铅酸蓄电池生产过程中含铅污染物的危害及处理

铅酸蓄电池生产过程中含铅污染物的危害及处理

技术招标 2010-04-07 15:51:49 阅读197 评论0 字号：大中小 订阅

引言

铅作为我国国民经济快速发展中重要的金属原材料，其生产和消费均随着我国经济的持续增长而不断增长。它被广泛应用于日常生活和工业生产中，其实也正是由于它应用的广泛性，才不可避免的在我们的日常生活和工业生产中不断地排放出各种含铅的污染物。

由于铅不是人体的必需元素，而是具有严重污染性的重金属。含铅污染物的大量排放，使铅在土壤、空气、河流甚至食物中大量积累，并通过自然的循环作用和生物的循环作用进入到人体，从而对人类的生活和健康造成了严重的危害。

1956年，日本熊本县水俣湾地区发生汞中毒事件，也称水俣病。重症临床表现为口唇周围和肢端呈现神经麻木，中心性视野狭窄，听觉和语言受障碍，运动失调。据日本环境厅资料，水俣湾地区截至1979年1月被确认受害人数为1004人，死亡人数206人。后经日本熊本大学医学院等有关单位的研究证明，这种病是建立在水俣湾地区的水俣工厂排出的污染物造成的。其主要是排出的污染物中含有甲基汞，而甲基汞通过食物链造成在人类体内的聚积，由此引发汞中毒。同样，铅酸蓄电池生产中所用的正负极活性物质均是与汞一样具有毒性的重金属，如果生产中不着重防护，日积月累，也许也会造成铅中毒。

历史的经验和残酷的现实告诉我们在经济发展的同时，也不得不重视环境的保护。而要想取得经济效益和环境保护的共同发展，就不得不投入大量的人力物力及财力去研究污染物的来源、种类、以及性质。只有了解到这些，才能在污染物的防治和处理过程中做到有的放矢，才能给我们一个美好的生活环境。

作为二次使用电池，蓄电池在国防、工业、电信等部门得到日益广泛的应用，由于石油资源日益短缺的影响，近年来兴起的电动汽车产业更让蓄电池迎来了新的曙光。而生产铅酸蓄电池所使用的主要原料就是铅和二氧化铅。所以，研究铅酸蓄电池生产过程中含铅污染物的来源和处理对当今环境的保护有着重要的意义。

本文着重对铅酸蓄电池生产过程中铅污染物的来源与分类进行了详细的论述，并提到了一些生产过程中所必需的防护措施，最后介绍了含铅废水的处理工艺。

第1章 铅污染物的现状及其危害

1.1铅污染物的现状

铅污染物质是当今对人类健康威胁最大的十大类污染物质之一。据统计资料报道，全世界每年铅的产量为560万吨，每年消耗和使用量为300万吨，其中百分之四十用于制造蓄电池，百分之二十用作汽油防爆剂，百分之十二用作油漆、涂料等建筑材料，百分之六用于制作电线的外皮、化妆品、染料、油彩等等，其他则被应用于社会生活的各个方面。仅有四分之一的铅被回收利用，其余大部分以废气、废水、废渣等各种形式排放于环境中，造成环境污染。

1.2 铅污染对人体健康的危害

由于铅污染物以多种形式广泛存在于环境周围，所以人体就不可避免的与之接触。而铅也主要是通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体，其中由呼吸道吸入的铅为总吸收量的31%-39%，在肺内沉淀吸收率为30%-50%，吸收道中的二氧化碳遇水生成碳酸，促进铅的溶解和吸收。铅亦可被呼吸道的吞噬细胞很快带入血液。 由消化道进入人体的铅只有十分之一被吸收，经肠道进入循环，通过肝脏，一部分由胆汁排

到肠内，随粪便排出；一部分进入血液。人体经皮肤吸收的绝大部分铅为有机铅，游离铅及其化合物一般不能由皮肤浸入。

吸收到血液中的铅大部分经肾脏和消化道随尿、粪便排出，少量通过唾液、乳汁、汗液等排出；另一部分贮留在血液中的铅以磷酸氢铅，甘油磷酸化合物或铅离子状态，随血液循环至全身，随后约91%-95%的铅以不溶性的磷酸铅形式沉积于骨骼中，仅有少部分贮留在肝、脾、脑等器官和红细胞中。

许多研究结果表明，铅离子可通过与体内一系列的蛋白质、氨基酸内官能团和酶等结合，从而干扰了人机体多方面的正常生化和生理活动，对神经、血液造血、消化、泌尿生殖、心血管、内分泌、免疫等系统及儿童的生长发育均有毒性作用，引起铅中毒。其中尤其以神经系统、造血系统和消化系统最为敏感。

