制也不利于解决污泥处置问题。污泥处置单纯依靠政府出资解决,不能充分发挥民间资本推动作用,难以促使污泥处置产业化的发展。

2.污泥环境管理存在严重的认识误区(1)“重水轻泥”现象严重。受城市污水处理发展水平以及认识程度的限制,我国在城市环境管理中高度重视污水处理,而对污泥污染防治始终没有引起足够的重视,导致污水处理厂出来的湿污泥随意外运、简单填埋或堆放,造成了严重的环境污染。(2)随着循环经济的发展,又过分夸大了污泥资源化的经济效益,尤其面对国际污泥处理处置技术产品的片面促销,过高评估了污泥资源化的经济效益,从而导致污泥污染防治认识上的误区,认为污泥防治不需要政府投入和建立收费体系来支撑,否定了污泥处理处置的社会公益性。

因此,必须从观念上确认:污泥处理处置不是以经济效益和赢利为主,而是以保护生态环境、治理环境污染为目的,因此污泥处理处置是社会公益事业。

3.政府监管不到位,造成当前污泥处理处置的无序混乱状态 对污泥防治的长期忽视造成了政府监管的缺位。与污水处理的监管相比,政府对污泥处理处置的监管十分薄弱。各地环境保护部门忽视污泥处理处置的重要性和对环境影响的安全性,没有将污泥处理纳入环境管理监管的序列,更没有将污泥防治问题纳入城市总体规划。目前,仅有深圳、上海、北京等大城市初步尝试了污泥处理处置专项规划的编制,但仅限于技术性规划,应在系统性方面进一步提高完善,而其他绝大部分城市尚未开展污泥处理处置的规划工作。专项规划是污泥处理处置的指导性方针,它的缺乏必然使污泥的处理处置处于无序状态,给政府监控、管理带来混乱。四、电镀污泥妥善处理对策

目前我国对污泥问题开始广泛关注,但仍然停留在技术层次上,急需建立健全污泥环境管理体制、市场运行机制、标准体系、技术政策等方面的政策支撑工作。

1.澄清认识,加大投入 国际经验表明:污泥处理处置是污水处理系统非常重要的环节,也是污水处理得以最终实施的保障,应给予高度重视和巨大投入。污泥处理处置不应以经济效益和赢利为主,而是应该以保护生态环境、治理环境污染为目的,因此污泥处理处置是社会公益事业,需要政府投入和建立污泥收费体系或纳入污水收费制度之中来支撑其正常运营。

2.明确责任主体,建立市场运行机制 随着我国污水处理领域政企分离逐步到位、污水收费逐渐实施及技术路线逐步明确,应在政策上明确污泥处理处置的直接承担主体是污水处理企业,污水处理企业负有对本企业所产生污泥合理处理并最终达标处置的责任,污水处理收费中必须包含污泥处理的费用。如果污泥处理处置不当,污水处理企业应承担首要责任。

3.加强技术创新,增加政策支持 加强污泥资源化利用的技术创新,进行相应的环境管理标准体系资源化高新技术的应用与创新是解决污泥处置问题的根本。同时,制定污泥资源化循环利用和无害化处理处置技术政策和建立相应的环境管理标准体系已迫在眉睫。

4.加强监管,编制规划 将污泥处理纳入环境管理监管工作,加强污泥处理处置的管理、监控能力,加强社会宣传,提高公众认识。同时更重要的是,各城市应根据自身的具体情况尽快编制污泥专项规划,并能够与城市规划和污水处理规划协调、统一。专项规划有利于指导和规范各地根据各自产业结构、土地资源、城市化程度等因素,采取科学的污泥处理处置技术路线,推进我国污泥资源化循环利用和无害化处理工作进入科学化管理,实现我国污泥资源化循环利用和无害化处理处置的目标。

5.改善运作模式 运作模式可以是半市场化运作,即政府干预的力度较大,由私营业主投资,政府补贴监管,第三方运营。第三方自备流动资金,用于购买药品、设备小修、废水厂员工工资及工厂管理费。私营业主向工业园区电镀企业收废水处理费,再交给运营方。

