鋅鎳合金電鍍有酸性和堿性兩種體系，目前主要使用的是堿性體系。兩種體系的鍍液都含有強配位劑，主要是脂肪族多胺類配位劑。堿性鋅鎳合金鍍液中含有3%左右的脂肪族多胺，這種配位劑的穩定性高，在常溫下用雙氧水氧化法不能將其破壞。面對鋅鎳合金電鍍廢水處理的技術難題，研究人員正在力圖將其攻克。然而在眾多文獻報道中未見針對鋅鎳合金電鍍廢水或含脂肪族多胺的電鍍廢水處理的研究。目前，有些電鍍廢水處理廠使用重金屬捕捉劑處理鋅鎳合金電鍍廢水，做到了鎳的達標排放，但鋅不行。
鋅鎳合金電鍍廢水處理問題是嚴峻的，如果不能推出新的處理工藝使其達標排放，這個鍍種將面臨被淘汰的窘境。為此，開發了氧化−螯合沉淀法來處理堿性鋅鎳合金電鍍廢水。
1、處理流程
1.1 原理
在pH=8~13的條件下，用雙氧水破壞堿性鋅鎳合金電鍍廢水中的羥基羧酸類配位劑。然后調節廢水pH至4.5~5.5，降低脂肪族多胺類配位劑的配位能力。最后以二甲基二硫代氨基甲酸鈉沉淀鋅、鎳等重金屬離子，使廢水達標排放。
1.2 化學原料
(1)沉淀劑：10%的二甲基二硫代氨基甲酸鈉水溶液。
(2)雙氧水：30%的雙氧水。
(3)硫酸亞鐵溶液：5%的硫酸亞鐵水溶液。
(4)焦亞硫酸鈉溶液：10%的焦亞硫酸鈉水溶液。
(5)絮凝劑：0.5%的高分子量聚丙烯酰胺水溶液。
(6)稀硫酸：濃硫酸與水的體積比為1∶9。
(7)氫氧化鈉溶液：10%的氫氧化鈉水溶液。
1.3 主要流程
大致流程如圖1所示。
1.3.1 氧化處理
鋅鎳合金電鍍廢水包括鋅鎳合金電鍍線上的水洗水和電鍍件鈍化線上的水洗水兩個部分。鋅鎳合金鍍液中含有三乙烯四胺一類的脂肪族多胺配位劑，三價鉻鈍化液中含有蘋果酸一類的羥基羧酸類配位劑。在酸性條件下，脂肪族多胺配位劑對金屬離子的配位能力較弱，對重金屬捕捉劑與鋅和鎳的沉淀反應影響不大，但由于蘋果酸一類配位劑的存在，直接使用重金屬捕捉劑不能有效沉淀鋅離子，對鎳離子的沉淀也有一定的負面影響。因此必須用氧化法破壞電鍍廢水中蘋果酸一類的配位劑。該氧化反應進行得較慢，需要加鐵離子作為催化劑提高反應速率。氧化反應一般耗時5h左右，需要較大體積的氧化反應池，并且設計成兩級反應池。
用污水泵將廢水調節池中的鋅鎳合金電鍍廢水抽入一級氧化反應池，調節廢水的pH至8~13，攪拌池液，每噸廢水中加雙氧水5kg，如果廢水濃度較高，可加至10kg。反應2~3h后，廢水從一級氧化反應池流入二級氧化反應池，再反應2~3h。
試驗表明，每噸廢水中加3kg雙氧水沒有明顯的效果，可見雙氧水投加量較少時不足以有效破壞廢水中的羥基羧酸類配位劑。注意：不能使用漂水作為氧化劑，因為漂水的氧化能力較弱，尤其是在冬季溫度較低時，不能有效破壞電鍍廢水中的配位劑。
1.3.2 還原殘留的雙氧水及六價鉻
