[推荐]谈电镀清洁生产

[摘 要] 本文讨论了有关电镀与环保的现状和理念，介绍了安美特公司用于电镀清洁生产的新工艺新技术。

[关键词] 电镀与环保；清洁生产；新工艺新技术
Cleaner Production Dr. Middeke Atotech(Guangzhou) Chemicals Ltd. ( 511356 )
Abstract: Current situation and general consideration about electroplating & pollution control are discussed. Atotech s environmental friendly new processes are briefly introduced. Keywords: electroplating & pollution control；cleaner production；new processes
    清洁生产、保护环境已成为摆在我们面前的重要课题。 从近二、三十年所收集到的资料证明：不清洁生产不仅污染环境，而且已对人类和其他物种造成危害。比如汞中毒，就是由于水中汞含量失控而危及鱼类，继而进入人体危害健康。现已知有不少化学物质对人体或多或少均有危害，甚至可能引起癌变。人类不是孤立生活在地球上的唯一生物，人类的健康生存要依赖于其他动植物的健康生存，所以保护我们赖以生存的生态环境，乃是绝对合理的基本要求。鉴于人类对其生存环境中各种体系、因素之间的相互制约关系至今尚缺乏深刻理解，所以保持我们生存空间的清洁就愈发显得重要。
1 推行电镀清洁生产要考虑的几个问题
1.1 电镀与污染 电镀生产被认为是环境污染源。事实亦确如此：许多电镀厂不断向大地、河流、大气排放出有害化学物质，如不加以控制，将严重污染环境，事实上，这种状况也限制了电镀行业自身的生存和发展。治理电镀污染的总趋向是使电镀生产处于可控状态，特别是对其排放物的控制。这些排放物中往往含有贵重金属，浪费贵重金属就是浪费金钱。但除经济因素外，真正推动环保的驱动力是政府的重视。现世界上大多数国家已立法，明文限定电镀排放物中有害物质的浓度和排放总量。比如在欧洲和美国，电镀废水中重金属（如镍、铜）的浓度上限是0.5ppm。在电镀废水处理上，安美特公司的环保理念是：遵守最严格的排放标准，并在世界上每一个国家保证其电镀废水排放远远低于当地法规限定值。 总之，为了保护环境,对电镀厂一定要从两个方面加以限制和控制：废水废气的过渡排放；物资能源的过渡耗用。
1.2 有毒化学品 今天，许多有毒物质已在世界各地被禁用。如汞、镉、铊。这些物质和其他一些物质（如六价铬、钴盐、砷氧化物、硒化合物、金属镍及其盐类，某些酸类）在低浓度时并不直接有毒，但它们易引起不可治愈的皮肤过敏甚至癌变却是人所共知的事实。另有一些有害或有毒物质（如铅、甲醛）之所以仍被应用是因为无可取代物，使用此类物质时必须执行有关规定。例如处于六价形态下的铬，出于装饰和防护目的，光亮镀铬层被广泛应用，因为物品使用寿命的延长也是间接保护了环境。 电镀污染的可能性不仅源于废水，其废气排放亦不可忽视，凡有毒害气体排放的地方如镀铬车间都要安装空气净化装置。 也可采用一些其他有效方法破坏有毒物质（如氰化物），但此类方法因耗费化学品而成本昂贵或产生泥渣，所以更合理的途径是尽量不采用这些有毒物，比如推广无氰电镀。
1.3 间接有害化学品 有些物质只有在与其他元素结合时才有害。比如螯合物，自身不一定有害但它可从泥渣中溶出有害的重金属，排入江河，造成污染。一般而言螯合物可用生物法降解，强的螯合物如EDTA已被弃用，生物降解能力差的表面活性剂也将逐渐被淘汰。
