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XX市XX区非法电镀的调查研究毕业论文

2013-11-13 19:50:59 来源:毕业文库网 浏览:42
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毕业设计题目 XX市XX区非法电镀的调查研究
主要研究内容及意义:
    随着工业技术的发展,以及人们对商品材质的更高要求,利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用的电镀行业在我国沿海城市兴起。XX是东海边上靠近宁波港的工业城市,有一大批的厂商在此扎根开始电镀工业,其该区域主要工艺以镀锌、镀铬为主。电镀时产生的污染物非常多,有毒废气、废水、废渣是环境的主要污染物之一。因为电镀行业的加工工艺比较简单,且处理这些污染物需要花费很大的人力物力财力,因此,更多的私营小厂家选择在偏僻的村落里偷偷地进行电镀加工,非法电镀企业便由此滋生开来。此次的岗位实习主要目的是通过XX市环境监察部门对这些非法电镀企业的行政执法对策,调查了解这些非法企业,根据周围居民对该行业的看法,分析非法电镀对周边环境造成的影响,以及非法电镀企业之所以长期盛行、屡禁不止的原因,总结提出自己的看法,并给与居民适当的应对建议。
研究方法、研究手段及其预期目的:
    以调查法为主,首先要查找相关资料彻底掌握电镀企业的加工工艺,查阅环境监察部门相关法律法规和早期的处罚条例;然后参考实际案例,结合环境检测部门给出的非法企业的各项参数和行政执法对策,对案例进行理解分析;再以调查问卷的形式,进一步了解非法电镀行给周围居民造成的影响,从各个细节中总结出非法电镀企业在XX市屡禁不止的原因,提出自己的看法,并给与居民适当的应对建议;最后撰写论文,给出符合要求的岗位综合实训成果。
课题进度计划:
第7周(4.8-4.14)布置设计任务,熟悉资料,完成开题报告;
第8周(4.15-4.21)查阅文献,全面了解电镀业的各项加工工艺;
第9周(4.22-4.28)了解、分析XX电镀业的分布情况以及XX市的执法对策;
第10周 (4.29-5.5)案例分析,结合数据进行理解分析;
第11周(5.6-5.12)问卷调查,了解周围居民对电镀行业的看法;
第12周(5.13-5.19)总结经验,提出自己意见;
第13周 (5.20-5.26)撰写论文;
第14周 (5.27-6.2)准备PPT,进行答辩。
文献综述(国内外研究现状分析):
国内外电镀行业现状及讨论
姓名:XXX,班级:XXXXX,学号:XXXXXXXXX
  摘要:电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程,是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。
  电镀时,镀层金属或其他不溶性材料做阳极,待镀的工件做阴极,镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰,且使镀层均匀、牢固,需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层,改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性和表面美观。利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀,一般都较薄,从几个微米到几十微米不等。