第三节 电镀废水处理的发展方向

电镀废水处理的发展将随着两大趋势的发展而发展,一大趋势是,在清洁生产的推动下,由末端治理变为事前预防,电镀废水处理企业的地位将有很大的变化,在政府的支持下相对独立,对电镀企业有一票否决权,同时,电镀废水处理企业也拥有电镀专家,向电镀企业提供技术支持,相互配合,相互促进;另一大趋势是,电镀废水处理集中所能达到的各学科的最新技术,随所涉及的十大学科(无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、机械、电工、仪表、生物、流体力学、土建)实用技术的发展而发展。具体来说向这几个方向发展:由被动的末端治理,发展为末端治理与预防污染一体;由污染物的稀释排放,发展为无害排放,排放水的金属含量几乎为零;污泥由掩埋、焚烧发展为可安全地、广泛地利用;60%以上的水资源循环使用。一、治理

电镀企业所采用的工艺、原材料在设计中就纳入可能的废物处理方案,由末端治理反过来策划电镀企业的规划,末端治理技术不再是被动地进行无意义的处理研发,而是与预防污染一体。

1.无废物排出的概念(1)无渣。四大化学主科(无机化学、有机化学、物理化学、生物化学)及生物技术的发展,使电镀废水处理在破氰、破铬、混凝沉淀、调节pH值等主要工艺上用的药品有了很大的发展,药效高,无沉渣或有极少渣。(2)综合利用。不以羸利为目的,而是与垃圾工厂一样以妥善处置废物为目的。综合利用的结果,一是工业园内自我消化,二是作为产品对外销售。

2.电镀废水处理工艺的根本改进 生物处理生物技术的发展使工艺过程不再用化学药品,排出的污泥可以肥田。

3.前处理方法 电镀前处理采用生化脱脂的方法。

4.质量自动控制 仪器分析的发展、生物传感器的发展,使处理过程稳定,质量波动能得到及时控制并进行调整。二、排放

目前,金属回收技术有了根本性的突破,随着金属回收技术变得简便易行,低浓度(10~40mg/L)的废水也可以有回收价值。铜、镍、铬都回收到生产线上,污染物稀释排放成为历史,发展为无害排放。三、电镀污泥处理

目前,污泥处理占了污水处理厂55%的工作量,压泥工人多,成本高。由于技术进步,工艺的根本改进,污泥处理将降为10%的工作量,彻底摒弃埯埋和焚烧等处理方式,全部污泥纳入循环经济的规划,进行综合利用,作为廉价甚至免费的初级原料将供不应求。四、降低消耗

污水处理厂的泵很多,耗能较大,今后,都将会采用节能设备。虹吸泵得到了极大的运用,高压泵都有能量回收器。能量回收器不再是一个概念,已得到了普遍使用。五、园林式厂区

一个城市只有一个电镀工业园区,也就是只有一个污水处理厂,是循环经济的典范。在这个唯一的园区中设有最先进的为电镀企业服务的技术和配套物资供应部门。电镀污水处理厂虽是产业链的末端,却是前卫科技的施展场所,促进了化学、生物、机械、仪表、流体力学等学科的快速发展,全面展示了人类自我拯救的决心和智慧。六、运作模式

运作模式正在向完全市场化运作方向发展。所谓完全市场化运作,即工业园的投资、运营是由有资质的企业自由竞争,工业园的规划要经过严格的审批手续。废水处理厂是社会公益性单位,不能追求利润,运营方之间的竞争是技术和管理上的竞争,而不是废水处理费高低的竞争,废水处理费标准由政府制定。为什么废水处理厂不能由建厂的私营业主来运营呢?因为废水处理厂作为一个企业,要不断地吸收新技术,进行技术改造、设备更新,要不断地投入资金,需要合格的、充足的技术人员,以满足对环境保护的更高要求,私营业主因为经营方向和理念不同,运营所必备的硬件、软件条件都不具备,因此不能胜任这项工作,因此,废水处理厂只能由第三方运营。但此时的第三方是有实力的环保公司,除了经营废水处理厂,还有其他的环保工程,并有环保产品,政府方好给予全面的支持,以平衡其在废水处理厂的亏损。

