【PCB废水】浅析PCB废水中络合铜的处理方法

摘要：在PCB废水中，铜是主要的重金属污染物。Cu2+可通过加碱沉淀法完全沉淀下来，而废水中含有的络合铜往往是造成出水总铜不能达标排放的重要因素。本文对络合铜的各种处理方法如：化学沉淀法、氧化还原法、生物法等做了简要介绍和分析。

1、前言

-印制线路板(Printed Circuit Board,简称PCB)的生产过程中会排出多种重金属,且部分重金属还以络合物的形态存在,成分复杂,处理难度较大。

-PCB废水按照主要污染物的不同一般可分为清洗废水、油墨废水、络合废水、浓酸碱废液等。含有重金属络合物的络合废水,一般占PCB总废水量的3%~5%,其主要来源于线路板生产过程中的微蚀、酸性蚀刻、碱性蚀刻、沉铜、镀金等工序。

-PCB络合废水中能与铜等重金属形成络合物的主要物质有EDTA、NH3、酒石酸盐、柠檬酸盐、CN-等,这几种物质与铜会形成比较稳定的络合铜离子,影响铜的去除。

-在以混凝沉淀为主要处理工艺的PCB废水处理系统中,出水中的铜含量为0.5~3mg/L,有时甚至更高,不能稳定达到(污水综合排放标准(GB8978—1996)中一级标准总出水总铜≤0.5mg/L的要求,其中总铜超标的主要原因就是未对络合铜进行破除或未彻底破除。

-本文以PCB络合废水中最典型的[Cu(NH3)4]2+和EDTA—Cu为例,对PCB废水中络合态铜的处理方法(化学沉淀法、氧化还原法、生化法和其他方法)作简要介绍和分析。

2、络合铜处理方法

2.1、化学沉淀法

2.1.1、加碱沉淀法

-由Cu(0H)2的溶度积(Ksp=2.2×10-20)可知,一般络合废水,通过加碱调节pH至8左右即可使Cu2+沉淀下来。但由于一般的络合铜均比Cu(0H)2稳定,因此用该方法处理含有络合态铜的PCB络合废水效果不佳,一般达不到排放标准。

2.1.2、硫化物沉淀法

-重金属离子与Na2S易形成难溶或不溶沉淀物,加入Na2S可使废水中的重金属离子完全沉淀下来。如CuS的溶度积(Ksp=6.3×10-36)的对数值(lgKsp(CuS)=35.2)远远大于[Cu(NH3)4]2+和EDTA-Cu离解常数的对数值([Cu(NH3)4]2+的稳定常数的对数值为lgK稳=12.59,EDTA-Cu的稳定常数为lgK稳=18.80),因此加入Na2S可以破络,形成CuS沉淀。但CuS有形成胶性溶液的倾向(能透过滤纸),因此需要添加絮凝剂使之形成大的絮体才能共同沉降下来。采用此方法处理PCB络合废水,往往会因为沉淀池沉淀效果不好,使出水不能稳定达标。另外,由于没有硫化物在线监测仪器,工程上往往会过量投加硫化钠,而过量的硫化钠又会使废水产生恶臭,需要再添加亚铁盐使之沉淀下来,不然会造成二次污染。

2.1.3、重金属捕集剂

-重金属捕集剂是一种水溶性的能与多种重金属形成稳定不溶物的螯合物,因此利用重金属捕集剂与铜离子结合成更稳定的螯合物,形成沉淀去除铜离子,

2.1.4、硫酸亚铁法

-由于在酸性条件下,EDTA-Cu的稳定常数小于EDTA-Fe3+的稳定常数(pH=4,EDTA-Cu的稳定常数的对数值lgK稳=10.2;EDTA-Fe3+的稳定常数的对数值lgK稳=14.7),因此,向PCB络合废水中加入Fe3+可以将Cu2+置换出来,即将络合态铜离子转化成游离态铜离子,然后调高废水的pH值,可使Cu2+完全沉淀下来。在实际工程中一般加入的是硫酸亚铁,在酸性条件下,通过机械或空气的搅拌,部分Fe2+氧化成Fe3+,通过Fe3+置换出EDTA—Cu中的Cu2+,然后加入NaOH调高pH值至9左右,生成Cu(OH)2、Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀,利用Fe(OH)3生成的矾花较大,吸附性较强,沉淀速度较快,从而可加快铜的去除。该方法在工程上的成功案例较多,出水总铜浓度普遍低于0.5mg/L,但缺点是加药量较大,产生的污泥较多。

2.2、氧化还原法

2.2.1、氧化法

-氧化法是向废水中添加强氧化剂氧化铜的配位离子,使Cu2+释放出来,然后加碱使之沉淀。常用的氧化剂有NaClO、Fenton试剂等。

2.2.2、铁粉还原法

-铁粉还原法是在酸性条件下,向废水中投加化学活性较高的铁粉作为还原性物质,置换出铜,然后升高pH值,生成Fe(OH)3与铜共沉淀,达到去除铜的目的。

2.2.3、铝催化还原法

-铝催化还原法与铁粉还原法的原理一样,所不同的是反应发生在碱性条件下。

2.3、生化法

-利用微生物修复被重金属污染的土壤的报道时见报端,依靠微生物的吸附、吸收和转化等作用处理低浓度重金属废水已经应用到实际工程中。

2.4、其他方法

2.4.1、离子交换法

2.4.2、吸附法

2.4.3、电解法

3、结语