  通过电镀,可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层,还可以修复磨损和加工失误的工件。此外,依各种电镀需求还有不同的作用。
  关键词:电镀企业 三废
  
  1 国内外电镀行业现状
    最先公布的电镀文献是1800年由意大利Brugnatelli教授提出的镀银工艺,1805年他又提出了电镀金工艺;到1840年,英国Elkington提出了氰化镀银的第一个专利,并用于工业生产,这是电镀工业的开始,他提出的镀银电解液一直沿用至今;同年,Jacobi提出了从酸性溶液中电铸铜的第一个专利;1843年,酸性硫酸铜镀铜工艺用于工业生产,同年R.BOttger提出了镀镍工艺;1915年实现了在钢带表面酸性硫酸盐镀锌,1917年Proctor提出了氰化物镀锌,1923~1924年,C.G.Fink和C.H.Eldridge提出了镀铬的工业方法,从而使电镀逐步发展成为完整的电化学工程体系。
  电镀合金开始于19世纪40年代的铜一锌合金(黄铜)和贵金属合金电镀。由于合金镀层具有比单金属镀层更优越的性能,人们对合金电沉积的研究也越来越重视,已由最初的获得装饰性为目的的合金镀层发展到装饰性、防护性及功能性相结合的新合金镀层的研究上。到目前为止,电沉积能得到的合金镀层大约有250多种,但用于生产上的仅有30余种。其代表性的镀层有Cu—Zn、Cu—Sn、Ni-Co、Pb-Sn、Sn—Ni、Cd—Ti、Zn—Ni、Zn-Sn、Ni—Fe、Au~Co、Au—Ni、Pb—Sn—Cu、Pb—In、Sn—Co、Cu—Zn—Sn等。
  随着科学技术和工业的迅速发展,人们对自身的生存环境提出了更高的要求。1989年联合国环境规划署工业与环境规划中心提出了“清洁生产”的概念,电镀作为一种重污染行业,急需改变落后的工艺,采用符合“清洁生产”的新工艺。美国学者J.B.Kushner提出了逆流清洗技术,大大节约了水资源,受到了各国电镀界和环境保护界的普遍重视;在电镀生产中研发各种低毒、无毒的电镀工艺,如无氰电镀、代六价铬电镀、代镉电镀、无氟电镀、无铅电镀,从源头上消减了污染严重的电镀工艺;达克罗(Dacromet)与交美特技术(Geomet)作为表面防腐的新技术在代替电镀Zn、热镀Zn等方面得到了应用,在实现对钢铁基体保护作用的同时,减少了电镀过程中产生的酸、碱、Zn、cr等重金属废水及各种废气的排放。
  我国电镀工业在新中国成立后,特别是改革开发之后得到快速发展。在不断完善传统电镀工业的同时,在清洁生产工艺研发和推广方面做了大量工作。为解决氰化物污染问题,从20世纪70年代开始无氰电镀,无氰镀锌、镀铜、镀镉、镀金等工艺先后投入生产;大型制件镀硬铬、低浓度铬酸镀铬、低铬酸钝化、无氰镀银及防银变色等相继应用于工业生产;实现了直接从镀液中获得光亮镀层,如镀光亮铜、光亮镍等,不仅提高了产品质量,也改善了繁重的抛光劳动;在新工艺与设备的研究方面,出现了双极性电镀、换向电镀、脉冲电镀等;高耐蚀性的双层镍、三层镍、镍铁合金和减摩镀层亦用于生产;刷镀、真空镀和离子镀在一些领域代替了电镀。
  近几年,随着国际、国内一系列法律、法规的颁布实施,尤其是我国“清洁生产促进法”、“循环经济促进法”的颁布实施,节能、环保和资源循环利用成为电镀工作者的三大工作主题,并取得了很多突破。化学镀镍一磷合金技术、三价铬盐镀铬、电镀锌三价铬及无铬钝化等代铬技术得到推广应用;以金刚石、氧化铝、聚四氟乙烯等作为弥散相的各种复合电镀取得较大进展,有的已得到工业应用,成为耐磨、减摩领域的重要发展方向;镀领域取得长足进步,纳米电镀、各种花色电镀的开发都取得重大进展。各种节能、节水技术,如膜技术、高压水清洗工艺、各种节能电源在电镀生产中得到广泛应用。