上篇 电镀废水一、二级处理

电镀废水污染物有氰化物、重金属和有机物。一级处理是指物理化学处理,物理化学处理可以除去氰化物、重金属,但是有机物除不了,COD降不下来,不能达到国家规定的排放标准,因此要进行二级处理。二级处理是指生物处理,通过微生物的作用,使COD大幅下降,达到国家规定的排放标准。

本篇将详细介绍这两级处理方法,以及这两级处理方法所涉及的基本知识。

第二章 电镀工艺简介

电镀废水是电镀过程三个阶段所产生的废水,电镀过程三个阶段指的是前处理、电镀以及后处理。电镀工艺较复杂,所涉及的药品也较多,要保证废水处理达标,就要熟悉电镀技术,能准确地把握污染根源,根据电镀工艺的变动,对电镀废水处理工艺作出相应调整,并能对电镀提出改革建议,甚至要对不妥当的电镀提出否定意见,因此首先对电镀工艺进行介绍。这个介绍虽然不是全面、详细的阐述,但是通过对电镀工艺的介绍,使读者能把握关键部位,尤其是与废水有关的部分。

第一节 电镀基本知识

电镀涉及化学、电化学、电工、机械等方面的知识,这里介绍电镀废水处理要掌握的一些有关电镀方面电化学、机械、电镀的基本概念,有关化学方面的知识后面有专门篇章介绍。一、电化学

1.物理变化 没有生成新物质,其变化只有物质的形态或分子间距改变,分子的组成、结构都没有发生变化,如水冷却到0℃结成冰,酒精的挥发等。

2.化学变化 有新物质生成,在变化过程中,物质分子的组成、结构都发生变化,如食物的腐烂、钢铁生锈、炸药的爆炸等。

3.电镀层的基本要求 为了达到装饰性、耐蚀性等目的,对电镀层的基本要求有以下几个。(1)镀层与基层材料结合牢固、附着力好。(2)镀层完整、结晶细致紧密,孔隙率小,光亮镀层应有足够的光泽度。(3)具有良好的物理、化学及力学性能。(4)具有符合相关标准规定的镀层厚度,而且镀层分布均匀。

4.电镀工作条件的影响因素(1)阴极电流密度。任何一个电镀溶液都有一个获得良好镀层的电流密度范围,在工艺规定范围内,随着阴极电流密度的增大,镀层的沉积速度会明显提高,但阴极电流密度超过允许的上限值时,会使工件的棱角、边缘处产生烧焦现象。(2)镀液温度。镀液温度是电镀的重要条件之一,镀液温度过高过低都会给镀层带来影响,通常升高镀液温度可以提高阴极电流密度,加快沉积速度,还能改善镀液的导电能力、分散能力,促进阳极溶解,减少镀层的渗氢量,提高生产效率。(3)溶液搅拌。通过搅拌可以加速电镀溶液的对流,降低阴极的浓差极化,提高阴极电流密度,从而在较高的电流密度下也能得到细致的镀层,搅拌还具有防止氢气在镀件表面滞留而产生麻点、针孔等缺陷的作用,常用的搅拌方法有机械搅拌、阴极移动搅拌和压缩空气搅拌。(4)电源。电镀生产过程中常使用的电源有硅整流器、晶闸管整流器、高频开关电源等。实践证明,电流的波形对镀层的结晶组织、光亮度、镀液的分散能力和覆盖能力、合金成分、添加剂的消耗等方面都有影响。现在,除采用直流电之外,还可采用周期换向电流和脉冲电流,它们在改善镀层、提高效率等方面都有各自的特点。(5)pH值的影响。因为pH值对添加剂在电极上的吸附和络合剂的稳定性有很大影响,所以pH值对这类电镀溶液具有重要作用,在生产过程中,要严格控制pH值的变化,并经常检测、调整。(6)几何因素的影响。工件的形状、镀槽的形状、阴极的大小、阳极与工件的间距、阴阳极面积比等,都会影响电流密度在工件表面分布的均匀程度,进而影响镀层性能。在电镀生产过程中,合理设计和选用镀槽、挂具、辅助阳极或阴极、工件在镀槽中的位置等可提高镀层质量。

