内循环电镀工艺及专用组合设备专利 ZL201010242929.7

电镀是现代材料表面处理的重要手段之一，属基础工业。传统的电镀生产工艺是容易造成重金属污染的，也是当今工业污染治理的重要对象。本发明涉及内循环电镀工艺及该工艺的专用组合设备。

通常高质量的多层电镀工艺是将完成本镀种电镀后的工件浸入漂洗槽进行漂洗，漂洗过的工件经热蒸馏水洗后才进入下一镀种镀槽继续电镀，以免镀液交叉污染，保证镀件质量；蒸馏水污染后进行更换，漂洗水在完成漂洗后排出，并按主成分特点进行分类，先行破氰、六价铬还原等几种处理，然后一起汇集入含重金属废水池进行pH值调整，在碱性条件下将重金属氢氧化物凝聚沉淀分离，最后过滤压干成重金属污泥，而将重金属分离达标后的废水排放。这种常规的处理方法虽然能够达到国家环保治理要求，可以合法生产，但是还有不足之处：第一，废水混杂后虽经处理可达到国家排放标准，但却很难被重复用于电镀漂洗工艺，因为其杂质含量远远超出电镀工艺用水的纯度要求，不得不排放，造成水资源流失和一定的污染；第二，各种重金属虽然绝大部分能通过处理被集中于污泥之中，但因污泥中的重金属含量混杂，难以有效利用，如果储存不当还会造成二次污染；第三，热蒸馏水还需专门的设备和管道供应。因而，该常规的工艺方法未从根本上经济合理地解决电镀污染和资源高耗问题。

近年来，也有人发明用膜法对电镀废水中的重金属进行回收利用，但是那些方法都是将废水处理与电镀生产流程相分离的，因为单纯用膜分离法回收浓缩重金属所能达到的极限浓度（20 g/L左右）离电镀生产用的电镀液金属浓度含量还有5倍左右的差距。以电镀镍废水为例。现有最先进的技术是用三级膜处理，使回收浓缩镍离子的极限含量达到20 g/L左右，而正常的电镀镍的镍离子浓度在100 g/L左右，两者相差约5倍，这就迫使现有的电镀废水重金属回收处理流程与电镀生产流程相分离，因为该方法不能有效跨越5倍左右的浓度差距；其次，在现有的重金属回收技术方案中只重视金属的回收而没有重视水的回收利用和动态平衡问题，因而无法形成闭路循环生产。

本发明是针对现有技术存在的问题，将电镀生产过程中镀液（包括重金属）和水的回收与电镀生产工艺流程紧密结合，成为一体。即从电镀过程中镀液被工件带出在水中浓度扩散的规律出发，结合电镀过程的工艺要求，形成一套符合电镀工艺要求并与电镀工件流程相对应的用水闭循环和镀液闭循环系统，从而真正实现电镀污水零排放的绿色生产目标，并且结合电镀工艺特点充分合理地利用能源，达到节能生产的要求。

为达到上述目的，本发明提供的内循环电镀工艺，其内容如下：对漂洗槽排出液进行膜处理，将产生的符合条件的淡水返送至漂洗槽作为漂洗用水；产生的浓水进行加热蒸发浓缩，利用加热蒸发产生的蒸汽对镀槽内的镀液进行加热，将产生的符合条件的浓缩液送至镀槽补充镀液；将蒸汽冷凝后的冷凝水送至蒸馏水洗槽作为清洗用热蒸馏水，将蒸馏水洗槽出水送至漂洗槽。

具有上述设置的内循环电镀工艺，通过膜处理得到的淡水作为第一回用水源用于电镀工件漂洗，通过对蒸汽冷凝水的收集作为第二回用水源解决电镀生产用蒸馏水来源问题，继而将蒸馏水洗用后的水用于漂洗用水。由于蒸汽冷凝后产生的冷凝水会保留有一定的余温，利用这个余温也就是热蒸馏水，还能增强蒸馏水对工件的清洗效果。这样，本发明不仅实现了各种洗用水和电镀液的闭路循环使用，而且充分利用加热蒸发浓缩时所产生的蒸汽热能，实现了能源的二次利用，其产生的蒸馏水也得到了充分利用，从而真正达到电镀生产节能无排放的目的。其中，符合条件指的是膜处理产生的淡水符合漂洗槽中漂洗用水要求，以及浓缩液的离子浓度和镀液的离子浓度基本一致。另外，蒸汽对镀液的加热应是通过载体进行，比如置于镀液中的管道，只要能杜绝水蒸气或者其冷凝产生的水滴渗透到镀液中，不对镀液产生稀释作用即可。

本工艺优选设置为：对漂洗槽排出液进行多级膜处理，其中对第X级膜处理产生的浓水进行第（X＋1）级膜处理，产生的淡水重新进行第（X－1）级膜处理，且第一级膜处理产生的淡水送至漂洗槽作为漂洗用水，最后一级膜处理产生的浓水进行蒸发浓缩处理。其中X为大于等于2的正整数。

