概述
在电镀过程中，电流从直流电源经外导线(铜排)引入阳极，经过镀液再进入阴极(钢铁制成的零件)，然后又经外导线(铜排)重新回到直流电源。根据槽电压可以计算出生产中的电能消耗。电流与时间的乘积等于电量，电量与槽电压的乘积则为电能。分析镀槽的构成部分，可以明显地看出槽电压主要由下列几个部分组成：
①为克服极板、极杠和挂具等导体及各接触点间的电阻所需的电压，即电子导体中的欧姆电位降；
②为克服镀液电阻所需要的电压，即离子导体中的欧姆电位降；
③两种金属接触界面间的电位差；
④阴阳两电极与镀液界面间的电位差。因金属的电阻比电解质溶液小得多，故电子导体中的欧姆电位降可以略去不计。即：Y=ΨA 一ΨK+JR
式中：y 为槽电压，V；ΨA 为阳极的电极电位，V；ΨK 为阴极的电极电位，V；，尺为镀液的欧姆电位降，V。
由此可知，在设备设计和选择工艺及操作控制中，需选择高效率的整流电源设备和电镀工艺，同时尽量降低槽电压，即可达到节能目的。
技术原理
1.电镀电源的选用
电镀电源的选用是否正确，直接关系到镀层质量、镀槽生产能力、能源的消耗及投资的效益。电镀电源有直流电机、硅整流电源、可控硅电源及开关电源四种。直流电机因耗能大、效率低，已基本淘汰；硅整流电源价格低，但效率也不理想。近年来电镀用硅整流设备的结构设计有了很多改进，如采用低阻抗整流元件，冷轧定向硅钢片五柱式铁芯和卷板式结构的次线圈，设计了参数自动控制和完善的保护功能，较旧有结构节能1o％～15％。可控硅电源的效率较高，在满载时其效率可达到65％～75％，但在半载或小于半载的情况下，效率只有30％左右。为了进一步提高整流设备效率，缩小整机体积和减轻重量，最近生产出了高频开关电源设备。开关电源基本上不受负载多少的影响，其效率可达到80％以上。尽管开关电源设备的价格较高，但很快能收回投资，并能提高电镀质量。因此，加工大批量单一产品时，选用可控硅电源较好；加工负载经常有变化的多品种产品时，选用开关电源可取得较好的节能效果。
整流器的额定电流，应稍大于镀槽最大负荷时所需的电流。额定电压切勿过高，应略高于槽端最高电压与线路压降之和，否则整流器效率不高，浪费电能。另外，采用脉冲电源、周期换向电源等，可以提高电镀质量和电镀速度，也可达到节能目的。
2.镀槽设计安装
镀槽的大小必须综合考虑电镀零件、体积电流密度及溶液成份和温度稳定性等的影响。确定镀槽尺寸时，主要考虑零件吊挂情况和槽内处理零件之间和零件与槽壁、液面和阳极等的相关距离。其中镀槽阴阳极间距离要尽量小，一般应有100～250mm 的间隔。同时需采用阴极移动或溶液流动工艺，以尽量减小溶液电阻。设备安装时必须采用防短路、防漏电技术，金属镀槽应衬绝缘衬里，槽内的金属加热管或冷却管与车间管线之间均应绝缘。当金属槽体无绝缘衬里时，槽体应垫瓷砖与地面绝缘。电源的安装首先需选择合适的导电铜排，并尽量使电镀电源靠近镀槽，减少铜排间的机械连接，在机械连接处需涂导电膏，以减少电能损耗。
采用自动控制技术，如加温镀槽采取温度自动控制、酸性镀槽pH 值自动控制、添加剂自动添加使添加剂含量稳定等，以减少析氢，提高电流效率，也可达到节能目的。
传统滚镀设备的滚筒采用聚氯乙烯板钻孔结构，开孔率低，板厚孔长，溶液流动困难，电镀电压高。新型模压成型方孔结构的滚筒开孔率高，比钻孔结构的大一倍以上，可大大改善溶液流动，可使电压降减少20％～45％，同时必须根据实际情况选用开孔大的滚筒，可明显节约电能。
3.电镀工艺
电镀电流效率的概念在生产实践中有很重要的含义，提高电流效率可以节约电能。各种电镀工艺的电流效率有较大区别。
在满足产品技术要求的情况下，应选择高效率电镀工艺，以节约生产成本。如采用高速镀铬工艺，其节能效果相当明显，同时节约风机电能，并减少废气排放等。
4.溶液控制
在电镀过程中，及时补充主盐，控制好溶液成分和温度，也能降低溶液电阻，取得一定的节能效果。在氰化电镀工艺中，碳酸钠较高时，溶液电阻增大，及时处理去除氰化电镀溶液中的碳酸钠，能取得较好的效果。络合物电镀控制好溶液中游离络合物浓度，电镀添加剂也需少加勤加，能减少电化学副反应，提高电流效率。
5.操作过程
在设备和工艺确定后，需尽量降低各接触点间电压降。首先要经常清洗阳极、阳极导电铜棒和导电羊角，保证阳极铜棒和阳极间、阴极铜棒和挂具间及羊角间的接触电阻尽量小。电镀挂具必须采取绝缘措施，以减少不必要的电镀面积，浪费电能和原材料。同时电镀操作中要尽可能多挂零件，使设备达到满负荷工作。为保证阳极正常溶解，操作中还要控制好阳极电流密度，保住镀液中一定量的游离络合剂和添加适当的阳极活化剂，并经常检查阳极导电情况，应避免阳极钝化，引起电压降增大，浪费电能等。镀铬电流效率与电流密度成正比，所以在镀铬生产中，应尽量采用大电流密度进行电镀，有利于提高电能利用率。生产过程中需保持槽体整洁和干燥，避免槽外结晶或镀槽潮湿等引起漏电，浪费电能。
6.电镀废水各种处理工艺比较
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艺方法
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建设
投资
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工艺
流程