电镀是重要的表面处理技术,在机械、电子等领域具有其他工艺不可替代的地位,但电镀本身是一耗水、耗电、重污染行业,如何扬长避短,直接关系到电镀行业的发展。首先,要实现电镀生产的规模化、集约化,有利于废水的集中处理和资源的回收利用;第二,进一步提高机械化、自动化程度,提高生产效率和成品率,减轻从业人员的劳动强度;第三,加强清洁生产新工艺、新技术的研发和工业化,从源头上解决污染、能耗等制约电镀工业发展的问题;第四,拓展功能镀层的应用领域。电镀是功能镀层制备中运行成本较低、容易大批量生产的工艺,因此如何充分利用电镀技术制备各种功能镀层是电镀研究的重要方向,如电沉积光电转换薄膜材料,实现良好的光电转化性能;电沉积各种合金薄膜,制备锂电池电极材料;电沉积制备高性能多孔材料及磁性屏蔽材料等都具有很大潜力,有待于电镀科技工作者深入研究。
  2 电镀“三废”的来源及危害性
  2.1 废气的来源和危害性
    在电镀生产过程中所排出的废气可分为两类:一类是含尘气体,如磨光、抛光、喷砂等工序在操作过程中产生的灰尘,这些灰尘的颗粒都比较大,通常会较快地落在地面上,若不收集处理此类含尘气体,这些灰尘将会飘散在一定范围内,不仅污染环境,而且人体吸入后会导致哮喘、支气管炎、矽肺病等病症;另一类是含有有毒物质的气体,如氮氧化物气体、氢氰酸、二氧化硫、硫化氢、铬雾等。酸碱废气电镀预处理的脱脂、浸蚀工序在生产过程中将产生大量的酸碱废气,这对人的呼吸系统有严重的刺激性;氮氧化物废气铜、铝等工件在采用硝酸处理过程中将产生大量的氮氧化物废气。其中一氧化氮与血液中血红蛋白相结合生成不活泼的氧化氮血红蛋白,引起组织缺氧;二氧化氮刺激肺和气管而引起咳嗽、血压下降、神经系统麻痹与慢性气管炎,甚至会因为血液变质而引起死亡;含氰废气在氰化物镀铜、氰化物镀银等工序中都会产生含氰废气(氢氰酸),它有苦杏仁气味,电镀车间中氢氰酸以蒸汽状存在,可以被多种物质,如木材、砖墙、水泥等)吸收。氢氰酸是一种剧毒物质,只需50g便能致人死亡;铬酸废气在镀铬过程中,将产生大量铬酸废气,它能引起人的上呼吸道感染、铬疮、皮炎等病。与其长期接触后,使鼻中隔受到酸蚀,引起糜烂、溃疡而造成鼻中隔穿孔;含苯废气通常是在使用苯、甲苯、二甲苯等有机溶剂脱脂过程中会产生含苯废气。苯类废气主要通过呼吸道进入人体内,也可由皮肤吸收进入人体内。
  2.2 废水的来源及危害性
  电镀工艺中的预处理废水、镀层漂洗废水、后处理废水、电镀废液及设备冲洗废水统称为电镀废水。
  预处理废水预处理工序中的碱洗脱脂、酸洗除锈和活化过程中产生的大量酸、碱废水约占电镀废水总量的一半,脱脂过程中有时需先用煤油、汽油、丙酮和甲苯等有机溶剂脱脂,然后再进行化学碱性脱脂。脱脂过程中产生的废水主要含有氢氧化钠、碳酸钠等碱性化合物和油类及其他有机化合物。酸洗除锈通常用盐酸和硫酸,活化过程常用质量分数为10%左右的酸溶液,所以酸洗除锈和活化过程产生的废水酸度都比较高;漂洗废水由于电镀溶液的主要组成是金属盐与络合剂,所以工件漂洗废水中含有大量的重金属离子。另外,在电镀过程中为改善镀层的性质,还会在电镀溶液中加入一些有机化合物作为整平剂和光亮剂等,因此,工件漂洗废水中还会含有少量的有机物;后处理废水镀层后处理工序中的钝化以及不良镀层的退镀过程也会产生大量的重金属废水,钝化漂洗水常为含正六价Cr的酸性废水,不良镀层的退镀过程产生的电镀废水由于退镀的方法与退镀溶液不同,种类比较多样,一般与酸、碱废水或混合废水一并处理。电镀废液及设备冲洗废水电镀、活化、钝化及退镀等电镀工序中使用的电镀溶液经长期使用或放置后需要更新,以满足工艺的需求,这些废弃的电镀溶液中重金属离子浓度也比较高。冲洗车间地面、刷洗极板的各种溶液中也含有大量的重金属离子和有机溶剂。
