關鍵詞：電鍍廢水；除磷劑；化學沉淀；吸附；高級氧化

1. 引言

電鍍工業是制造業的重要組成部分，但其生產過程中產生的廢水含有高濃度的重金屬、氰化物和磷化合物。其中，磷主要來源于含磷鍍液（如化學鍍鎳）、磷化處理工藝及清洗劑，其形態包括正磷酸鹽（PO?³?）、聚磷酸鹽和有機磷（如磷酸酯）。我國《電鍍污染物排放標準》（GB 21900-2008）規定，總磷排放限值為0.5 mg/L，傳統生物法對電鍍廢水中的磷去除效率有限，而化學除磷法可通過沉淀、吸附等作用實現高效除磷。本文聚焦于除磷劑在電鍍廢水中的應用，分析其作用機制及工程案例，以期為行業提供優化解決方案。

2. 電鍍廢水中磷的來源及特性

2.1 磷的主要來源

1. 化學鍍鎳液：次磷酸鈉（NaH?PO?）作為還原劑，廢水中的磷以次磷酸鹽（H?PO??）和亞磷酸鹽（HPO?²?）形式存在。

2. 磷化處理：鋼鐵件表面磷化生成磷酸鐵/錳膜，清洗后產生含磷酸鹽廢水。

3. 添加劑與清洗劑：如含磷緩蝕劑、表面活性劑等。

2.2 磷的形態及危害

• 無機磷：正磷酸鹽易被化學沉淀去除，而次磷酸鹽和亞磷酸鹽需先氧化為PO?³?。

• 有機磷：如磷酸三乙酯，需通過高級氧化降解。

• 危害：導致水體富營養化，并與重金屬（如Ni²?、Cu²?）形成絡合物，增加處理難度。

3. 常用除磷劑及其作用機制

3.1 金屬鹽類除磷劑

3.1.1 鐵鹽（FeCl?、FeSO?）

• 機理：Fe³?與PO?³?生成FePO?沉淀（Ksp=10?²³），同時Fe³?水解生成的Fe(OH)?膠體可吸附磷。

• 適用條件：pH=4~6，投加量50~100 mg/L，除磷率>90%。

• 缺點：出水色度高，污泥量大。

3.1.2 鋁鹽（Al?(SO?)?、PAC）

• 機理：Al³?形成AlPO?沉淀（Ksp=10?²¹），并依靠Al(OH)?絮體吸附。

• 優勢：污泥體積小于鐵鹽，適用于低濃度磷廢水。

3.1.3 鈣鹽（Ca(OH)?、CaCl?）

• 機理：在高pH（>10）下生成羥基磷灰石（Ca??(PO?)?(OH)?）。

• 應用：適用于高濃度含磷廢水，但需調節pH，成本較高。

3.2 鑭系除磷劑

• 代表物質：LaCl?、Phoslock®（鑭改性膨潤土）。

• 機理：La³?與PO?³?生成LaPO?（Ksp=10?²?），吸附容量可達50 mg/g。

• 優勢：寬pH適應性（4~10），污泥量少，但成本較高。

3.3 復合除磷劑

• Fe-Mn氧化物：兼具氧化（Mn??氧化次磷酸鹽）和吸附功能。

• 磁性納米材料：如Fe?O?@SiO?，可通過磁分離回收再利用。

4. 電鍍廢水除磷工藝設計

4.1 化學沉淀法

• 流程：調節pH→投加除磷劑→絮凝沉淀→過濾。

• 案例：某電鍍廠采用FeCl?（80 mg/L）+PAM（1 mg/L），總磷從15 mg/L降至0.3 mg/L。

4.2 吸附法

• 材料：活性氧化鋁、鑭負載沸石。

• 優勢：適用于低濃度深度處理，吸附劑可再生。

4.3 高級氧化工藝（AOPs）

• 應用場景：處理含次磷酸鹽或有機磷廢水。

• 技術組合：

  • Fenton氧化：H?O?+Fe²?產生·OH，將H?PO??氧化為PO?³?，再沉淀去除。

  • 過硫酸鹽活化：熱/Fe²?活化PS，降解有機磷。

5. 工程案例分析

5.1 案例1：化學鍍鎳廢水處理

• 水質：總磷=120 mg/L（以H?PO??為主），Ni²?=50 mg/L。

• 工藝：

  1. 氧化階段：投加H?O?（100 mg/L）+UV，將H?PO??轉化為PO?³?。

  2. 沉淀階段：調節pH至5.5，投加PAC（60 mg/L），總磷<0.5 mg/L。

5.2 案例2：磷化廢水處理

• 水質：總磷=80 mg/L（以PO?³?為主），COD=200 mg/L。

• 工藝：Ca(OH)?調pH至10.5→沉淀→砂濾，出水磷<0.3 mg/L。

6. 挑戰與未來發展方向

6.1 當前問題

1. 次磷酸鹽難氧化：需開發高效催化劑（如CeO?/Co?O?）。

2. 污泥處置：鐵/鋁鹽污泥需作為危廢處理，增加成本。

6.2 技術展望

1. 綠色除磷劑：利用工業廢渣（如赤泥、鋼渣）制備低成本吸附劑。

2. 耦合工藝：

   • 電化學+除磷劑：電絮凝與化學沉淀協同。

   • 膜分離+吸附：納濾膜截留磷，吸附劑深度凈化。

7. 結論

電鍍廢水中的磷可通過化學沉淀、吸附及高級氧化等技術有效去除，鐵鹽、鋁鹽及鑭系除磷劑是當前主流選擇。未來需進一步開發高效、低耗的復合除磷材料，并優化工藝組合，以滿足日益嚴格的環保要求。