4.1 电镀污泥的产生和治理
4.1.1 电镀污泥的产生
在电镀过程中会产生废水，其主要来源如图4-1所示。
图4-1 电镀过程图解
由图4-1可见，镀前处理、电镀和退镀三个工序都会产生废液，有资料表明，电镀废液中的Cr和氰化物全部来自化学试剂，Cu、Zn、Cd、Ni绝大部分（94%～97%）来源于金属极板。电镀废液经化学或物理处理均会产生污泥。据某电镀厂的资料，其电镀污泥中的主要组成见表4-1。
表4-1 电镀污泥中的主要组成
在有些污泥中还可能有Cd、Sn、Ca和贵金属，应该指出的是，以上的组成不是一成不变的，随着镀件的变化其相对含量会有较大的改变。
目前，对电镀废液的治理仍以物理（如气浮、超滤）和化学（化学沉淀，离子交换，电解，活性炭吸附）方法为主，治理方式又以单项（即单一金属元素）治理为主，且治理的比例不大（约40%）。对电镀污泥的治理主要是送去烧砖，在再资源化方面尚无适用的方法可循。
电镀污泥再资源化的主要意义在于消除污染和回收有价金属元素，即“化害为利”。如能对其进行有效的治理，并回收其中的有价金属元素，其社会效益、环境效益和经济效益都将是非常显著的。
4.1.2 电镀污泥再资源化的方案设计
萃取技术是实现电镀污泥再资源化的一个重要方法，对此，国内外均进行了一定的研究，归结起来有以下几种方案。
4.1.2.1 从硫酸介质中萃取回收金属元素——H-MAR法［1］
它是在硫酸体系中萃取回收Cu、Zn、Ni、Cr的处理流程（Fe与Zn共萃，分别反萃），其主要处理步骤如图4-2所示。
图4-2 H-MAR法处理流程
4.1.2.2 从盐酸介质中萃取回收金属元素
张仲燕做了这方面的研究［2］。例如，可用Alamine 336直接处理电镀废液，废液组成为：Cr（12～60）×10-6，Cd（2～8）×10-6，Cu（0.5～5）×10-6，Zn（2～14）×10-6，Ni（2.2～2.5）×10-6。采用25%Alamine-二甲苯在pH=4～5的条件下控制Cl-浓度依次选择性地萃取Cr、Cd、Zn，即［Cl-］=0.002mol/L时萃取Cr，［Cl-］=0.03mol/L时萃取Cd，［Cl-］=0.4mol/L时萃取Zn。也可以在A/O=10的条件下先共萃Cr、Cd、Zn（Cu、Ni不被萃取），然后分别用H2SO4、EDTA和NaOH溶液反萃之。
对含有Cr、Cd等金属元素的电镀污泥，可以KMnO4作氧化剂氧化Cr3+至Cr6+，然后用H2SO4酸溶，再分别用N235和N510萃取Cr、Cu。它们的回收率可分别达到96.8%和84%。
对于含Cr废水，可以采用TBP或季铵萃取剂萃取Cr。姚美莲［3］则进行了HCl介质中采用P204萃取分离Ni、Cr的研究，确定萃取Ni的最佳pH为4，萃取Cr的最佳pH为6。
4.1.2.3 从氨浸和氨性介质中萃取回收金属元素
Anderson等［4］报道了Am-MAR的氨浸流程，氨浸时Fe、Cr被抑制在浸出渣中，从而简化了后续的分离过程。该流程由三步组成：①首先用（NH4）2CO3浸出Cu、Ni、Zn和Cd，Cr留在浸出渣中；②用LIX64N或其他适宜的溶剂萃取Cu和（或）Ni，而Zn、Cd留在浸出液中，萃取的Cu可用（NH4）2CO3或稀H2SO4洗出；③氨回收和金属沉淀，用热洗法把被萃的金属从有机相中洗出，并通入CO2沉淀其他金属，沉淀的碳酸盐经过滤后，通NH3入滤液中，返回浸出处理步骤，此过程的主要控制变量是浸出时的NH3和CO2的浓度。
比较上述处理流程或方法的利弊，在我们的研究中设计了氨浸和酸浸两个流程，在酸浸流程中考虑到HCl对设备材料的特殊要求和相应采用的胺类萃取剂的萃取容量较低，因而采用了H2SO4浸出的工艺。对于氨浸流程，Am-MAR流程不甚成功，我们采用了氨浸、蒸氨后再酸溶蒸氨渣的方法实现在H2SO4介质中萃取分离金属元素。
笔者研究课题的主要研究内容是分离和回收电镀污泥浸出液（酸浸）或浸出后转化液（氨浸后蒸氨再经酸溶）中的有价金属元素Cu、Zn、Cd、Cr、Ni，其在电镀污泥的整个处理工艺流程中所占有的位置如图4-3所示。
图4-3 电镀污泥处理工艺流程
图4-3虚线框内即为笔者课题所研究的内容，由图可见，基于不同的浸出处理工艺，欲分离提取的对象有所不同，如对于酸浸工艺，污泥中的全部金属元素均转入溶液，经除Fe后尚有Cu、Zn、Cd、Cr、Ni需要分别进行提取和分离；而对于氨浸工艺，Fe（Ⅲ）、Cr（Ⅲ）基本上被抑制在浸出渣内，在后续过程中需要分离提取的金属元素只有Cu、Zn、Cd、Ni。因此，笔者的研究课题包括两种不同组成体系的分离问题，即：①硫酸介质内除Fe和Cu，Zn、Cd、Cr、Ni的萃取分离；②硫酸介质内Cu、Zn、Cd、Ni的萃取分离。此外，在有些情况下，污泥中不含Cd，这时②可简化为③Cu、Zn、Ni的萃取分离。