1.2.1 铅对神经系统的影响

人体的中枢神经系统是生命活动的总管，它的机能状态在铅中毒病程中起主导作用。铅可使形象化智力、视觉运动功能、记忆、反应时间受损；语言和空间抽象能力，感觉和行为能力改变，出现疲劳、失眠、烦躁、头痛及多动等症状，中度以上的铅中毒者，可出现多发性神经炎，严重者甚至损害梢神经或脊髓前角细胞，导致“铅麻痹”，晚期铅中毒严重者可因中枢神经发生器质性病变而引起中毒性脑病，如颅内血管痉挛促使脑血管发生早期硬化。

1.2.2 铅对造血系统的影响

铅能影响卟啉代谢，卟啉是血红蛋白合成过程的中间的产物。当机体接触铅中毒后，影响了与δ—氨基乙酰丙酸（δ—ALA）转变为卟胆原，粪卟啉转变为原卟啉及原卟啉与亚铁合成正铁红素等过程，导致血红蛋白形成障碍，引起铅诱发贫血。铅诱发贫血常见于铅作业工人及儿童，特别是儿童。另外，铅还抑制红细胞膜上Na+—K+—ATP酶和抑制磷酸戊糖旁路导致溶血。

1.2.3 铅对消化系统的影响

在铅毒的作用下，可能发生肠胃机能一系列的变化，铅可抑制胰腺功能，增加唾液腺和胃腺的分泌；同时，铅会与肠道中硫化氢结合，使硫化氢失去促进肠蠕动的作用，导致顽固性便秘。

1.2.4 铅对其它器官系统的影响

铅可损害肾脏近端小管和肾小球细胞，使肾小球滤过率增高，肾小管重吸收障碍，严重者可发生铅中毒性肾病。如肾原性高血压。铅可抑制肝脏混合功能氧化酶合成，导致肝脏生物转化作用受损，降低肝脏解毒功能。铅还可影响人类生殖功能，使精子畸变，母体铅可经胎盘影响胎儿发育，致使胎儿发生畸形，对人类的繁殖造成严重危害。

1.2.5 铅对儿童的影响及防护

1.2.5.1 铅对儿童的影响

世界卫生组织认为，环境中对儿童威胁最大的是铅。近年来的研究发现在同一环境同一接触水平下，铅对婴幼儿及儿童的危害远远高于成人。这是因为儿童和婴幼儿对铅的易感性强、吸收率高、接触途径多的缘故。又由于儿童的脑组织发育不完善，铅容易在儿童脑部蓄积，从而造成儿童智力的下降；儿童的神经系统发育也不完善，容易受到环境神经毒素的影响，而铅就是一种强烈的亲神经毒物。同时，铅暴露对儿童的听力也有严重的伤害，研究结果表明，血铅水平对儿童低频和高频听阀影响较大，对儿童期间的听力损失影响深远。

环境中的铅是儿童接触铅的主要途径。研究发现，铅到达消化道后，成人能够吸收约11%，而儿童吸收可高达30%-50%，可见铅对儿童的危害远较成人严重。

饮食铅污染则是婴幼儿和儿童摄入铅的另一主要途径。环境污染将导致地下水及土壤普遍含有铅，而这些铅会积累到农作物之中，从而进入到人体内部。此外 ，婴幼儿及儿童食品在加工过程中的铅污染也是一个重要的因素，如罐装食品和饮料、糖果类的铅含量较高，而这些都是儿童喜欢吃的食物。儿童每日从食物中摄入的铅量与其年龄存在正相关。

手口途径则是婴幼儿及儿童接触铅的又一重要途径。生活环境中的尘土，儿童玩具及学习用具都是不可忽视的因素。另一项调查显示北京市幼儿园室内尘土中含铅量每克为73.3微克，亦高于室外含量。据报道，儿童生活环境中尘土中含铅量的自然对数每增加一个单位，儿童血铅含量将增加2.3微克每升。此外，儿童玩具和学习用具表面油漆也含有铅化合物，儿童手摸口啃可直接摄入铅。

1.2.5.2 儿童铅接触的防护

通过立法手段，降低环境铅污染。环境铅污染是儿童接触铅的最根本的原因。因此，预防儿童铅接触的有效措施是降低环境中铅污染的水平。包括限制油漆和涂料中的铅含量；禁止含铅汽油的使用；对食品罐类焊料中铅作了具体的规定；制定空气中铅污染标准和食品中铅限量标准等。

建立0-6岁儿童血铅监测模式（即3岁以前每6个月进行1次检测，3岁以后每年进行1次检测，同时根据年龄段、血铅水平进行个性化干预），为从根本上实现零血铅。

从合理膳食入手纠正儿童偏食、挑食的不良习惯，保证儿童平衡摄入各种营养素，尤其是维生素、纤维素的摄入。预防病从口入，不吃或少吃含铅量高的食品，如色素饮品、罐头、油炸食品等；养成良好的卫生习惯，不要将手、铅笔、玩具等含在口中。