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占地
面积
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出水
水质
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运 行 成 本
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污 泥 数量
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设 备 维 护
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工 艺 弱 点
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离子
交换法
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高
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复杂
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少
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好
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运行复杂,反冲废液产生二次污染需再处理，费用较高。适合镍水回用
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污泥量少，回收价值高。
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设备需经常检查维护，树脂费用较高。
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操作复杂处理能力受限制
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化学法
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中
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较复杂
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多
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一般
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用电量大，加药剂较多，操作复杂，污泥量大，需操作人员多，成本高，通常为4元/吨
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污泥量大，回收价值低，有害固废物处置费高。
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设备受酸碱腐蚀大，维修量大，设备使用期短。
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药剂费高，一级排放标准达标困难，特别是Ni、Cu。
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膜法
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大
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中
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少
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最好
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运行费用高，适保用纯漂洗水，水可以回用，
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金属回收
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需要专业人员管理
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膜污堵严重膜更换成本高，需要完善预处理和管理
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BM菌法
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中
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简单
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较少
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较好
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电量少，培菌费用低，菌废比1：80-100，操作简单人员少，处理成本较低，通常为2.5元/吨。
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污泥量少，回收价值高。
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设备数量少，大部分工作在中性条件下，故障率低，维修简便。
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培菌需加温，母菌培养较难。
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CHA
生化法
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低
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简单
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少
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较好
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培菌温度降低，气温5℃以上不需加温，菌活性增强，菌废比提高至1：100-150，处理成本2元/吨左右。
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污泥量少，回收价值高。
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设备数量少，大部分运行在中性条件下，故障率低，维修简便。
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母菌培养较难
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高级电化学
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中
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简单
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少
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好
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设备运行成本2.5元线，可达到严控区排放指标。
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污泥量少，废渣可回收
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维护简单，仅更换电极。
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国内发展和应用现状
1.电镀废水分类发展趋势
目前，国内将电镀废水简单分为含CN 废水、含铬废水、含镊废水与含重金属的酸性废水。根据部分工程实例，可将电镀废水合理的分为以下七类：重金属废水、含氰废水、含铬废水、
络合废水、含镍废水、化学镀废水、焦磷酸铜废水，针对不同类型废水采取有针对性的预处理技术，可实现废水处理后出水稳定达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)水污染特别排放限值要求，实现废水回用率稳定达到6 0 % 以上。
含铬废水主要为电镀及化学镀工艺后处理钝化阶段镀件的清洗水。钝化槽中废液由环保部门回收，不排放。含Cr 废水主要通过将Cr6+ 还原为Cr3+ 后沉淀去除。
含氰废水主要为氰化电镀中的清洗水，氰化物槽液不排放。采用碱式两级破氰的处理方法。
络合废水主要为各车间含有络合成分的废水以及地面跑冒滴漏废水、个别小厂来源不清楚的综合废水。采用硫化钠破络后沉淀法。
含镍废水主要为电镀镍产生的电镀废水，采用碱性沉淀法。
重金属废水除镀镍、化学镀镍、含氰电镀、镀铬外的其它镀件的综合废水。采用碱性沉淀法。
化学镀废水化学镀为自催化体系，体系中的络合剂、还原剂的破坏和转型是该类废水处理的要点。
焦磷酸铜废水焦磷酸盐镀铜广泛应用于电镀行业。焦磷酸铜废水处理要点在于掌握多价态磷元素向易沉淀化合状态转移。采用水解混凝沉淀法可以达到工艺目的。
