電化學法常用於電鍍行業產生的重金屬廢水以回收重金屬，減少資源浪費。主要闡述了含重金屬電鍍廢水的來源和分類，從電化學法的角度分析了不同重金屬電鍍廢水處理的研究進展，並指出了電化學法處理重金屬電鍍廢水存在的問題及實際應用情況，展望了電化學法在處理重金屬廢水處理方面的未來發展方向。
電鍍行業排放的生產廢水是造成環境汙染的重要工業汙染源之一，在2000年國內就成立了上萬家電鍍廠點，年電鍍廢水的排放量就已達到40億m3以上，如果不經處理或處理效果不好，將造成資源浪費，並嚴重危害環境。電鍍廢水主要包括酸鹼廢水、部分有機廢水和重金屬廢水，其中重金屬廢水又是電鍍廢水治理的重點。
目前，常規的重金屬廢水處理方法有化學沉澱法、吸附法、生物法等，其主要原理是將重金屬轉化成沉澱或其他形式，這易對環境造成二次汙染。如部分工程專案採用Fenton試劑處理電鍍廢水，處理效果較好，但成本偏高。
近年來，電化學法作為重金屬廢水處理技術之一備受關注，其具有電解、絮凝、氣浮、氧化還原和微電解等作用，這些作用在廢水處理中常常同時進行。電解反應原理主要包括電凝聚、電氧化還原、電氣浮。
其中，電氧化和電氣浮分別用於處理有機廢水和含固態小顆粒、油汙廢水；電還原是透過得電子還原高價態金屬離子為低價態金屬離子或金屬沉澱，故該作用在重金屬廢水處理領域中廣泛應用；而電絮凝原理是可溶性的鐵、鋁等陽極，在通直流電的情況下會失去電子形成金屬陽離子Fe2+和A13+，與溶液中的OH-生成金屬氫氧化物膠體絮凝劑，不僅可以有效去除電鍍廢水中的重金屬離子，同時還可以使廢水中的含鹽量降低。
1含重金屬電鍍廢水的來源和分類
含重金屬電鍍廢水主要產生於電鍍處理過程中多餘的或不規範操作造成廢液以及清洗鍍件或裝置產生的廢液，水質成分複雜，不易控制，其中除含有鉻、鎳、銅、鋅等重金屬離子外，還有氰化物、有機物等汙染物的存在。根據目前電鍍行業的發展，含重金屬電鍍廢水按所含主要重金屬物質進行如下分類。
（1）含鉻廢水：鉻系廢水主要含有鉻（Ⅵ）、少量其他重金屬離子；
（2）含鎳廢水：主要汙染物為鎳離子、懸浮物等物質；
（3）含銅廢水：主要含有銅離子或絡合銅離子；
（4）重金屬混合廢水：主要含有鉻及其他重金屬離子、氰及懸浮物。
2電化學法處理含重金屬電鍍廢水
2.1電化學法處理含鉻電鍍廢水
電鍍廢水中存在大量鉻，且主要以高價態存在，如Cr2O72-和CrO42-。許多研究［4-6］採用鐵-碳微電解或鐵屑內電解處理含鉻電鍍廢水，在pH值和停留時間最佳時，Cr6+去除率高達99%以上，出水能達標排放。劉崢等採用鈦-鐵雙陽極電絮凝技術去除電鍍廢水中鉻（Ⅵ），鉻（Ⅵ）的去除率可達96。57%。
當使用電化學與生物法組合處理時，Cr6+的去除率更好，還能同時去除廢水中的有機汙染物。如採用微電解/電解-生物法組合工藝處理時，微電解/電解法相當於廢水的預處理，鉻（Ⅵ）的去除率可達90%以上，隨後進入後續生化工藝處理後，Cr6+的去除率高達99。9%，去除效果明顯。
單一的電化學法對含鉻電鍍廢水處理效果明顯，而與生物法聯用後處理效果更佳，並可有效降低執行成本，具有進一步的推廣價值。
2.2電化學法處理含鎳電鍍廢水
在電鍍工業上，電鍍鎳因其具有抗蝕性、耐磨性、可焊性等特點已廣泛被使用，故其工業量僅次於表面鍍鋅排列第二。
含鎳電鍍廢水如不處理直接排放，不僅對環境造成嚴重汙染，並危害人體健康，而且還會造成資源浪費。目前，含鎳電鍍廢水的處理方法和大部分工業廢水處理方法一樣，大致分為物化法、化學法、生物法或各方法的組合工藝。楊劍［11］透過實驗探討了微電解法處理高濃度含鎳電鍍廢水的效果，鎳的去除率可達64。09%，有利於後續處理。
