희생전극을 이용한 무전해 니켈 도금 폐수의 전기분해처리 최적화

• Published in: Daehan hwan'gyeong gonghag hoeji Vol. 37; no. 4; pp. 204 - 209
• Main Authors: 김영신(Young Shin Kim), 전병한(Byeong Han Jeon), 조순행(Soon Haing Cho)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한환경공학회 2015
• Subjects: 환경공학; 무전해 도금폐수; Electroless Plating Wastewater; Electrolysis; 공침; 니켈; Nickel; Sacrificial Electrode; 전기분해; Coprecipitation; 희생전극
• ISSN: 1225-5025; 2383-7810
• DOI: 10.4491/KSEE.2015.37.4.204

The effluent limit of nickel from electroplating wastewater has been strengthened from 5 mg/L to 3 mg/L from 2014. However, currently applied treatment process for nickel plating wastewater is unable to meet the effluent limit, most of the treatment concept conducted by treatment plant is dilution with other metal bearing wastewater. This can cause very significant impact to the environment of nickel contamination. With this connection, the feasibility test has been conducted with the use of electrolysis by using sacrificial electrodes. Experiments were conducted in synthetic and electroless nickel plating wastewater. Optimal condition of current density, pH were derived from the synthetic wastewater. It was found that the removal efficiency of nickel exceeded 94% at the operation condition of at pH 9 and the current density of $1{\sim}2mA/cm^2$. At this conditions, the iron sludge was generated very low amount. However, it was unsuccessful to meet the effluent limit by applying these treatment conditions to the real electroplating wastewater. This can be explained due to the matrix effect of other metals and anions contained real electroplating wastewater. From the result of further study, the optimal conditions for the real wastewater treatment were found out to be at pH 9, current density $6{\sim}7mA/cm^2$, for 5 minutes of operating time. At these conditions, 88% removal of nickel was achieved, which results the residual nickel concentration was below 3 mg/L. 2014년을 기준으로 도금폐수에 함유한 중금속중 니켈은 5 mg/L에서 3 mg/L로 방류수 기준이 강화되었다. 그러나 현재 적용되고 있는 도금폐수 중의 니켈 처리방법으로는 방류수 기준치 이하로 처리하기 어려워 대부분의 처리 업체에서 다른 폐수와 혼합하여 단순한 희석에 의해 농도를 낮추고 있는 실정이다. 이는 환경에 지대한 영향을 미칠 수 있으며 이에 따라 본 연구에서는 희생전극을 사용한 전기분해 방법을 적용하여 실질적이며 효율적인 니켈의 처리방법을 제시하였다. 실험은 인공폐수 및 실폐수로 수행하였으며 인공폐수 실험에서는 전기분해과정에서 니켈 제거 효율에 영향을 줄 수 있는 전류밀도와 pH를 변화시키며 최적의 효율을 나타내는 조건을 도출하였다. 실험결과 니켈 제거 효율은 94%를 상회하며 잔류니켈농도는 방류수 기준치 이하로 낮추고 철 슬러지 처리로 인한 경제성까지 고려한 조건으로 전류밀도 $1{\sim}2mA/cm^2$와 pH 9가 도출되었다. 이 처리 조건을 실폐수에 적용시켰을 때 니켈 제거 효율은 60~70%로 인공폐수 실험결과보다 제거효율이 낮게 조사되었다. 이는 실폐수에는 다른 중금속 및 음이온이 다량 함유되어 있어 처리 효율에 영향을 미친 것으로 판단된다. 실폐수의 경우 pH 9에서 전류밀도 $6{\sim}7mA/cm^2$ 조건으로 5분 동안 전기분해 처리를 하였을 때 니켈 제거효율 88% 이상, 처리수의 잔류 니켈 농도 3.0 mg/L 이하로 방류수 기준을 만족시킬 수 있었다.