5.原电池 将化学能转变为电能的装置。例如,浸在电解质溶液中的两个电极,当与外负载———灯泡接通后,就会产生电流点亮灯泡,电流流出的为阳极,流入的为阴极。

6.电解池 浸在电解质溶液中的两个电极,与外直流电源接通后,强制电流在体系内通过,两个电极间就形成了电场,电解液使离子发生定向移动,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。失去电子的氧化,获得电子的还原。

7.电流效率 电极上通过单位电量时,某一反应所形成的产物的实际质量与其电化当量之比,通常用百分比表示。

8.电解定律 定量地表达电能和化学能之间相互关系的定律。电解时,在电极上析出的物质的量M与通过的电荷量Q及该物质的摩尔质量E的乘积成正比,可用下式表示为

经变换

式中 K——电化摩尔质量;

E——物质的摩尔质量(g/mol);

Q——电解时通过的电荷量(C或A·h);

F——法拉第常数96500C/mol或26.8(A·h)/mol;

n——离子的价数;

C——库仑;

A——安培。

9.阳极电解 当外电流通过电解液时,以镀件为阳极,进行氧化反应,并将电能转变为化学能的过程。

10.阴极电解 当外电流通过电解液时,以镀件为阴极,进行还原反应,并将电能转变为化学能的过程。

11.电化学 研究化学能和电能相互转变及与此过程有关现象的科学。

12.化学腐蚀 金属和非金属在电解溶液、干燥气体和高温下发生化学作用而引起的腐蚀。

13.电化学腐蚀 金属在电解质溶液中由于电化学反应使金属氧化的过程。

14.电解质 本身具有离子导电性的物质,或在一定条件下呈现离子导电性的物质。

15.电解液 具有离子导电性的溶液。

16.电化学抛光 将金属工件置于一定组成的溶液中,在特定条件下进行阳极浸蚀,以获得光亮表面的过程。

17.化学镀 又称无电解镀,是一种以沉积金属的、可控制的、自催化的化学还原过程。与电镀的区别在于,不需要外加直流电源,无外电流通过。二、机械

1.抛光 有机械抛光、化学抛光、滚光、振光、刷光。(1)机械抛光。电镀前、后都可以应用,采用安装在抛光机上的抛光轮来完成。抛光轮高速旋转,抛光轮的工作表面上周期性地涂抹抛光膏,被处理表面与抛光轮工作表面接触,借助于抛光轮的纤维和抛光膏的作用,消除被处理工件表面的细微不平,使被处理表面具有镜面般的外观。(2)磨光。运用装在磨光机上的弹性磨光轮或磨光带来进行。粘在磨光轮工作表面上的磨料颗粒具有很高的硬度和许多棱角,这相当于无数个小切削刃不规则地排布在磨光轮工作面上。当磨光轮高速旋转时,这些小切削刃与相接触的被处理工件表面凸起部分接触并削去一薄层,使被处理表面变得平整、光滑。工件表面的毛刺、锈蚀物、氧化皮、砂眼、沟纹、气泡等也可去除。(3)滚光。滚光是把被处理工件、磨料、滚光液装入滚桶中,滚桶不断地转动,使工件之间、工件与磨料之间相互摩擦,加上滚光液的化学作用,以除去工件表面的毛刺、锈蚀物、油污等,从而获得平滑而光洁的表面。滚光主要用于大批量的小型工件及难以磨光和抛光的工件,亦可用于镀后的镀层光泽处理。(4)振光。将被处理工件和磨料介质装于容器中,容器在振动电动机或电磁系统的作用下,作上下、左右或旋转运动,使工件与磨料相互摩擦,达到光饰的目的。振光主要用于大批量的小型工件及难以磨光和抛光的工件,亦可用于镀后的镀层光泽处理。振光前,工件必须进行脱脂处理。(5)刷光。采用刷光机,利用刷光机上的弹性金属丝刷光轮侧峰具有的切刮能力,或手工使用各种刷子,有时借助水或溶液,对工件表面进行处理。可去除锈蚀物、氧化皮、毛刺、棱角、残余油污等。