1.3 铅污染的防治

既然已经了解铅污染的危害，并有可能正在受着铅污染的侵扰，就必须知道生活中一些必要的防治措施。

1.3.1 增强自我保护意识

近年来，重大食品质量安全事故时有发生，食品质量是否安全直接影响到人体健康。国家卫生质量检查机构加大了监督力度。因此，我们应当尽量去那些正规的食品销售部门购物，并要认准那些安全健康的食品标志。

例如：“绿色食品”分为两级标志：A级绿色食品标志为绿底白字，指在生态环境质量符合规定标准的产地生产，生产过程中允许限量使用限定的化学合成物质，并经专门机构认定许可使用A级绿色食品的标志。AA级绿色食品标志为白底绿字，指在生态环境质量符合规定标准的产地生产，生产过程中不使用任何有害化学合成物质，按特定的生产操作规程生产加工，产品质量及包装经检测符合特定标准，并经专门机构认定许可使用AA级绿色食品的标志。此外，目前市场上还有“无公害农产品”、“有机农产品”及卫生部在食品生产经营单位实施食品卫生监督量化分级的A、B、C、D标示等标志。

1.3.2 保持良好的饮食卫生习惯

要想远离铅污染，在日常生活中就应保持良好的饮食卫生习惯。不摄食皮蛋、膨化食品、铁皮罐头等高含铅食品或易被铅污染的食品，不用劣质搪瓷、陶瓷、不锈钢等器皿盛装酸性食品。养成勤洗手勤剪指甲的好习惯。清晨要将自来水流放3min后再使用。不吸烟，少用烟煤。室内装修完毕要风干一段时间后再居住。水果要削皮、蔬菜要充分漂洗后再食用。不使用含铅化妆品和染发剂等。

1.3.3 科学预防、及时就医

要掌握一些铅中毒常识，有一定铅中毒症状的要及时就医。目前，北京、上海等城市都建立了驱铅门诊，那里的医生会根据患者的血铅含量，提供相应的驱铅方案或治疗。在其他暂时还没有开设驱铅门诊的城市里，居民们可以去当地职业病医院中相应科室就医。

1.3.4 合理饮食、防治铅损伤

为了提高人们的健康水平和生活质量，可以因地制宜，通过坚持合理饮食达到防治铅损伤的目的，这样做既简单易行，又会给生活带来许多乐趣。

适当增加优质蛋白质。在人体内，食物中的蛋白质能与铅形成不可溶解的化合物而使体内的铅排出体外，从而能预防或减轻铅中毒对人体健康的危害。因此，在日常膳食中要增加优质蛋白质的供给，尤其是动物性蛋白质如鱼类、蛋类、禽畜肉类、动物内脏、乳及乳制品。老年人及患有高血压、心脑血管疾病的患者还可以多摄食些几乎不含胆固醇的兔肉。

供给充足的维生素。为了保护肌体神经系统和造血系统健康，还应供给维生素B1、维生素B12、叶酸、维生素C等。维生素B1缺乏时，会因为糖代谢受阻而降低能量供应，神经组织能量不足时会出现相应的神经肌肉疾病症状。实验表明，维生素B1能降低血液、肝和肾中的铅浓度。缺乏维生素B12可能引起恶性贫血。足够的叶酸可以预防心脏病、贫血、中风以及癌症等疾病。因此，在日常膳食中要多摄食富含这些维生素的粗粮、黄豆及制品、酵母及发酵食品、动物肝脏、鱼贝类、绿色蔬菜和刺梨、猕猴桃、沙棘、黑加伦等野果及其他水果。据报道，给铅接触者每日口服一头大蒜，连服3个月，可以防止铅中毒现象的发生。维生素C能与铅形成抗坏血酸铅盐，使得铅会随着这一不易离解的物质排出体外而降低人体对铅的吸收。因此，增加维生素C的供给会减轻铅中毒症状，促进生理功能的恢复。总之，日常要保证摄食充足的新鲜蔬菜、水果及其鲜榨汁制品，以保证充足的维生素C的及其他维生素。

适量摄入脂肪，增加碳水化合物。有铅中毒症状的人膳食中要减少脂肪供给，增加碳水化合物供给。增加的碳水化合物能以糖原的形式贮存在人的肝脏中。当肝脏贮备有较丰富的肝糖原时，对某些细菌毒素和化学毒物有较强的解毒能力。减少脂肪供给，增加碳水化合物供给，不但能保护肝脏，维持肝脏正常的解毒功能，还可以抑制铅在肠道的吸收。