雙氧水能破壞沉淀劑中的硫代甲酸基團，使其失去沉淀功能，雙氧水分解產生的氣體還會使沉淀物漂浮在液面上，給沉淀分離帶來困難。在用雙氧水破壞配位劑的過程中，少量的三價鉻離子會被氧化成六價鉻，這些六價鉻需要被還原為三價鉻，再加入沉淀劑使三價鉻離子生成二甲基二硫代氨基甲酸鉻沉淀。因此，在向廢水中加沉淀劑之前需要用焦亞硫酸鈉還原殘留的雙氧水以及六價鉻。
廢水從二級氧化反應池流入還原反應池后，攪拌池液，加稀硫酸調節pH至3左右，每噸廢水中需加焦亞硫酸鈉溶液20~50L，可用電位計控制ORP(氧化還原電位)至-300~-200mV，自動調節焦亞硫酸鈉的加入量。注意ORP不能大于-200mV，否則將導致六價鉻超標。
1.3.3 沉淀重金屬離子
廢水從還原反應池流入沉淀反應池后，攪拌池液，每噸廢水中一般加沉淀劑20L，鋅、鎳等重金屬離子與沉淀劑反應生成沉淀物。若廢水濃度較高，則需增加沉淀劑的用量。
廢水從沉淀反應池流入絮凝池后，加絮凝劑絮凝，用氫氧化鈉溶液調節廢水的pH至5左右。
廢水從絮凝池流入斜管沉降池后，沉淀物沉入沉降池底部。用污泥泵將沉淀物輸入板框式壓濾機。壓濾后，濾餅送專業廠處理，濾液流回廢水調節池。
取斜管沉降池中的清水，加沉淀劑1mL/L。在一般情況下，沒有沉淀物生成則表明鋅和鎳的沉淀反應已經完成。若有沉淀物生成，則需要增加沉淀劑的用量。個別情況下，羥基羧酸類配位劑未被完全氧化或pH不在處理工藝范圍內也會有沉淀物生成。pH不符合工藝要求則需重新調節pH。若pH在工藝范圍內，但鋅離子仍嚴重超標，則說明廢水中仍存在羥基羧酸，需重新進行氧化處理。
1.3.4 中和
在斜管沉降池中實現沉淀分離后的廢水流入中和反應池，攪拌池液，加氫氧化鈉溶液調節pH至6~9。然后加雙氧水氧化殘留的焦亞硫酸鈉和沉淀劑，用電位計控制ORP至100~200mV，自動調節雙氧水的加入量。廢水濃度較低時COD能達標，可直接排放;廢水濃度較高時COD將超標，需采用生化降解法作進一步處理。
1.3.5 排放
廢水處理檢驗達標后從中和池出水口或生化降解池出水口排出。廢水若不達標，則關閉出水口管道，廢水從另一管道流回廢水調節池。
2、工藝條件對廢水處理效果的影響
2.1 沉淀時pH的影響
從某電鍍廠取堿性鋅鎳合金電鍍廢水試樣，用酸度計測得其pH為12。分別取試樣100mL于5只250mL燒杯中，各加雙氧水0.5mL和硫酸亞鐵溶液0.1mL，氧化5h后加稀硫酸調節試液的pH約為3，加焦亞硫酸鈉溶液2mL，攪拌均勻，10min后加沉淀劑2mL，攪拌后再加稀硫酸或氫氧化鈉溶液調節試液的pH分別為4.0、4.5、5.0、5.5和6.0，放置60min后用定量濾紙過濾試液。以原子吸收分光光度法測定濾液中鋅和鎳的質量濃度(無需消解)，結果列于表1。
試驗表明，pH在4.5~5.5的范圍內沉淀處理后，鋅少于1.5mg/L，鎳少于0.5mg/L，滿足GB21900–2008《電鍍污染物排放標準》中“表2”的要求。當pH5.5時，廢水中的脂肪族多胺類配位劑對鎳的配位能力增強，鎳的處理結果難以達標。
2.2 氧化時pH的影響