2.过滤 常用加压过滤,即溶液在一定压力作用下透过过滤介质而达到工艺要求的净化程度。分为电镀前处理溶液过滤和电镀溶液过滤。电镀前处理溶液过滤,是过滤化学除油和电解除油所需的溶液,分离固体悬浮物及油粒、油花,以保证进入电镀槽的工件表面能全部被溶液浸润,防止出现局部漏镀或结合不良等质量问题。电镀溶液过滤是分离固体悬浮物和有机分解产物,使电镀溶液达到令人满意的净化程度。

3.金属回收 采用电解方法直接析出金、银等金属。用特殊波形电源进行连续电解,用高速电镀原理,磁力泵强制溶液循环,保持回收槽液始终在较低的金属离子浓度(≤20mg/L),回收产物纯度可达99.9%,可直接用于回用。其设备名称为JHH贵金属电解回收机。三、电镀专用名词

1.电解 是在直流电场的作用下,在电解液池中,阳极板上的金属离子被吸附到阴极材料上的反应过程。与直流电源正极相连的极叫阳极,与直流电源负极相连的极叫阴极。正离子移向阴极,阳极板上进行的是还原反应;阴极得到电子,阴极材料上进行的是氧化反应。

2.电镀 是用电解的方法将金、铜、铬、镍、锌等金属覆盖到另一种工件上,形成均匀、致密、结合力良好的沉积层,就像在金属或非金属制品的表面,穿上一件“铠甲”,使工件的外观质量得以改观。常用的镀种有镀镍、镀铜、镀铬、镀锌、镀镉、镀铅、镀金、镀银、镀锡等,本书主要讨论常用的镀铬、镀铜、镀镍、镀锌。

以镀锌为例,电镀液由氧化锌、氢氧化钠和添加剂配制成:

NaOH一方面作为配位剂,另一方面又可增加溶液导电性。由于2-2+[Zn(OH)]配离子的形成,降低了Zn的浓度,使金属晶体在镀4件上析出的过程中有适宜(不致太快)的晶核生成速率,可得到结晶2+细致的光滑镀层。随着电解的进行,Zn不断放电,同时[Zn(OH)2-2+]不断解离,能保证电镀液中Zn的浓度基本稳定。两极主要反应4为:2+-

阴极 Zn+2e=Zn2+-

阳极 Zn=Zn+2e电镀铜用配位剂焦磷酸钾[K(PO)],使形4276-成[Cu(PO)2]配离子。272+

Cu的浓度降低,在镀件(阴极)上Cu的析出电势代数值减小,同时析出速率得到控制,从而有利于得到较均匀、较光滑、附着力较好的镀层。

3.五金活化 工件在经过前处理工序后,在水洗、停留等待镀过程中,其表面会生成一层极薄的氧化膜,这就需要进行活化处理——弱浸蚀或称弱腐蚀,以除去这层薄膜。活化是进行电镀前的最后一道工序,是使工件呈现出金属的结晶组织,保证镀层与基体金属牢固结合的重要措施。活化处理一般用化学法,也可采用电化学法。

4.表面活性剂 一种在低浓度下能降低水和其他溶液体系的表面张力或界面张力的物质。如电镀常用的十二浣基硫酸钠、OP乳化剂、洗涤剂等都是水性表面活性剂。

5.塑料件活化 将敏化后的工件浸入活化液中,在工件表面沉积一层稀薄的贵金属(银或钯),使之成为化学镀的中心,以便于化学镀。

6.粗化 是塑料电镀的关键步骤,对镀层与基体的结合力有显著的影响,有机械粗化和化学粗化,应用最多的是化学粗化,化学粗化溶液分高铬酸型和低铬酸型。

7.中和还原 为将化学粗化过程中残留于工件表面的六价铬清洗干净,还需在体积分数为10%的氨水中进行中和,在质量分数为1%~5%的亚硫酸钠中进行中和,然后在100~200mg/L的盐酸中于室温条件下浸蚀1~3min。