补充矿物质和微量元素。由于缺钙、缺锌、缺铁与人体日常的血铅密切相关，因此，每日要定时进餐并保证膳食中摄入足够的钙、锌、铁元素。多食用如豆类及豆制品、排骨、动物肝脏、粗粮、肉类、绿色蔬菜，也要多摄食虾皮、海带、海参、紫菜及其他海产品。另外，宜多饮茶，如乌龙茶等有利于排铅，而不要集中暴饮大量的碳酸饮料，以免使一些有用的矿物质和微量元素由于饮食不当而丢失。

第2章 铅酸蓄电池铅污染物的来源及生产防护

要想详细的了解铅酸蓄电池污染物的来源就必须熟悉其相应的生产流程，然后根据生产工艺流程来分析其污染物的来源。

2.1 铅酸蓄电池的生产工艺

2.1.1 铅酸蓄电池的生产工艺流程

铅酸蓄电池的生产工艺流程略。

图2-1 铅酸22.2.1.2 板栅的制造

板栅在电池中的作用，主要是支持活性物质，充当活性物质的载体，传导汇集电流，使电流均匀分布在活性物质上，以提高活性物质的利用率。所以，板栅质量的好坏直接影响着蓄电池的整体性能。其生产工艺流程如下：

合金配制→熔化→铸模调温→喷模→浇铸→剪修平整→检查→贮存→待用

2.1.2.1.合金的配制

铅基合金的配制要在专用的熔锅或合金冶炼炉内进行，锅内应有搅拌装置。在铅锑合金配制时，先将总数约一半的铅锭加入熔锅内，加温到350-400℃，使铅熔化（铅熔点327℃），待熔锅内的铅全部熔化后，加入配方所规定的全部量的锑。锑锭在加入熔锅前，须砸碎成50-70mm的小块，锑加入后，升高熔锅内合金温度到500-550℃（锑熔点631℃，含锑量为2%-8%的铅锑合金的熔点为313℃-271℃），使全部的锑熔化，最后再将余下的铅全部加入锅内，待合金全部熔化后，开始进行搅拌，使之充分混合均匀，搅拌的时间不少于30min。搅拌的形式有机械搅拌和压缩空气搅拌。此时，熔锅内的合金液温度应保持在450-550℃，由于铅的密度（11.3g／cm3 ）与锑的密度（6.7g／cm3 ）差别较大。上述的方法可以避免锑块过早地浮在铅液表面，同时，为了合金均匀，必须进行充分的搅拌。以上铅锑合金配制过程的时间大约为4h。在开始铸锭前必须检查合金的锑含量。如不符合规定，应加适量的铅或适量的锑进行调整，符合工艺规定的合金液，除掉表面氧化残渣后，开始铸锭。铸模要干燥无水，铸锭时要注意避免合金液溅出烫伤。铸锭后标号存放。在铅锑合金的配制过程中，熔渣损失约为1.0%-2.0%，烧减损失约为0.2%-0.6%。

2.1.2.2 合金的熔化

板栅浇铸时，需先将配制好的合金熔化，熔化后的合金液温度对板栅浇铸时的成型关系很大，合金液温度过高或过低都不能浇铸出良好的板栅。一般情况下，合金液温度应控制在450-550 ℃的范围，但工厂在实际中应根据具体情况摸索出最佳的合金液浇铸温度。

2.1.2.3 浇铸模具的温度调整

浇铸使用的模具在浇铸前都应进行预热和温度调整，铸板机通过由加热预热，手工模具通过电加热或合金液预铸预热，其目的是为了保证在浇铸过程中合金液的冷却速度，铸模温度过高或过低或不均匀都会对板栅的成型影响很大，特别是对于手工铸板显得更为重要。

2.1.2.4 喷模、刮模

在浇铸时由于模具是金属制成，故存在散热快的特点，加入模具内腔沟槽比较窄浅，使得熔锅状态下的合金液难以充满模具。为了保证浇铸板栅的成型率，必须在模具表面和浇铸合金之间喷涂脱模剂。目前，在蓄电池厂一般使用由软木粉、硅酸钠和水配制的脱模剂，喷涂在模具内腔，主要起保温、隔热、润滑，确保合金液充满模具的作用。同时，对板栅的厚度均匀性起调整作用。