取8份各100mL的堿性鋅鎳合金電鍍廢水分別置于8只250mL的燒杯中，分別用稀硫酸或氫氧化鈉將各試液pH調節至6、7、8、9、10、11、12和13后，加雙氧水0.5mL和硫酸亞鐵溶液0.1mL，氧化5h后用稀硫酸調節試液的pH至4左右，再加焦亞硫酸鈉溶液2mL，攪拌后加沉淀劑2mL，用稀硫酸或氫氧化鈉溶液調節試液的pH至5左右，放置60min后用定量濾紙過濾試液，測定濾液中鋅和鎳的質量濃度，結果列于表2。實驗表明，用雙氧水氧化廢水中的配位劑需在pH>8的條件下進行。本工藝規定氧化時的pH范圍是8~13。
2.3 雙氧水氧化對重金屬離子去除率的影響
取堿性鋅鎳合金電鍍廢水試樣100mL于250mL燒杯中，加稀硫酸調節試液pH至5左右，攪拌下加沉淀劑2mL，放置60min后用定量濾紙過濾試液，測得濾液中鋅和鎳的質量濃度列于表3。二甲基二硫代氨基甲酸鈉對鎳的沉淀能力極強，堿性鋅鎳合金電鍍廢水中的配位劑對鎳的處理影響不大，但二甲基二硫代氨基甲酸鈉對鋅的沉淀能力較弱，在有羥基羧酸類配位劑存在的情況下，二甲基二硫代氨基甲酸鈉不能有效去除鋅。對比表2和表3中的數據可知，在廢水處理中必須首先破壞羥基羧酸類配位劑。
2.4 廢水脂肪族多胺濃度對處理結果的影響
在常溫條件下，堿性鋅鎳合金電鍍廢水中的脂肪族多胺不能被雙氧水氧化，廢水處理前后其濃度基本不變。試驗表明，在沉淀劑加入量一定的情況下，進水中脂肪族多胺的濃度對鋅和鎳的處理結果有一定的影響。某堿性鋅鎳合金鍍液含脂肪族多胺約50g/L，Zn和Ni的質量濃度分別為9.68g/L和1.76g/L。將該鍍液分別稀釋10、20、50、75和100倍來模擬鋅鎳合金電鍍廢水，取各稀釋液1000mL，分別用稀硫酸調節試液pH至11左右，加硫酸亞鐵溶液1mL后再分別加雙氧水50、25、10、7.5和5mL，放置1d后加稀硫酸調節試液pH至3左右，加焦亞硫酸鈉還原殘留的雙氧水，再分別加沉淀劑200、100、40、30和20mL，然后以氫氧化鈉溶液調節試液pH約等于5。過濾分離沉淀物后測定濾液中的鋅和鎳，結果列于表4。可見隨著廢水中脂肪族多胺質量濃度的增大，處理后試液中殘留的鋅和鎳增多。當脂肪族多胺的質量濃度不高于5g/L時，鋅的處理結果滿足GB21900–2008中“表2”的要求，但鎳只能滿足“表1”的要求(總鋅限值2.0mg/L，總鎳限值1.0mg/L);當脂肪族多胺為0.6~2.5g/L時，處理后鋅滿足“表3”的要求(總鋅限值1.0mg/L，總鎳限值0.1mg/L)，鎳滿足“表2”的要求;當脂肪族多胺的質量濃度低至0.5g/L時，出水中的鋅和鎳均滿足“表3”的限值要求。
3、結語
華東地區一些電鍍廢水處理廠已使用上述雙氧水氧化−重金屬捕捉劑沉淀工藝處理堿性鋅鎳合金電鍍廢水長達3年多，達到了預期的效果。目前，各電鍍廠的鋅鎳合金電鍍廢水濃度較高，按本法處理能達到GB21900–2008中“表2”的要求，但一般還達不到“表3”的要求。(來源：廣州超邦化工有限公司)