    电镀废水中含有铬、福、镍、铜、锌、金、银等多种金属离子和氰化物等有毒污染物,处理不当会对环境和人体造成极大危害。酸碱废水酸碱废水是电镀废水中数量较大的一种废水。酸碱废水对水生动物危害很大,会影响土壤结构,人畜长期饮用会对健康造成极大伤害。含氰废水含氰废水是电镀生产中毒性最大的废水。氰化物易溶于水,在地面水中不稳定,人体摄人时会在体内积累并中毒。含铬废水铬的化合物对人体的伤害是多方面的。含重金属废水在电镀生产中,常使用如锡、铅、铜、镍、锌、银、金等重金属,重金属对人体有害,尤其是锡、铅、铜对人体的毒害最严重。含有机络合物废水含有机物及含磷的清洗剂,会导致水体富营养化,络合物会诱导致癌。
  2.3 废渣的来源及危害性
  废渣主要来源于电镀溶液槽底沉积的泥渣和污水处理过程中沉积的处理废渣等,一方面造成资源浪费,降低企业的经济效益,另一方面可以通过土壤转移到水等其他介质中,对人体健康产生不良后果。
  
  3 电镀“三废”的治理
  3.1废水的治理
    电镀排放的“三废”中,废水的量是最大的,同时也是对环境污染最为严重的排放物。
    理想的电镀废水治理模式是电镀污水的零排放系统。但是,这种模式至今都没有能够得到普及和推广,究其原因,是电镀用水量太大,并且水体中的污染物又太多而复杂,要想分流治理,成本将很高。电镀实现零排放的另一个困难是对水质的要求较高,回用水如果不能完恢复到初始状态,除了用于前处理的清洗外,在电镀件的清洗中是不能用的,因为那会
给槽液和电镀件表面质量都构成危险。而要使回用水恢复到初始状态,以现在的水处理技术,成本还是太高。因此,至今只有非常单一或专业的极少数电镀生产线,用到了零排放技术。但是,这种模式是电镀废水处理的发展方向,随着水处理技术的进步和成本的降低,尤其是通过回收水中的有色金属来补偿水处理费用,这种技术终将会普及起来。
    电镀废水处理的方法有许多种,首先要求在电镀现场对排放水要进行分流收集和分别处理,这样可以提高处理的效率和效果。对废水进行处理的同时,还要对废水中的金属离子加以回收利用,特别是像贵重金属的回收,已经引起电镀业界的重视。很多镀金银的电镀企业都已经建立起槽边回收系统,在排放前就将回收水和清洗水中的金或银进行了回收。
    但是对镍的回收,以往都役有引起应有的重视。金属镍作为重要的工业资源,曾经是西方国家对我国禁运的战略物资,现在也一直属于供应紧张的战略资源。改革开放以来,我们虽然可以在国际上采购到金属镍,但其价格是越来越高。我国属于镍资源相对贫乏的国家,而无论是在电镀,还是其他工业中,镍的用量都非常大,更不要说在不锈钢等行业中也需要用到镍资源。因此节约使用镍资源有着重要的意义。
    对排放水中镍离子,通常可以用离子交换法、反渗透法和电渗析等方法加以回收。但是,离子交换法的处理浓度不能太高,当废水中镍离子浓度超过200mg/L时,就不宜采用。比较适用的方法为反渗透法。
    反渗透法是一种膜分离技术,这种技术实际上是仿生学的成果。人们很早就知道肠衣和膀肤膜等能够分离食盐和水,这种透过膜将盐和水分离的现象被称为渗透现象。这种膜被叫做半透膜,最先利用这一原理的技术是海水的淡化。1953年由Reid提出用这个方法淡化海水,到1960年美国加利福尼亚大学的Loeb开发出实用的半透膜,这一方法得以进入实用
阶段。
    利用反渗透法处理废水的原理是用隔膜将电镀废水与清水隔开,在废水一侧加一个大于渗透压的压力,则废水中的水分子会逆向透过膜层透过到清水一侧口含镍废水在高压泵的作用下,镍盐被膜截留而只让水通过,这样不断持续,便可么达到分离出镍盐和净化清洗水的目的。
3.2混合废水的处理