脱模剂的配制方法如下：

取8Kg左右的水和密度为1.35g/cm3的硅酸钠（水玻璃）450mL左右，放入加温锅内（可用铝锅）混合均匀后放在炉子上加热烧煮。待硅酸钠水溶液煮沸后，即将1kg细度为180-200目的软木粉缓慢地倒入锅内，充分搅拌均匀，再加入8kg左右的水小火煮沸30min，冷却后用60-80目筛子过滤后装入容器内待用。以上配制出的脱模剂使用的有效期为2-3小时，如在上述配方中加入25mL左右的磷酸铝（含铝36.4%）或400g左右的膨润土，有效期可延长至6-8小时。在使用中，如果脱模剂发粘，可适当减少硅酸钠量或适当增加用水量，如果脱模剂稀，喷模时容易从模具表面脱落，可适当增加硅酸钠量或适当减少水用量。脱模剂稀稠要合适，太稀粘附力差，太稠脱模剂在模具表面堆积太厚，因此，可以根据实际使用情况和板栅要求的厚薄程度进行调整。

2.1.3 铅粉的制造

铅粉是制造铅酸蓄电池极板的活性物质，是表面覆盖一层PbO的金属铅的粉粒状物。它是由纯铅经过特定的热氧化过程形成的。铅粉的制造有两种方法：一是球磨法；二是气相氧化法。此处选用球磨法，其生产工艺流程如下：

铅锭→熔铅锅→铅球→球磨机→沉淀分离→除尘过滤→存贮→输送

铅粉对铅膏及极板性能影响很大，其特性主要有氧化度，视密度，吸水率，筛析和吸酸值等。氧化度高的用于正极板，氧化度低的用于负极板。

2.1.3.1 铸球

将符合要求的铅锭加入熔铅锅内加热至400-500 ℃，使铅锭全部熔化，并在铅液表面覆盖一层木炭以防止铅氧化及保持铅液温度，点燃煤气烧热排铅管，使凝固在排铅管内的铅完全熔化后，熔铅锅的排铅管阀门打开，使铅液自动流入回转圆盘式铸球机内，铸成一定规格的铅球或使铅液自动流入回转圆盘式铸块机，铸成铅条后拉出，通过自动切刀将铅条切成一定规格的铅块。制成的铅球或铅块通过提升机输送到贮存斗内贮存6小时以后输送到铅粉机内制粉。

2.1.3.2 制粉

球磨法制铅粉是在滚筒式铅粉机（又称岛津式铅粉机）中完成的，铅粉机的筒体内并无任何的研磨体，铅粉是靠铅球或铅块在随筒体的转动过程中的相互撞击和摩擦而形成的。这种铅粉机有两种形式，一种是分选式铅粉机，另一种是筛选式铅粉机，这两种铅粉机的工作原理基本一样，所不同的是出粉的方式不同，风选式铅粉机是通过吹入空气而把铅粉带出，而筛选式铅粉机则是通过筛网来出粉的。目前，在我国蓄电池企业大多采用风选式铅粉机。

制粉过程：将铅球或铅块由输送器按负载量送入球磨机，同时通过鼓风机给铅粉机内输入定量的预热空气。球磨机由传动机构带动，以一定的转速旋转，由于离心力的作用，铅粉机内的铅球或铅块也随着铅粉机筒体一道转动，当被带到一定高度时，铅球或铅块又借自身的重量自由落下，在这个过程中有三个现象： （1）铅球或铅块与筒体摩擦产生热量。（2）铅球或铅块与铅球或铅块摩擦产生热量。（3）铅球或铅块的相互撞击和摩擦使得铅球或铅块表面晶粒发生变形和滑动位移。

由于铅粉机内铅球或铅块相互摩擦和撞击产生大量的热量，使得筒体内的温度增加，在给铅粉机输入的有一定温度和相对湿度的空气气流中氧的作用下，铅球或铅块发生位移的晶面边缘受到氧化而生成了氧化铅。反应方程式如下：

2Pb+O2 →2PbO+Q （热量）

由于铅的氧化反应是放热反应，放出的热量又使得铅粉机筒体内达到较高的温度。在这个摩擦、撞击、晶体变形位移、氧化的过程中，铅球或铅块表面被氧化的部分就与铅球或铅块整体之间发生裂缝。随着裂缝的逐渐深入，金属氧化层在撞击和摩擦力的作用下，逐渐从球体或块体上脱落下来，续而进一步磨碎、研细而形成了覆盖一层PbO2的细颗粒状铅粉。

2.1.3.3 铅膏的制造

铅膏的合制过程就是在和膏机内将铅粉，纯水，硫酸及一些添加剂均匀地混合成有塑性的膏状物质的过程，其工艺流程如下：

配料→干混→加水→加酸→混合→检查→出膏

具体操作如下：

1.将符合质量指标要求的铅粉按工艺条件规定的数量加入到和膏机内，启动和膏机。

2.将符合质量指标要求的各类粉状添加剂按规定的用量加入和膏机内干搅拌3-5min（不加粉状添加剂和制的正极用铅膏不需此程序）。

3.将符合要求的短纤维按规定的用量放入符合质量要求的定量的去离子水中（具有一定得温度），使其在水中充分均匀分散，然后在1 min左右的时间内将水加入到和膏机内，搅拌8 min左右。