8.敏化 敏化是使塑料工件表面吸附一层易被氧化的物质,成为催化膜,应用较多的是氯化亚锡法。

9.还原解胶(1)还原处理。经银盐活化的工件清洗后,应在1∶9(质量比)的甲醛溶液中于室温条件下浸泡0.5~1min,以除去工件表面残存的活化液,防止将其带入化学镀溶液中。经还原处理的工件,可直接进入化学镀液,不必进行清洗。经钯盐活化的工件清洗后,可浸泡在室温条件下的次磷酸钠10~30g/L的溶液中0.5~1min,进行还原处理。(2)解胶处理。经胶体钯活化后的工件表面,会吸附一层胶态钯微粒,无催化活性,应将钯周围的二价锡离子水解去除胶层,才能达到催化活性。解胶可在盐酸溶液中进行,温度为40~45℃,浸泡时间为1min。

10.驱氢 在电镀过程中,阴极(工件)有氢气析出,尤其是镀铬,电流大部分消耗在析氢上。若氢以原子状态渗入工件基体或镀层,会产生很大内应力,使镀层变脆,甚至起泡、剥落或断裂。驱氢的目的就是使渗入工件及镀层的氢以氢气形式排出,从而提高镀层的结合力和力学性能,延长工件的使用寿命。驱氢的操作可在烘箱或油槽中进行,驱氢温度为200~252℃,处理时间为2~4h。

11.钝化 是使镀层表面生成一层结合牢固、组织致密的钝化膜,将镀层与空气隔绝,从而提高镀层的耐蚀能力(比未经钝化的镀层高几倍),延长工件使用寿命。各种镀层的钝化液配方是不一样的。

12.乳化 一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的现象。

13.活化 消除电极表面的钝化状态的工艺步骤。

14.溶度积 在一定温度下,难溶电解质饱和溶液中相应的离子浓度的乘积。

15.微观覆盖能力 在一定条件下,电镀液中金属离子在孔隙或划痕中电沉积的能力。

16.整平作用 镀液使镀层表面比基体表面更平滑的能力。

17.有机溶剂脱脂 利用有机溶剂对油污的溶解作用,除去镀件表面油污。

18.化学脱脂 在碱性溶液中,借助皂化和乳化作用,除去镀件表面油污。

19.电解脱脂 在碱性溶液中,以工件为阳极或阴极,在电流作用下,除去镀件表面油污。

20.乳化脱脂 用含有机溶剂、水和乳化剂的液体除去镀件表面油污。

21.逆流漂洗 工件的运行方向与清洗水流动方向相反的多道清洗过程。

22.着色 让有机或无机染料吸附在多孔的阳极氧化膜上,使之呈现各种色彩的过程。

23.脱色 用脱色剂去除已着色的氧化膜上色彩的过程。

24.润湿剂 能降低工件与溶液间的界面张力,使工件表面易于被溶液润湿的物质。

25.光亮剂 加入镀液中可获得光亮镀层的添加剂。

26.阻化剂 能减小化学反应或电化学反应速率的物质。

27.针孔 从镀层表面贯穿到镀层底部的微小孔道。

28.烧焦镀层 在过高电流密度下,形成的黑暗色、粗糙松散、质量差的沉积物,其中常含有氧化物或其他杂质。

29.电流密度 指电极(镀件)单位面积上通过电流的大小,通常2用A/dm作单位。

30.装饰铬 中间镀层打底,镀层薄,能使镀层成为蓝白色。

31.硬铬 镀层较厚,具有较高的硬度,耐热、耐磨、抗腐蚀。

第二节 电镀工艺

电镀工艺主体是电镀阶段及电镀液。一、电镀阶段

无论哪种镀种,电镀工艺大致都是相同的,分为三个阶段,即电镀前处理、电镀过程、电镀后处理。

1.电镀前处理 镀件在进行电镀之前,要根据镀件的材质、表面状况和表面处理的要求进行预处理,如除去待镀工件油污、氧化皮等;对有表面粗糙度或光亮度要求的待镀工件,要进行机械抛光、电化学抛光、喷砂处理等,以改善镀件表面状况,使镀层质量达到要求。

当镀件表面有油污、锈蚀、氧化皮时,就会使镀层不致密、多孔,镀件受热时会出现小气泡、鼓泡;当镀件表面附着极薄的甚至肉眼看不见的油膜或氧化膜时,虽然也可以得到外观正常、结晶致密的镀层,但镀层与基体结合的并不牢固,在遇到外力的冲击、冷热变化时,镀层就会开裂、脱落,30%的电镀质量问题都源于此。只有在镀液和镀件表面有良好的结合,发生分子间力和金属间力的结合时,镀层与基体的结合才是牢固的,因此在电镀前一定要将镀件清洗干净。