具有上述设置的内循环电镀工艺，从淡水中离子浓度的角度出发，将漂洗槽排出液充分进行膜处理，分离出可回用淡水，增加水资源的回用率。其中，如果漂洗槽排出液只进行一级膜处理，则浓水直接进行蒸发浓缩处理，淡水进入漂洗槽；如果是进行二级膜处理，则第一级膜处理出来的浓水进行第二级膜处理，淡水进入漂洗槽，第二级膜处理出来的浓水进行蒸发浓缩处理，淡水重新进行第一级膜处理，以此类推。另外，需要说明的是，这里所指的浓水和淡水是对每一级膜处理后产生的两类离子浓度存在差别的液体的指称。浓水是指离子浓度相对较高的液体，淡水是指离子浓度相对较低的液体。显然，各级膜处理后其浓水之间或淡水之间都会存在差异，且第一级膜处理产生的淡水是符合漂洗槽用水要求的。

本工艺进一步优选设置为：膜处理产生的浓水进行负压加热蒸发浓缩。

具有上述设置的内循环电镀工艺，通过气压的下降降低了浓水的沸点，使浓水沸腾汽化形成蒸汽更迅速，同时蒸汽也更容易液化形成蒸馏水。

本工艺进一步优选设置为：所述第一次膜处理的方法为电渗析处理或者反渗透处理，第二次膜处理开始，其处理方法均为电渗析处理；膜处理产生的浓水采用电加热或者蒸汽加热进行蒸发浓缩处理。

具有上述设置的内循环电镀工艺，充分考虑各方面要求，减少了工艺的成本且优化了处理效果，使工艺更实用。其中，如果只存在一级膜处理，则选用电渗析或者反渗透处理。(https://www.xing528.com)

本发明同时还提供了一种与上述工艺配套的专用组合设备，包括至少一个蒸馏水洗槽、一个洗进水口与蒸馏水洗槽洗出口连通的漂洗槽、一个镀槽。其特征在于：还包括至少一组进水口与漂洗槽洗出水口连通的膜处理器、一个与膜处理器出水口连通且通过镀液回流管与镀槽连通的蒸发浓缩器、一个与蒸发浓缩器蒸汽出口连通且置于镀槽中的镀槽换热器以及一个与镀槽换热器出口连通的蒸馏冷凝水罐。所述的蒸馏冷凝水罐与蒸馏水洗进口通过冷凝水管道连通。其中，每组膜处理器均设有浓水出水口和淡水出水口，浓水出水口设有浓水管与后组膜处理器的进水口连通，淡水出水口设有淡水管与前组膜处理器的进水口连通，且第一组膜处理器的淡水出水口设有淡水回流管与漂洗槽洗进水口连通，最后一组膜处理器的浓水出水口设有浓水流通管与蒸发浓缩器连通。

具有上述设置的内循环电镀工艺专用组合设备内容如下：首先，漂洗槽排出液进入膜处理器，接着膜处理器淡水回流到漂洗槽，而浓水进入蒸发浓缩器进行蒸发浓缩处理，之后浓缩液回流到镀槽中，然后蒸汽进入镀槽换热器对镀槽的镀液进行加热，再接着蒸汽冷凝后的冷凝水收集到蒸馏冷凝水罐中，回用到蒸馏水洗槽，最后蒸馏水洗槽出水进入漂洗槽，这样就实现了漂洗水和电镀液的闭路循环使用。各个装置通过管道有机连接，环环相扣，整个设备的设置非常合理紧凑，并且每组膜处理器产生的浓水能通过浓水管依次进行处理，淡水则通过淡水管回流重新进行上一次膜处理。其中，如果只有一组膜处理器的话，膜处理器浓水出水口就直接通过浓水流通管将浓水排入蒸发浓缩器中，淡水出水口就直接通过淡水回流管将淡水排入漂洗槽中。

本发明专用组合设备进一步设置为：所述的蒸馏冷凝水罐还连通设置有形成蒸馏冷凝水罐、镀槽换热器及蒸发浓缩器负压条件的真空泵。

具有上述设置的内循环电镀工艺专用组合设备，通过真空泵对蒸馏冷凝水罐进行抽气操作，因为各部件均为连通状态，因此镀槽换热器和蒸发浓缩器也同时处于负压状态，这样就形成了负压加热蒸发浓缩，使蒸发浓缩器中的浓水更容易汽化形成蒸汽，同时蒸汽也更容易液化，在蒸馏冷凝水罐中形成蒸馏水。当然，真空泵也可以连接在镀槽换热器或蒸发浓缩器上，但其效果均不如本发明选择佳。

本发明专用组合设备优选设置为：所述的第一组膜处理器为电渗析处理器或者反渗透水处理器，从第二组膜处理器开始，膜处理器为电渗析处理器。

具有上述设置的内循环电镀工艺专用组合设备，利用反渗透水的高效处理，将淡水最大限度地回收利用，再结合电渗析处理，使漂洗槽排出液得到多次回收，利用充分。

本发明专用组合设备再进一步优选设置为：所述的蒸发浓缩器为耐压耐腐蚀的电加热一体式蒸发器。

具有上述设置的内循环电镀工艺专用组合设备，能最大限度地节约制造成本，同时更方便膜处理产生的浓水加热蒸发浓缩。

本发明专用组合设备再进一步设置为：所述的浓水流通管设有浓水泵和浓水阀，所述的冷凝水管道设有冷凝水泵和冷凝水阀，所述的镀液回流管设有镀液回流阀。

具有上述设置的内循环电镀工艺专用组合设备，通过各个阀门和水泵控制管道的通断和液体的运行，能实现实时控制操作。