4.打开和膏机冷却系统，将符合质量要求的稀硫酸按规定的用量在15-20 min的时间内加入到和膏机内，在搅拌20 min 左右。

5.停机取少量铅膏测视密度和稠度，如果视密度过高，则加适量的调节水重新开机搅拌5 min左右的时间，在停机取样测量，符合要求后放出铅膏。

2.1.3.4 涂膏或灌粉

涂板是指铅膏与板栅形成涂膏式极板的过程，即将铅膏按照规定的数量均匀地涂填到板栅格体内，使铅膏与板栅良好结合的过程。

灌粉（或挤膏）是指铅粉（或铅膏）与铅芯套管体形成管式极板的过程，即将铅粉（或铅膏）灌入（或挤入）铅芯套管体，使铅粉（或铅膏）与铅芯良好结合的过程。极板是蓄电池电化学反应的主体部分，极板分为正极板和负极板。涂膏即是将正负极活性物质均匀涂填到板栅的过程。其工艺流程如下：

涂填→检查板面膏量→压实→淋酸或浸酸→表面干燥→检查水量→存放

涂板分为手工涂板和机械涂板。现在大多生产厂家多是机械涂板，机械涂板是通过涂板机来完成极板的涂填、压实及淋酸的整个过程。

涂板后的极板进行表面干燥的目的有两个方面：一方面是要充分除去极板活性物质的水分，防止收板时极板粘连。另一方面是要保证极板内部铅膏含有一定量的水分以利于极板固化时铅膏内金属铅的氧化。而极板的淋酸目的是为了在生极板的表面形成一层薄的硫酸铅，防止干燥后出现裂纹。淋酸后的极板立即进入表面干燥窑，表面干燥窑的温度一般控制在100～120℃，干燥时间为2～5min，使表面失去一部分水，以避免在下面的操作中极板表面互相粘连。极板在出表面干燥窑时铅膏含水率应控制在8%～11%，以利于后面的固化工序。

2.1.3.5 极板的固化干燥

固化干燥即硬化脱水，涂填后的极板其一方面水分过多，另一方面铅膏组织不稳定，因此要经过固化干燥工艺来使其硬化脱水，在完成铅膏的硬化脱水的过程的同时要实现铅膏中游离铅的氧化，铅膏与板栅的腐蚀结合，铅膏中碱式硫酸铅的再结晶以及多孔电极的形成等一系列的物化反应的目的。在这个过程中极板发生的反应有：一、铅膏中游离铅进一步氧化成氧化铅，二、极板板栅表面生成腐蚀层，三、碱式硫酸铅的再结晶，四、铅膏的脱水硬化及多孔电极的形成。其作用有：1.使铅膏中的铅进一步氧化，在正、负极中残余的铅分别减小到2.5%和5.0%（质量分数）左右，化成后可望获得坚固的活性物质和良好的外观；2.在固化过程中，铅膏物质继续进行碱式硫酸铅的结晶过程，在较低温度下生成3PbO·PbSO4·H2O，温度高于80℃时有利于4PbO·PbSO4·H2O的生成；3.通过固化使板栅表面生成氧化铅的腐蚀膜，增强板栅与活性物质的结合力。

2.1.3.6 极板的化成

极板化成是指利用化学和电化学反应转化成具有电化学特性的正、负极板的过程。化成方式主要有两种：一是槽式化成，也叫外化成，即将极板放在专门的化成槽中，多片正、负极相间的连接起来，与直流电源相接，灌入稀硫酸通电；另一种为电池化成，也叫内化成，即不需要专门的化成槽，而是用生极板装配成极群组，放在电池壳体中装成电池组后，灌满电解液再通直流电化成。电池化成避免了生极板在化成槽中化成时析出气体携带酸雾造成的污染，以及减少了化成后的洗涤干燥等工序，具有明显的优越性。

2.1.3.7 装配

上述蓄电池的各个步骤完成以后，就可以把其组装起来，即装配。其工序为：

1.起动电池和管式动力电池组装工艺流程:

焊极群→插隔板→装槽→穿壁焊→盖子热封→气密性检测→焊端子→加酸充电(干荷电电池不需此工序)→ 测试→包装

2.阀控密封式电池组装工艺流程:

包板→焊极群→装槽→焊接→封盖→焊端子→极柱密封→气密性检测→加酸充电→测试→包装

2.2 铅酸蓄电池各生产工序污染物的来源与防护

2.2.1 铅酸蓄电池各生产工序污染物的来源

由以上铅酸蓄电池的生产工艺流程可知：在铅酸蓄电池的生产过程中，涂板工序、化成工序以及电池清洗工序会产生含铅的重金属废水。其主要排放流程略。

经调查，水污染物中铅的产生浓度为：2.2-97.7 mg/L 。在板栅铸造、合金配制、铅零件及铅粉制造等工序不可避免地产生多种含铅烟、铅尘。一般每生产1000个电池会产生63.2 kg 铅尘。另外，在铅酸蓄电池化成工序中，会产生硫酸雾，废弃的化成液及清洗极片的废水也含有一定浓度的硫酸，排放后会对环境造成污染。