  现在新建的电镀企业的水处理一般都会采用分流分类的治理模式。但是一些老企业和小型电镀厂,其废水的量和所含废弃物也相对少一些,没有必要对废水进行分流和分类收集,而是可以采取混合废水的处理方法,这样可以缩短水处理流程,方便废水的回用。混合废水处理可以简化处理流程,提高水的回用率。
    电镀混合废水首先进人调节池,加人硫酸亚铁等还原剂对废水中高价金属离子进行还原,以利后续的沉淀处理。还原处理后的废水用泵抽人反应池,加人石灰等碱类,使金属离子生成氢氧化物,然后用泵抽至固液分离池沉淀,经充分沉淀后,分离室内的水可以抽人回用水净化槽,经调整pH值至7以后进入电铸清洗供水系统。
    沉淀室中的污泥可进人脱水过程。脱下的水可进人反应室回用。剩余的污泥中各种金属的氢氧化物,可以交环保部门做进一步的处理。这种进一步的处理包括再利用,或集中深埋。
    对于不同的电镀废水可以采用物理法、化学法、电化学法、离子交换法、膜分离法等进行处理。对于要求回用的水可以根据情况采用上述几种方法的组合进行处理,因为这些方法各有千秋,适合处理不同含量的废水。处理方法的选择还要考虑企业的实际情况,包括投资能力和长远的规划情况。在达标的前提下,要以操作简便、成本低和易于升级换代为好。
3.3废气的治理
      对于电镀生产过程中含有粉尘的废气,一般采用喷淋除尘法。这是利用喷淋塔对通过的含粉尘废气进行除尘处理。效果最好的是过滤法,但这种方法只适合于粉尘含量低,且颗粒细小的粉尘。也有采用机械除尘法的,这种方法适合于粗粒和量大的粉尘,是利用重力、惯性或离心的方法来将粉尘从空气中分离出来,但这种方法的效果要差一些。
    对于电镀前处理和电镀过程中产生的酸雾的治理,现在常用的方法首先是抑制现场的排放量。这就是利用各种酸雾抑制剂技术,在酸洗槽或镀槽(主要是镀铬)中加入酸雾抑制剂,可以大大地降低酸雾的排放量,比如,镀铬在采用了铬雾抑制后,现场几乎没有铬雾排出,即使有排出,也已经很稀薄了,再经喷淋吸收处理,就可以基本将铬雾的影响消除。
3.4 废渣的处理 
  这里所说的电镀废渣的主要是水处理过程中沉淀下来的金属盐污泥。目前这种污泥的处理是集中起来由环境保护部门指定的单位收走。或深埋,或用于进一步的分解提炼,再将已经没有重金属危害的残清制成建材等可再利用的材料。

4 总结
  随着生活水平的提高,工业技术的革新,电镀工业在新中国成立后,特别是改革开发之后得到快速发展。当电镀行业在给我们带来可观收入的时候,所造成的环境污染也是不容小觑的。一般合格的电镀厂都配有相关的污水处理设施,而电镀行业中投入最大的就是污水处理系统,大概占整个投入的一大半。因此“小电镀”不上污水处理设备,不办理任何手续进行电镀加工,利润率惊人。小电镀厂的生产废水一般直接排放,这些废水中往往含有严重超标的重金属离子,一旦进入地表水、地下水、海域,会给水源和土壤造成严重污染;如果流入农田或直接用于灌溉,植物吸收后可能随之进入人体,严重危害人的健康;如果接入市政管网,对污水处理厂的污水处理工艺也会造成损坏。
参考文献:
《电镀工入门必读》 作者: 潘继民主编
王鸿建.电镀工艺学 (修订本).哈尔滨工业大学出版社,1995年10月第1版.
化学工业出版社组织编写.建筑给水排水常用资料备查手册.化学工业出版社,2011.05.
彭党聪主编.水污染控制工程实践教程 第2版.化学工业出版社,2011.05.
刘仁志编著.电镀实用技术问答.机械工业出版社,2011.07.
潘继民主编.电镀工技能提高必读.机械工业出版社,2011.08.
上岗就业百分百系列丛书编委会组编.电镀工上岗就业百分百.机械工业出版社,2011.07.

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