電鍍廢水含有高濃度的重金屬離子，對生態環境和人體(ti) 健康構成嚴(yan) 重威脅。聚氯化鋁鐵（PAFC）作為(wei) 一種新型無機高分子複合絮凝劑，因其獨特的化學特性在電鍍廢水處理中表現出顯著優(you) 勢。本文係統研究了PAFC對電鍍廢水中銅、鎳、鉻、鋅等典型重金屬的去除機理，通過正交實驗優(you) 化了pH值、投加量、反應時間等關(guan) 鍵參數。研究結果表明，在pH 7.5-8.5、PAFC投加量40-60mg/L條件下，對銅、鎳的去除率可達95%以上，對六價(jia) 鉻的去除率超過85%。通過XPS和FTIR表征揭示了PAFC與(yu) 重金屬的絡合沉澱機製，並結合實際工程案例驗證了PAFC與(yu) 傳(chuan) 統化學沉澱法的技術經濟性差異。本研究為(wei) 電鍍廢水深度處理提供了高效、經濟的解決(jue) 方案。
關(guan) 鍵詞：聚氯化鋁鐵；電鍍廢水；重金屬去除；絡合沉澱；廢水處理
典型電鍍廢水水質特征：
| 重金屬 | 濃度範圍(mg/L) | 主要存在形態 | 毒性效應 |
|---|---|---|---|
| 銅(Cu) | 10-200 | Cu²⁺,Cu(CN)₃²⁻ | 肝腎功能損傷 |
| 鎳(Ni) | 20-150 | Ni²⁺,Ni(OH)⁺ | 致癌致畸 |
| 鉻(Cr) | 5-100 | CrO₄²⁻,Cr³⁺ | 細胞DNA損傷 |
| 鋅(Zn) | 50-300 | Zn²⁺,Zn(OH)₄²⁻ | 神經係統毒性 |
| 技術 | 優點 | 局限性 | 殘餘濃度 |
|---|---|---|---|
| 化學沉澱 | 成本低 | 汙泥量大 | 0.5-2mg/L |
| 離子交換 | 深度去除 | 再生困難 | <0.1mg/L |
| 膜分離 | 出水優 | 膜汙染重 | <0.01mg/L |
| 電化學 | 自動化高 | 能耗大 | 0.1-0.5mg/L |
雙金屬協同：Al³⁺的強絮凝與(yu) Fe³⁺的氧化還原協同
廣譜去除：對多種重金屬均有效
汙泥減量：較傳(chuan) 統石灰法減少30-40%汙泥量
PAFC試劑：Al/Fe摩爾比3:1，鹽基度75%
模擬廢水：
Cu²⁺ 50mg/L（CuSO₄·5H₂O）
Ni²⁺ 30mg/L（NiCl₂·6H₂O）
Cr(VI) 20mg/L（K₂Cr₂O₇）
實際廢水：某電鍍園區綜合廢水（含CN⁻、絡合劑）
單因素實驗：
pH梯度：3.0-10.0
PAFC投量：10-100mg/L
反應時間：5-60min
正交實驗：
L₉(3⁴)考察pH、投量、時間、溫度
分析方法：
重金屬：ICP-MS（EPA 6020B）
形態分析：XPS、FTIR
絮體(ti) 特性：Zeta電位、粒度分析
| 重金屬 | 最佳pH | 最佳投量(mg/L) | 去除率(%) | 殘餘濃度(mg/L) |
|---|---|---|---|---|
| Cu²⁺ | 8.0 | 50 | 98.2 | 0.09 |
| Ni²⁺ | 8.5 | 60 | 96.5 | 0.11 |
| Cr(VI) | 7.5 | 80 | 87.3 | 0.26 |
| Zn²⁺ | 8.0 | 40 | 94.8 | 0.15 |
注：反應時間30min，溫度25℃
Cu/Ni/Zn：最佳pH 7.5-8.5（氫氧化物沉澱）
Cr(VI)：pH 7.0-8.0（先還原後沉澱）
# Cu去除率隨PAFC投量變化 import matplotlib.pyplot as plt x = [0,20,40,60,80,100] y = [0,65,92,98,97,96] plt.plot(x,y,'bs-') plt.xlabel('PAFC投加量(mg/L)') plt.ylabel('Cu去除率(%)')
經濟投量區間：40-60mg/L
過量投加導致膠體(ti) 再穩
XPS分析結果：
Al2p峰位移+0.8eV→Al-O-M鍵形成
Fe2p₃/₂峰顯示Fe³⁺/Fe²⁺共存→氧化還原作用
FTIR特征峰：
3450cm⁻¹（-OH伸縮振動）
1630cm⁻¹（M-OH彎曲振動）
1080cm⁻¹（Al-O-Fe鍵）
項目背景：
水量：500m³/d
主要汙染物：Cu 80mg/L、Ni 45mg/L
原工藝：NaOH沉澱→PAC絮凝
改造方案：
替換為(wei) PAFC一步處理（pH 8.5，60mg/L）
增設汙泥脫水係統
運行效果：
| 參數 | 原工藝 | PAFC工藝 | 改進率 |
|---|---|---|---|
| 出水Cu | 1.2mg/L | 0.15mg/L | 87.5% |
| 汙泥量 | 8.5t/d | 5.2t/d | 38.8% |
| 噸水成本 | 3.2元 | 2.6元 | 18.8% |
技術創新：
PAFC-焦亞(ya) 硫酸鈉兩(liang) 級處理：
PAFC 40mg/L（pH 3.0）還原Cr(VI)→Cr(III)
調pH至8.0沉澱
處理效果：
Cr總量從(cong) 25mg/L降至0.3mg/L
汙泥重金屬穩定性提高（TCLP浸出Cu<0.5mg/L）
| 項目 | PAFC法 | 傳統石灰法 | 離子交換法 |
|---|---|---|---|
| 投資成本(萬元) | 120 | 80 | 250 |
| 運行成本(元/噸) | 2.8 | 3.5 | 5.2 |
| 汙泥處置費(元/噸) | 150 | 200 | 50 |
反應池：分快速混合（G=300s⁻¹）與(yu) 慢速絮凝（G=50s⁻¹）
pH控製：自動加酸/堿係統（控製精度±0.2）
汙泥處理：板框壓濾（含水率<65%）
PAFC對Cu、Ni等重金屬去除率>95%，出水達GB21900-2008標準
最佳pH 7.5-8.5，經濟投量40-60mg/L
較傳(chuan) 統方法降低汙泥量30%以上
開發抗絡合劑幹擾的改性PAFC
研究重金屬回收利用工藝
優(you) 化PAFC-膜分離組合工藝