1.4 资源消耗 在电镀过程中，并非所有的金属都被转移到所需镀层上去，其中有相当数量的金属或流失于水洗工序或仅仅为在工件表面形成导电层而被消耗。比如，塑料电镀中的金属化就需耗用活化剂，而这些活化剂中大都含有贵重金属。所以在电镀过程中要考虑尽量减少金属资源的消耗。 电镀生产离不开水，水也是一种资源。由于水在电镀过程中迟早要被金属离子污染，所以电镀废水一定要净化。水的净化一般在污水处理厂进行，净化后的水可以再用。也可由电镀厂自行采用离子交换装置将废水净化循环使用。 电是另一种资源，电镀过程本身以及设备（过滤泵、排放系统、加热系统等）运行都耗用电能。由于废水处理费用高于加热槽温所耗用的电能，故人们经常用提高槽温蒸发液面的方法来帮助实现水洗系统的闭路循环。（后文将述） 综上所述，研究和掌握电镀生产过程中污染物的来龙去脉，进行有效控制和治理，推行电镀清洁生产，对于保护生态环境、保护人类健康、造福子孙后代意义极为重大。这需要我们牢牢把握住当前推行电镀清洁生产的主导趋向：积极开发和推广即能定量控制、减少污染、又能提高质量，节用资源的电镀新工艺新技术。
2 推行电镀清洁生产的重要环节
    推行电镀清洁生产特别要注意水洗工序和物质的再循环利用这两个重要环节。
2.1 水洗工序 为节约电镀清洗用水和减少污染，人们在水洗工序采用了更为合理的"一水多用"水洗方式，即联级逆流漂洗加反喷淋。比如在某铬酸硫酸粗化槽后有四个清洗槽，耗用相同的水量，采用联级逆流漂洗加反喷淋比逐级水洗方式其最后一级清洗水中化学品的浓度将被稀释1000倍。考虑到粗化槽温度会使其液面蒸发，则就有可能实现使几乎所有清洗水都用于补充粗化槽液面损失，从而达到零排放。在这种水洗体系中，由于水流缓慢可能产生泥渣，须配置过滤设施加以清除。 镀槽后加一级回收槽可大大减轻槽液对漂洗水的污染，更利于漂洗水的净化和再循环使用。
2.2 物质的再循环利用 如果电镀废水中金属离子种类单一且浓度很高，则物质的回收和再循环利用易于实现，经沉淀或蒸发即可得到一些简单的物质，如三价铬的氧化物、碳酸镍。这样，电镀废水中的铬、镍金属离子就以一种新物质的形式被回收和再循环利用。 还有一种物质再循环利用的方法是将废液再生，这种再生有时可以直接在工作槽内进行。比如有一种叫"微孔陶瓷"的电解装置，可以在无须任何外界处理的条件下将溶液中的三价铬再氧化成六价铬。
3 推行电镀清洁生产的主导趋向
    推行电镀清洁生产的主导趋向是：积极开发和推广即能定量控制、减少污染，又能提高质量、节用资源的电镀新工艺新技术。安美特公司在这方面做了大量工作。下面做一些简单介绍：
3.1 塑胶直接电镀工艺 多年以来，传统的非金属件电镀工艺是用化学镀镍的方法先在工件表面沉积上导电层，然后在导电层上进行电镀。而新工艺（直接电镀工艺）则省去了不稳定的化学镀工序，从而比传统工艺有更多的优点：工序少，成本低，化学品消耗少，清洗用水少，环境污染少。更重要的是，新工艺弃用了传统工艺中化学沉铜所必需的有毒物质甲醛。由于以上优点，此新工艺已被广泛应用于印刷线路版制造业。现在，这种环保型的直接镀新工艺又被推广到塑料电镀上（Futuron），收效甚佳。
3.2 三价铬镀铬 在认识到六价铬的危害后，许多人都在努力试图摆脱这种污染。已有一些国家提出将要取消六价铬电镀的设想。在欧洲，特别是在斯堪的纳维亚，政府法令规定："如果有任何可取代六价铬电镀的工艺，必须选用之。"这是驱动三价铬电镀技术发展的强大动力。现安美特公司已研发出三价铬电镀工艺，但其性能与传统的六价铬电镀并不能在每个方面均完全一致，我们将继续改进，使之不断完善。