2.2.2 铅酸蓄电池生产过程中的防护

我们已了解并熟悉了铅酸蓄电池的生产工艺及各工艺所产生的主要的污染物，那就要采取相应的防护措施以减少其对人体的伤害和职业病的发生。由于涂板工序、化成工序以及电池清洗工序会产生含铅的重金属废水，且成酸性，故在生产中操作工人要穿戴防腐蚀的手套及工作服。在板栅铸造、合金配制、铅零件及铅粉制造等工序不可避免地产生多种含铅烟、铅尘。故在生产中要佩戴口罩，以防止铅尘或铅烟由呼吸道吸入。此外，工人每日下班后，都应用肥皂洗手，防止铅通过口或皮肤进入。

第3章 含铅污染物的处理

铅酸蓄电池生产过程中主要产生铅烟、铅尘及含铅废水。如果将它们直接排放，那不容置疑的会对大气、土壤和水资源造成污染，同时也会对人体健康和农作物的生长造成严重的危害。所以它们都应各自不同的排放标准和处理方法进行处理和净化，达到国家标准后再排放。

3.1 含铅废水的防治

工业废水中的重金属铅属一类污染物，排放时国家实行严格控制，因此如何寻找一个效果良好，运行经济的处理办法便成为首要解决的问题。经过不断的努力，国内在含铅污水的处理上的技术也不断成熟。根据铅污染物正常情况下污水量不大、有机物浓度不高、呈酸性的特点。现在国内处理废水中所含重金属铅，一般采用：（1）化学沉淀法；（2）离子交换法；（3）电解法；（4）生物法等。其中化学沉淀法较为实用，下面对这几种方法进行简要介绍。

3.1.1 化学沉淀法

化学沉淀法是指向废水中投加化学药剂，使药剂与重金属污染物发生化学反应，形成难溶的固体生产物（沉淀物），然后进行固液分离，从而除去废水中污染物的一种处理方法。化学沉淀可认为是一种晶析现象，即在控制良好的反应条件下，可形成结晶良好的沉淀物。结晶的成长速度，决定于结晶核的表面和溶液中沉淀剂浓度与其饱和度之差。按沉淀剂不同又可分为：（1）氢氧化物沉淀法；（2）硫化物沉淀法；（3）碳酸盐沉淀法等等。其中氢氧化物沉淀法较为普遍应用。

氢氧化物沉淀法，即向含铅废水投加碱性中和剂，使铅离子与羟基反应，生成难溶的氢氧化物沉淀，从而予以分离。用该方法处理时，应知道各种重金属形成氢氧化物沉淀的最佳PH值及其处理后溶液中剩

余的铅离子浓度。在饱和溶液中不仅有游离的铅离子，而且有不同的羟基络合物，它们都参与沉淀→溶解平衡。铅属于两性金属，PH过高时会形成络合物而使沉淀物发生反溶现象，因此，严格控制和保持最佳的PH值是该法的关键。

3.1.1.1 化学沉淀法处理工艺

此工艺可分三步：第一步，利用石灰石膨胀中和滤塔调节PH值。

这步就是中和就是指调节废水PH值的过程。将含10%氢氧化钠溶液以400ml/h 的流量添加，然后测定进水口的PH值，PH在7.5-8.5最适宜，其化学反应式为：

H2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O

PbSO4+2 NaOH→Na2SO4+Pb(OH)↓

前者是中和反应（是离子反应的一种），后者是离子反应，这两个反应速度很快，可立即完成，因此所需反应时间很短。

其流程为：（1）车间含铅废水首先通过隔油池，然后进入调节池，对废水的水质、水量进行调节。

（2）由于生产废水水质偏酸性，所以经调节后的废水进入中和塔进行中和处理。中和塔中填料为石灰石，其粒径为0.2-5mm ，碳酸钙含量应大于90%。（3）经中和后的废水二氧化碳的含量较高，进入中间水池，使废水中的二氧化碳尽量散逸出来。（4）经中间水池停留后的废水进入PH调节池，调节废水的PH值，使废水的PH值达到6左右。（5）调节PH值的废水进入絮凝沉淀池，在泵前投加NaOH，将废水的PH值调至7-8，同时加入PAM絮凝剂，使废水中的悬浮物沉淀下来。

