化学镀镍废水中镍的回收利用_唐世刚.pdf

在发现镍盐和磷酸盐等相互作用可生成 Ni-P非晶镀层后1，化学镀镍实现了工业化。由于其具有镀层均匀、硬度高、耐磨性好和镀件不受尺寸形状限制等优点，现已被广泛应用于工业领域2。然而，由于化学镀镍过程需要不断补加配位剂、光亮剂等药剂，以及次磷酸盐的不断消耗，亚磷酸盐的收稿日期：2022-10-09；修回日期：2022-11-22作者简介：唐世刚，男，四川泸县人，实验师。*通信作者：吕耀平，男，浙江缙云人，教授。化学镀镍废水中镍的回收利用唐世刚，王黎瑾，吕耀平*（丽水学院 生态学院，浙江 丽水 323000）摘要：文章以丽水某电镀厂化学镀镍废水为研究对象，主要从氧化剂种类、反应 pH 值、反应温度和反应时间等指标分析镍回收的最佳条件。结果表明：当氧化剂为过氧化氢、投加当量为 1.4、反应 pH 为 3、反应温度为 40、反应时间为 2 h 时，镍的去除率可以达到 99.21%。在工厂实际应用中，在生成氢氧化镍沉淀后，先进行冷却，再用板框压滤机过滤，分离效率得到了显著提高，回收率为 90.1%。该方法已应用于该电镀企业。关键词：镀镍废水；冷却；板框压滤；分离doi：10.3969/j.issn.2095-3801.2023.02.012中图分类号：X781.1文献标志码：A文章编号：2095-3801（2023）02-0077-04Recycling of Electroless Nickel Plating WastewaterTANGShigang,WANGLijin,LYUYaoping*（School ofEcology,Lishui University,Lishui 323000,Zhejiang）Abstract：This study takes the chemical nickel plating wastewater from an electroplating plant as the researchobject.The optimal conditions for nickel recovery were analyzed mainly from the following indicators:oxidant type,reaction pH value,reaction temperature and reaction time.The results showed that the removal rate of nickel couldreach 99.21%when the oxidant was hydrogen peroxide,the dosage equivalent was 1.4,the reaction pH was 3,thereaction temperature was 40,and the reaction time was 2 hours.In the practical application of the factory,afterbeinggenerated,the nickel hydroxide precipitation was cooled down,and then filtered by the plate and frame filterpress.Following this process,the separatiing efficiency had been significantly improved,and the recovery ratereached 90.1%.The method can be applied tothe electroplatingenterprise.Key words：nickel platingwastewater;cooling;plate and frame filter press;separation丽 水 学 院 学 报JOURNAL OF LISHUI UNIVERSITY第 45 卷第 2 期Vol.45No.22023 年 3 月Mar.2023不断生成，化学镀液废水中含有大量的镍、络合剂、次磷酸盐、亚磷酸盐等物质。而络合剂与废水中的Ni2+形成络合物，会生成镍沉淀，需氧化废水中的络合物，这给废水中镍、磷的处理带来较大难度。目前处理化学镀镍废水的方法有化学沉淀法、离子交换法、吸附法、催化还原法、电渗析等方法3-8。随着重金属材料镍价格的不断上涨，从化学镀镍废水中回收镍很有经济价值。施银燕等、孙红等应用化学沉淀法回收化学镀镍废水中的镍9-10；张洪亮等应用 Fenton 氧化-沸石吸附联合处理处理化学镀镍废水11；陈志勇等用漂白粉做氧化剂处理化学镀镍废水12。在实际应用中，这些方法存在一定层次的缺陷。如：催化还原法催化剂价格高，且不易回收；电解法电解设备结构复杂、造价昂贵，处理成本高；离子交换处理能力有限，导致成本过高；吸附法只适合处理低浓度化学镀镍废水13-16。本文对丽水某化学镀镍工厂废水进行了研究，在借鉴前面多位科研工作者研究成果的基础上，应用化学沉淀方法，在生成氢氧化镍沉淀后，针对分离工艺提出了自己的观点：先进行冷却，再用板框压滤机过滤，分离效率得到了提高，效果显著，得到了较好的经济效益。1实验1.1废水水样本试验所用化学镀镍废水取自丽水某电镀企业，废水的 pH 值 6.8，主要成分为 Ni2+8.20 mg/L，总磷 85.25 mg/L，COD55 400 mg/L。