综合废水须分类沉淀处理传统工艺其综合废水中只要没有氰化物、六价铬、络合废水等都并入了综合废水。这样就导致了综合废水中的污染成份十分复杂，比如Cu2+、Zn2+、Al3+、Ni+ 等金属离子不论金属的沉淀条件、不管金属的性质与价值大小全部都混合沉淀，这样就导致了废水中的重金属无法回收、部份重金属沉淀去除不充分、处理后废水电导率太高无法回收等等都是传统工艺无法顾及的方面。
根据各种重金属的最佳沉淀pH 值可知不同的重金属离子的沉淀pH 区别很大，如：Al、Zn 与Ni、Cu 等如果混合沉淀就无法取到一个较为合适的p H来沉淀所有的重金属；六价铬还原后、含氰废水破氰后可与镀铜废水、镀镍废水一并混和调pH 值进行沉淀处理，并能达标排放。这种处理方法虽然可以达到排放标准，但是这不是对环保最负责任的方法。因为每一种重金属都有各自不同的最佳pH 沉淀条件，如果全部混在一起沉淀有部份的重金属必然不在其最佳的pH 沉淀范围内得不到最好的沉淀效果。虽然达标，但是是靠其他废水的稀释所致。
重金属废水根据其沉淀pH 范围及价值进行单独沉淀处理可以取得以下绩效。一是将不同pH 范围的重金属分开单独沉淀，可以使每种重金属都得到最充分的沉淀效果其，出水可以稳定达到排放标准；二是污泥成份单一，回收利用价值高，不同类的重金属分开单独沉淀，有利于贵金属的回收，如铜、镍的单独沉淀有利于回收镍可为厂方创造更大的经济价值；三是由于各种重金属的沉淀p H 高低各不相同，分开沉淀后可以分开加药，这样药品用量相对较少，运行费用低；四是单独沉淀效果好导致其出水电导率低，有利于回用。
2.技术发展趋势
废水分质分流处理根据各类废水特点因地制宜地进行废水分流，采用不同的处理工艺单元。废水分流处理可以减小处理难度，提高废水预处理的针对性，确保废水稳定达标排放，降低了处理成本，实现浓废液和废水综合利用。
国外发展和应用现状
电镀废水处理技术也是多种多样，总的来讲可分为四类：化学法、物理法、物理化学法、生化法等。20 世纪80年代以多元组合技术为主，目前国外电镀废水治理9 0 % 以上使用化学法。国内各种废水处理工艺的应用比例从大到小依次为化学法、离子交换法、电解法。从发展趋势看，化学法处理呈上升趋势并逐渐向工业发达国家比率靠近，而离子交换和电解法则呈下降趋势。目前以成本比较低、技术比较成熟的化学法为主，同时适当辅以其他的处理方法。
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经典案例
山西废水：光明机械厂电镀废水零排放
时间： 2010-12-15 15:31:17 | 文章来源：化工综合服务商
生意社12月15日讯 见过在办公室里用鱼缸养鱼的，但没有见过在办公场所中央设置巨型水池养鱼的。11月12日，当三晋环保行记者团走近晋中光明机械厂的大办公室内却看到了这样的场景，三五成群的金鱼在办公室中央的约300立方的水池中自由地游来游去，而员工的办公桌则整齐地排列在水池的边上。
“你们可不要小看，这池中的水可不是一般的自来水，是我们厂经过处理的电镀废水。”听着厂长王战友的介绍，记者才知道这池水含有着该公司的一项国家专利。这项专利就是该企业自主研发的《电镀废水处理方法及全回用系统》科技成果，并于2009年12月被国家正式批准授权发明专利。
凭借这个专利，该公司参加了2007年的全国污染减排大会；凭借这个专利，全国各地的同行前来取经学艺；凭借这个专利，该公司真正实现了废水零排放。
光明机械厂是以机械加工表面处理(电镀)为主导产业的民营企业。目前，已建成2条环保型自动化电镀生产线，主要产品有国内外大中型企业配套电镀加工液压配件、纺机配件、矿山机械、摩托车配件、军工等产品。但电镀行业废水中含有很多的有毒有害成分，如何治理一直以来是世界范围内难以攻克的难题，而如果直接外排会导致鱼虾绝迹，水体变黑发臭。
光明机械厂在先后考察了14个省的83家电镀厂后，经过38次大型试验和科技攻关，2007年自主研发的《电镀废水处理方法及全回用系统》科技成果取得成功。同年山西省环保局为其颁发了许可证。
据悉，这种电镀废水处理工艺，可以把废水中98%以上重金属予以回收，处理后的电镀废水含六价铬的浓度为0.02―0.07毫克/升，远低于国家排放标准0.5毫克/升；年可节约新鲜水20多万吨，每年可为企业节约资金200多万元，成为全国电镀行业实行废水零排放的先行者。
在自动化电镀一车间，该厂杨生泉总工程师告诉记者，与传统电镀废水处理工艺相比，光明机械厂电镀废水处理工艺有四个特点：一是从源头治理电镀污染源，回收利用大量的重金属；二是建设废水处理中心站，分水类设立废水处理管路，进行化学处理；三是建室内外生物净化储水库、清水回用池，并回收利用天然雨水；四是后处理加装反渗透净化和监控，处理后的废水不仅回用生产，还可以养鱼、鸭、鹅，冲洗清洁环境，实现了真正意义上的零排放。
“这项自主研发高新技术的应用，不仅极大地改善电镀行业污染形象，而且极大地提升了企业国内外业务份额，电镀生产由2005年的产值300多万元，到2009年实现产值2000多万元，今年预计产值达到2500万元。”王战友厂长高兴地说
“电镀废水污染很严重，处理起来难度非常大。真没有想到，光明厂能把电镀废水处理得这么干净，真了不起。”一位意大利专家由衷地赞叹
参考文献
[1]刘秋普，孔德新.节电技术在电镀工艺中的应用[J].2009,07:119.
[2]廖志民,朱小红.电镀废水处理与资源化回用技术发展现状与趋势[J].2009.