第二步，向初级沉淀池内投加絮凝剂捕捉重金属。

该步是利用向废水中投加絮凝剂的方法，捕捉重金属，然后靠重力沉降予以分离，目前国内常用的絮凝剂有多金属盐类和高分子聚合物两大类。前者主要有铝盐和铁盐，后者主要有聚丙烯酰胺等。

絮凝沉淀后的废水进入一步净化器，一步净化器分为五个部分即高速涡流反应区、渐变缓速反应区、悬浮澄清沉淀区、强力吸附区和污泥浓缩区。在一步净化器中可以除去水中各种氢氧化物、氧化铅粉、悬浮物等杂质，然后调整PH值后由变频供水装置送至各用水点。

第三步，用快滤池内的双层滤料（无烟煤、石英砂）过滤沉淀出水。

由一步净化器絮凝产生的含铅污泥经污泥池沉淀后，送至污泥浓缩脱水，其含水滤降至70%左右，最后连同其他含铅固废送有资质的危险固废处理单位处理。浓缩池的上清液回流至调节池进行处理。

用此法处理后的水质，PH值达标率为100%，Pb离子达标率为78%左右。工艺采用投加石灰石操作、工人劳动强度大有泥渣产量大，斜板易堵塞，清运泥渣难度大、设备操作技术落后等等不足之处。现一般采用改进工艺，即化学中和与絮凝沉淀及过滤综合处理。

3.1.2 离子交换法

离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的方法。

采用离子交换法，具有去除率高，可浓缩回收有用物质，设备较简单，操作控制容易等优点。但目前应用范围还受到离子交换剂品种、性能、成本的限制。目前国内外在用此法处理含铅废水已有一定基础，利用离子交换树脂去除含铅废水比较常见。有人使含铅废水通过双层过滤和732树脂的处理，出水达到排放标准，并用15%醋酸铵洗脱饱和树脂，产生的醋酸铅浓液经处理后可回收化工原料—醋酸铅。缺点是再生剂昂贵，需要开发易脱铅的新型树脂。离子交换纤维是继离子交换树脂之后发展的一类新型离子交换材

料，用脱脂棉，腈纶棉进行改性处理制得黄原脂棉等离子交换纤维的技术也获得发展，腈纶棉经化学改性的离子交换纤维对铅离子产生螯合吸附；强酸性阳离子交换纤维对铅离子的最大吸附容量高达206.6mg/g。这些新型的离子交换纤维表现出比表面积大、交换速度快、吸附效果好、易于解吸再生等优点。

工艺流程为先采用过滤柱对废水过滤，后进入732号强酸树脂柱进行离子交换，离子交换柱采用单柱。工程还设有再生系统，使用NHCOOH为再生剂。根据报道，经过离子交换处理后，排水中的铅离子的质量浓度在0.5mg/L。再生系统产生的再生废液也可回收利用，实现资源化。工艺流程如下：

含铅废水→过滤柱→交换柱→排水

↓

再生液 → 再生柱 → 再生废液处理

然采用离子交换工艺设计治理工程来处理水量小、仅含铅离子的废水是可行的。工程具有占地面积小，处理效率高，可以实现自动化，管理方便等优点。但单独使用离子交换处理工艺来处理水量较大、含铅浓度高的废水，会存在设备投资大，运行成本高等问题。

3.1.3 电解法

在对废水进行电解反应时，废水中的有毒物质在阳极和阴极分别进行氧化还原反应，结果产生新物质。这种新物质在电解过程中或沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体从水中逸出，从而降低了有毒物质的浓度。该处理技术的优点在于没有或很少产生二次污染，能量效率高，电化学过程一般在常温常压下就可以进行，电解设备及其操作一般比较简单，如果设计合理，费用并不昂贵。但应当指出的是，由于阳极区氢离子的消耗和氢氧根离子浓度的增加，很容易在阳极形成氧化膜，进而阻碍阳极电离反应。目前，国内电解法处理含铅废水的研究应用已有一定的基础。

3.1.4 生物法

生物法除铅大都通过生物吸附，利用某些生物体自身的化学结构及成分特殊性来吸附溶于水中的铅离子，再通过固液两相的分离达到去除的目的。目前已发现：细菌、真菌、藻类以及一些细胞提取物都具有吸附金属离子的能力。对细菌吸附的特性研究发现，细菌对铅离子的吸附分为两个阶段：一是细胞表面的络合，在3min内吸附量达总吸附量的75%；二是向细胞内部缓慢的扩散过程。目前研究的选用适当的包埋技术对龟裂链霉菌菌体进行固定，以制得铅离子生物吸附剂用于含铅废水的处理。颗粒污泥是另外一种方法，其生物吸附与化学机制是除铅的主要作用机理并初步显示了颗粒污泥内部的深层次生物与化学效应对除铅起到了一定的作用。