鎳是一種質(zhì)堅硬而耐腐蝕的重金屬,常用于電鍍行業(yè)。電鍍工業(yè)產(chǎn)生大量含鎳廢水,會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。在鍍鎳漂洗廢水中,含有大量的硫酸鎳和氯化鎳,鎳的化合物能刺激人體的精氨酶、羧化酶,引起各種炎癥,傷害心肌和肝臟。同時,鎳還是1 種致癌物質(zhì)。因此探索1 種有效而又經(jīng)濟的含鎳廢水處理方法對環(huán)境保護意義重大。
目前,對于含鎳電鍍廢水的處理方法主要有化學(xué)法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法、吸附法、膜分離技術(shù)及生物法等。
1 化學(xué)法處理含鎳電鍍廢水
1.1 中和沉淀法
采用中和沉淀法處理含鎳綜合電鍍廢水,利用化學(xué)反應(yīng)使廢水中的Ni2+形成氫氧化鎳沉淀,然后再經(jīng)固液分離裝置去除沉淀物,從而達到去除鎳及其它重金屬的目的[1]。如采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH 值,根據(jù)廢液中Ni2+的濃度,pH 值>9.2 時,可使Ni2+濃度降低到1.2 mg/L;pH 值調(diào)至10~12 時,Ni2+除去得更徹底[18]。
1.2 硫化物沉淀法
金屬鎳的硫化物溶度積比其氫氧化物小,故硫化物可使金屬更完全被去除,但其處理費用高,硫化物處理困難,常作為氫氧化物沉淀法的補充法[2]。
1.3 鐵氧體法
鐵氧體是復(fù)合金屬氧化物中的一類,其通式為A2BO4 或BOA2O3,最常見的鐵氧體為磁鐵礦FeO、Fe2O3或Fe3O4。廢水中金屬離子形成鐵氧體晶粒而沉淀去除。對不同金屬離子有不同的最佳投藥比,其中Ni2 + 與硫酸亞鐵比為1∶2~3(廢水中含鎳30~200 mg/L)[1],形成的沉淀顆粒大且易于分離,顆粒不會再溶解,無二次污染問題,出水水質(zhì)好,能達排放標(biāo)準(zhǔn)。缺點是需要消耗較多的NaOH 和熱能。
為克服消耗熱能和反應(yīng)速度慢問題,出現(xiàn)了改進的鐵氧體法,即GT 鐵氧體法[2]。原理是:在廢水中加入Fe3+,然后將含F(xiàn)e3+的部分廢水通過裝有鐵屑的反應(yīng)塔,在常溫條件下,反應(yīng)塔中Fe3+與鐵屑反應(yīng)生成Fe2+。將反應(yīng)塔中廢水與原廢水混合,常溫下加堿數(shù)分鐘后即生成棕黑色鐵氧體。
化學(xué)法處理效果穩(wěn)定可靠,工藝成熟,然而化學(xué)法普遍存在藥劑消耗多、處理費用高、產(chǎn)生大量含鎳廢渣等缺點,若處理不當(dāng)極易造成二次污染,不能有效回收鎳及水資源。隨著新型沉淀劑的研制、廢渣的利用及與其它技術(shù)相結(jié)合發(fā)展,該法還將得到進一步發(fā)展。
2 離子交換法處理含鎳電鍍廢水
由于鎳鹽價格較高,為節(jié)省資源,處理含鎳廢水多采用離子交換法。因其適用于處理濃度低而廢水量大的鍍鎳廢水,已得到廣泛應(yīng)用。該法主要功能有:(1)去除重金屬Ni2+;(2)回收廢水中有價值的金屬鎳;(3)提高水的循環(huán)利用率;(4)減少環(huán)境污染。近年來,隨著對鍍鎳廢水資源化的興趣越來越濃厚,離子交換技術(shù)作為電鍍廢水深度處理的有效方法引起了人們的重視[3]。
2.1 離子交換樹脂
處理含鎳廢水系吸附交換陽離子,要采用陽離子交換樹脂。為提高樹脂對Ni2+的交換吸附效果,對含鎳廢水有一定要求:(1)廢水中Ni2 +含量應(yīng)較高,以保證相對Ca2+等有較高的交換勢。廢水中一般含Ni2 +量為200~400 mg/L,若再高,則再生周期短,也不理想;(2)注意清洗水水質(zhì),若清洗水含Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)多,會大大影響樹脂對鎳的交換效果,最好采用去離子水作為清洗水。
常用弱酸陽樹脂為凝膠110#、116#、111×22#等。工作交換容量及再生性能較好、選擇性較高,但機械性較差、樹脂膨脹度大、價格較貴。常用強酸陽樹脂為732#,化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好、機械強度高、粒度均勻、阻力較小、價格較低,但交換容量及再生性能較差[1]。
鍍鎳廢水pH 值一般約為6,為使交換陽離子后的廢水能回用作清洗水,出水pH 值不能太低。故無論弱酸還是強酸陽樹脂處理鍍鎳廢水,當(dāng)廢水含鎳150 mg/L 以上時,能有效去除廢水中Ni2+、Ca2+等陽離子。經(jīng)交換處理后的廢水無色透明,pH 值在6~7 范圍內(nèi),可回用于鍍鎳漂洗水。陽樹脂用工業(yè)硫酸鈉或硫酸鈉與氯化鈉的混合液再生,洗脫液中含180~200 g/L 硫酸鎳,可直接返回鍍鎳槽[1]。
Eom TH 等人采用離子交換技術(shù)進行電鍍廢水處理的實驗研究,用樹脂填充柱1.7 mg/L,得到超過99%的Ni2+被除去的試驗結(jié)果[13]。
2.2 磺化煤
磺化煤對Ni2+的穿透吸附量達29.52 mg/g,流出廢液濃度為43 mg/g時的飽和吸附量為53.82 mg/g。對含鎳量為5×10-5的廢水,動態(tài)飽和吸附量為1.8 mg當(dāng)量/g?;腔航粨Q劑再生以硫酸作為再生劑回收硫酸鎳,采用3 倍磺化煤交換劑體積的硫酸進行再生,其再生率為95%以上,洗脫液含鎳濃度為15~20 g/L[4]?;腔涸诮粨Q能力方面雖不如離子交換樹脂,但其主要優(yōu)點是價廉、原料供應(yīng)方便、制作簡單,適合中小型工廠。
隨著新型大孔型離子交換樹脂和新型離子交換劑的發(fā)展,在鍍鎳廢水深度處理、高價金屬鎳鹽的回收等方面,離子交換技術(shù)越來越展現(xiàn)出其它方法難以超越的優(yōu)勢。為了提高水的循環(huán)利用率和符合排放標(biāo)準(zhǔn),預(yù)期的離子交換技術(shù)將與微機控制技術(shù)聯(lián)用,使設(shè)備設(shè)計走向定型化、自動化,開創(chuàng)廢水處理領(lǐng)域的新天地。
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