劉存海等採用絮凝和電解組合工藝對寶雞長嶺集團的電鍍車間含鎳廢水進行了研究，透過處理後出水中鎳離子濃度降至0。365mg/L，出水低於0。5mg/L的國家標準。故將傳統絮凝工藝與電化學法聯用處理含鎳電鍍廢水，可使廢水直接達標的同時，還降低執行成本。
2.3電化學法處理含銅電鍍廢水
在電鍍行業中，鍍銅常作為鍍鉻和鍍鎳等其他重金屬表層的底層致使含銅電鍍廢水非常普遍。
而採用電化學法處理含銅電鍍廢水時還可以直接回收銅，陳昊等利用流化床電極處理低濃度硫酸銅廢水，Tian等採用電解法研究Cu2+離子在不鏽鋼電極上的還原特性，Zhang等採用迴圈伏安法研究酸性環境中Cu2+離子的電沉積動力學行為，使出水能達標排放。朱又春採用磁電解技術處理含銅工業廢水發現，其不僅能有效處理工業廢水中汙染物，還能進一步在陰極上回收緻密均勻的金屬銅。
但電解法由於受金屬電沉積還原電位和傳質過程的影響，在處理含銅電鍍廢水時，處理時間長、處理效率低、能耗高等缺點，限制了該方法在該領域的推廣。為了提高處理效果，王剛等［17］則將兩種電化學方法耦合處理含銅廢水，處理效果明顯優於單獨微電解和電解法，並能促進反應的快速進行。
2.4電化學法處理重金屬混合電鍍廢水
電鍍廢水水質複雜，通常不止含一種重金屬，而是多種重金屬離子共存，馬洪芳利用鐵屑內電解法處理重金屬混合電鍍廢水，出水中Cr6+含量小於0。5mg/L，其他金屬離子均達到排放標準。
譚超雄等採用單一電絮凝處理含銅、鉻兩種重金屬的電鍍廢水發現，在同一引數下，Cu的去除效果優於Cr。張條蘭等採用電絮凝-活性炭纖維吸附法處理重金屬混合電鍍廢水，重金屬離子的去除率達到99。97%以上。
黃山市環境監測站聯合黃山市環境工程公司採用“微電解—中和—混凝沉澱”工藝，處理日排放量為20t的含Cr6+，Ni2+，Cu2+電鍍廢水，總投資25萬元，處理成本為1。5元/t。廣東省石油化工設計院採用微電解電化學法處理惠州市某電鍍廠廢水，Q=80m3/d的工程總投資為26萬元，處理成本約為1。05元/t。
採用電化學法與其他方法聯用工藝處理重金屬混合電鍍廢水時，處理成本從3~10元/t直接降到2元/t左右，處理成本明顯降低。從成本和執行成本的角度出發，電化學法具有廣泛的推廣和應用價值。
3存在的問題
隨著近幾十年政府對環保的重視以及水處理技術的快速研發和推廣，電化學處理技術已經廣泛應用於各工業廢水行業，尤其是電鍍廢水行業。但隨著電化學法更深層次的研究發現，該技術還存在一定的問題對其推廣有侷限性。主要是包括以下幾個方面：
（1）電化學法對不同的重金屬處理效果不同，適應的條件（pH值、電極板間距、電極板等）也不一樣，故對重金屬混合電鍍廢水處理有限制；
（2）單一使用電化學法處理含重金屬電鍍廢水時，雖然處理效果好，但處理能耗高，造成執行成本增加；
（3）受電極板的限制，目前大多數電化學處理技術仍處於小試階段，還未廣泛應用於工程專案中。
4結論和展望
隨著《電鍍行業汙染物國家排放標準》（GB21900—2008）的頒佈，電鍍行業廢水中各重金屬的排放要求均有所提高。為滿足現有的排放標準和應對未來越來越嚴格的排放趨勢，傳統的處理技術均無法滿足排放要求，均需採用深度處理，但這使得處理費用大大提高，並導致資源嚴重浪費。從長遠發展來看，重金屬電鍍廢水中重金屬回收不僅能避免環境汙染，還促進了迴圈經濟發展，是從根本上減少對環境衝擊的重要環節。
為實現這一目標，可採用電化學法與生物法或物化法相結合，以減少能耗，提高處理效果，達到廢水處理和重金屬回收的雙重目的；因此，重點研發出低成本電極板和多維電化學反應器，以及選擇出最佳的工藝組合來降低能耗，已成為目前重點研發的發展方向。