3.3 三价铬钝化 长期以来，电镀行业采用六价铬钝化来提高镀锌工件的防腐性能。根据用户不同需求有彩钝、兰白钝、黑钝等，所有这些工件的钝化膜内均含有六价形态下的铬，对环境不停释放造成污染。为此，欧洲汽车行业曾提出每辆报废汽车中六价形态下的铬含量不得超过2克的限定。为消除这种污染，安美特公司已开发出三价铬钝化工艺如EcoTri系列。工件经三价铬钝化后防腐性能良好，但如再受热处理其防腐性能测试数据重现性不好。为此欧洲国家决定将此限定的执行推迟到2007年。
3.4 无氰镀锌 高氰镀锌已基本被淘汰。中氰镀锌因其溶液对杂质容忍性极好而仍受一些特殊用途客户的青睐。但总的趋势是要用酸性镀锌和碱性镀锌来取代氰化镀锌。由于酸性镀锌分散能力较差，故碱性镀锌性能更好。安美特公司在这方面做了大量产品开发工作，已开发出无氰镀锌工艺有：Zylite HT, Zylite HT-MB, Zylite 11-50, Protolux2000, Protolux3000以及一些锌合金电镀工艺。
3.5 无氰铝上沉锌前处理工艺 为保证良好结合力，获得满意电镀层，汽车铝轮毂、波导（用于高频通讯）等铝件在电镀前要进行沉锌处理。传统的沉锌工艺均含氰化物，现安美特公司已成功开发出可靠的无氰沉锌工艺――Alumseal 650。须指明的是尽管铝上沉锌、铝上电镀技术已日臻完善，但在生产中必须注意到铝件基体材质和铝件成型工艺的不同会对电镀质量产生很大影响。
3.6 Nikotect镀液处理系统 安美特公司研发的Nikotect镀液处理系统可用于改善镀镍液性能并延长其寿命。此系统由离子交换装置和由特殊膜做成的惰性阳极组成。离子交换装置可除去镀液中的添加剂有害分解产物，而阳极膜则可维持镀液中镍离子浓度的稳定。这样就可使镀镍液长期连续工作而无须定期大处理，从而节约了资源，减少了污染。 3.7 EDEN EDEN是一种可长期连续操作的高速化学镀镍系统。镀液循环过滤时经过一个电渗析槽，老化的还原剂（亚磷酸盐）则被除去，从而保证镀液可长期连续工作。EDEN是安美特公司具创新性的产品，大大减少了传统化学镀镍液因老化须经常倒掉而对环境造成的污染。
3.8 Bioclean 传统的镀前除油工艺会造成泥渣和含螯合剂废水的污染。安美特公司已开发出一种独特的生物除油技术，利用被称为Bioclean S的耗油性细菌进行除油，从而根除了传统除油工艺的污染。除油过程中产生的多余生化物质可被用于再配制新的生物除油液或直接排放于环境而无任何危害。 3.9 Dynachrome 安美特的Dynachrome是一种高速电镀硬铬工艺，广泛应用于活塞环、减震杆等工件的电镀。此工艺之所以先进是因其工时极短，并可与任何现行的生产线相配合使用。另一个突出优点是利于环保，在此工艺体系中，所有排放物均可被回收循环使用，化学品消耗低，能源耗费少，电流效率高，甚至连槽温热量都被利用于液面水分蒸发，从而帮助整个工艺体系实现完整的闭路循环。
4 结论
    在过去的半个世纪里，化学工业和电镀行业均发生了很大变化，特别是近十年来环保型新工艺新技术的出现更加速了这种变化和发展；同时，人类对自身健康的重视和对环境保护的关注也日益增强。 我们必须清醒地看到：只有充分重视人类健康和环境保护，并将这种意识转化为实际行动（从电镀工艺、设备及生产环节的源头根除污染）时，电镀行业才能有真正的繁荣。推行ISO14000的目的之一就是要唤起电镀界所有人士的这种意识和行动。安美特公司虽早已获得ISO14000认证，但在环保方面的努力从未止步。过去，我们曾与中国电镀界进行过良好的合作，今后我们将一如继往，继续加强与中国电镀界的合作，并研发出更多更好的新技术新产品，使我们的电镀生产更安全、更可靠、更环保、更清洁。无论过去、现在和将来这都是安美特公司义不容辞的责任和坚定不移的方针。 (译文如有误，以原文为准。 译者：邢文长)