2.电镀过程 其主要工作有工件电镀表面积的计算、挂具的选择或设计、阴阳极的调整(距离、面积)、非镀表面的绝缘、电镀电流密度的选择、镀液的配制,然后进入电镀。流程如下:

毛坯→磨光→抛光→化学除油→水洗→酸洗→水洗两道→淡碱浸渍甩干→上挂具→电解除油→酸洗水洗两道→电镀第一层(铜)→浸洗回收两道→漂洗两道→电镀第二层(镍)→浸洗回收两道→漂洗两道→电镀第三层(铬)→浸洗回收两道→漂洗两道→热水洗→下挂具→干燥→抛光。

具体到某一种镀种、镀件,根据其要求,其工艺有所增减。

3.电镀后处理 电镀后处理直接影响镀层质量的好坏,是电镀中非常重要的一个环节,其作用是清除表面残液、提高耐蚀性、提高镀层亮度、消除镀层应力、提高镀层结合力、改善镀层理化性能,它包括清洗、出光、除氢、钝化、干燥、防变色等。二、电镀液的成分及主要作用

电镀液主要包括主盐、导电盐、缓冲剂、络合剂、添加剂等,各自的作用如下。

1.主盐 能提供镀液金属离子的盐,能在阴极上沉积,其沉积是所要求的金属盐。主盐浓度要控制在工艺要求的范围内,并与其他成分维持恰当的浓度比例。例如,镀铜时,焦磷酸盐是溶液,焦磷酸铜是主盐。

2.导电盐 能提高镀液导电能力的盐,使槽电压降低,扩大阴极电流密度范围,有助于改善镀层质量,对放电金属离子不起络合作用,主要是碱金属或碱土金属的盐类(包括氨盐),如钾盐镀锌中的氯化钾。镀铜时,硝酸盐为导电盐,具有提高工作电流密度上限的作用。

3.缓冲剂 能使电镀液的pH值控制在工艺要求的范围内,一般由弱酸组成,如镀镍溶液中加入硼酸能起到较好的缓冲作用。

4.络合剂 能增大阴极极化,使镀层结晶细密,促进阳极深解,能络合主盐中的金属离子。

5.添加剂 在电镀液中加入少量有机物或无机物,可以改善镀层的结晶状态,提高电镀液的分散能力和深镀能力,如光亮剂、润湿剂等。

第三节 电镀清洁生产技术

清洁生产已成为当今世界的一种国际潮流,是实现社会可持续发展的唯一途径。清洁生产是从全方位、多角度的途径去进行生产,包括改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施,从源头削减污染,提高资源利用效率,减少或避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放,以减轻或消除对人类健康和环境的危害。清洁生产的实质是预防污染。

电镀清洁生产,首先要采用先进的电镀工艺;其次要采用给排水系统的科学布局、先进的清洗设备及清洗工艺,在保证镀件清洗质量的前提下,提高清洗效率,减少清洗水量,回收镀件带出液,以减少废水的处理量,降低处理成本;再次要加强生产工艺管理。一、先进的电镀工艺(1)应在能保证满意的电镀质量下,节能、减轻污染,采用先进的电镀工艺,如无氰电镀、光亮镀镍等。但是,三价铬电镀等无氰电镀工艺尽管提了很多年,仍不能很好地运用,主要是有一些技术不够完美,如无氰电镀的质量不如有氰电镀,而目前氰化物的处理技术很成熟,简单、易行、可靠。另外,三价铬电镀要用次亚磷酸盐,产生的废水很难处理,而废水中的六价铬降为三价铬也很容易做到,因此该技术推广并不理想,还需要作进一步的研究。(2)尽快缩小与国外先进设备的差距,进而达到国际先进水平;电源设备采用低能耗的开关电源和脉冲电源,以降低能耗及改善镀件质量;热交换机、过滤机采用低污染的新产品;溶液管理系统做到无渗无漏易更换;使用回收原材料的设备。外资厂环形生产线在线上完成镀前处理,镀前处理工位约占全线的一半,而国内自动线上只

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