该企业含镍废水 Ni2+浓度较高，回收 Ni2+具有一定的经济价值。1.2主要仪器和试剂（1）主要仪器：AA-6300 原子吸收分光光度计，日本岛津；PB01 型 pH 计，德国赛多利斯；FA2104电子天平，良平仪器。（2）主要试剂：次氯酸钠、高锰酸钾、过氧化氢（30%）、浓硫酸、氢氧化钠均为分析纯，来自国药集团。1.3分析方法废水中镍离子采用原子吸收分光光度法测定；废水中氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定；废水中总磷经过硫酸钾消解后，采用钼锑抗分光光度法测定；废水中 COD采用 CODCr法测定。2结果与讨论2.1试剂投加量与镍去除率的关系取化学镀镍废水 200 mL于 1 000 mL烧杯中，用硫酸调节溶液的 pH 值至 3，分别加入氧化当量为 1.0、1.2、1.4、1.6、1.8 的次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾，反应 2 h，用氢氧化钠调节溶液的 pH 值至12，离心沉淀，检测滤液中 Ni2+的含量，并计算镍的相应去除率。实验结果如图 1 所示。图 1试剂投加当量与镍的去除率关系从图 1 可以看出，镍的去除率由高到低的次序是高锰酸钾、过氧化氢、次氯酸钠。高锰酸钾在氧化络合物后，在生成沉淀时锰离子与镍离子一起沉淀，这给镍的回收带来干扰。过氧化氢氧化后生成的沉淀颜色较为亮丽（图 2），去除效率比次氯酸钠好，在氧化络合物后没有其他干扰，故选择过氧化氢作为氧化试剂。当投加当量为 1.4 时，增加氧化剂对镍的去除意义也不大，从经济的效益考虑应降低投料比，但投料比过低，络合物氧化不完全，回收废液排入废水处理车间需要二次破络，这样反而不经济，综合考虑选择投加当量为 1.4。试剂投加当量镍的去除率/%100.099.899.699.499.299.098.898.698.498.298.097.897.61.01.21.41.61.8高锰酸钾过氧化氢次氯酸钠丽 水 学 院 学 报2023 年78图 2过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸钠氧化生成沉淀对比2.2反应破络 pH 值与镍去除率的关系取化学镀镍废水 200 mL于 1 000 mL烧杯中，用硫酸将溶液的 pH 值调为 1、2、3、4、5，分别加入氧化当量为 1.4 的过氧化氢，反应 2 h，用氢氧化钠将溶液的 pH 值调为 12，离心沉淀，检测滤液中Ni2+的含量，并计算镍的相应去除率。实验结果如图 3 所示。图 3反应破络 pH 值与镍去除率的关系由图 3 可知，随着反应破络 pH 值的降低，镍的去除率逐渐升高，当 pH 值降低至 3 时，继续降低 pH 值镍的去除率增幅变小。继续降低 pH 值会消耗更多的硫酸，综合考虑，选择反应破络 pH值为 3。2.3反应破络时间与镍去除率的关系取化学镀镍废水 200 mL于 1 000 mL烧杯中，用硫酸将溶液的 pH 值调为 3，分别加入氧化当量为 1.4 的过氧化氢，用氢氧化钠将溶剂的 pH 值调为 12，离心沉淀，检测滤液中 Ni2+的含量，并计算镍的相应去除率。实验结果如图 4 所示。图 4反应破络时间与镍的去除率的关系由图 4 可知，随着反应时间的增加，废液中镍离子的去除率不断增加，当反应时间为 2 h 时，镍离子的去除率可以达到 99.27%，再继续延长破络时间对镍离子的去除影响较小。如果不考虑时间成本，可以延长破络时间，综合考虑，较佳的破络时间为 2 h。2.4反应破络温度与镍去除率的关系取化学镀镍废水 200 mL于 1 000 mL烧杯中，用硫酸将溶液的 pH 值调为 3，控制反应温度分别为 20、30、40、50、60，加入氧化当量为 1.4 的过氧化氢，反应 2 h，用氢氧化钠将溶液的 pH 值调为12，离心沉淀，检测滤液中 Ni2+的含量，并计算镍的相应去除率。实验结果如图 5 所示。图 5反应破络温度与镍的去除率的关系由图 5 可知，当反应达到 2 h 时，反应温度的镍的去除率/%99.899.699.499.299.098.898.698.498.298.0反应破络pH值12345镍的去除率/%10099.599.098.598.0反应破络温度/2030405060镍的去除率/%1009896949290反应破络时间/h0.51.01.52.02.53.0唐世刚，王黎瑾，吕耀平：化学镀镍废水中镍的回收利用第 2 期79变化对镍的去除率影响不大，较佳的反应破络温度为 40。随着温度的升高，镍的去除率略有提高，在不需要提高处理效率的情况下，不建议提高反应破络温度。3结语在实验室确定好最佳的反应破络条件后，对丽水某电镀企业化学镀镍废水进行了研究。在常温下用硫酸调节废液的 pH 至 3、过氧化氢投加当量为 1.4，反应时间为 2 小时，用氢氧化钠调节 pH为 12，沉淀后放出上清液，下层沉淀在冰柜里冷却，再用板框压滤机过滤，废水中镍的去除率为99.21%，回收率为 90.1%。回收沉淀用硫酸溶解，再根据配方加入相应的回收镍，所得电镀产品质量符合要求，回收后废液送到污水处理车间进行处理再达标排放。随着环保要求越来越严以及重金属材料的不断涨价，从电镀废水中回收金属非常有市场前景，但由于电镀废水配方复杂，需要根据具体的废水制定相应的回收工艺和方案，这样能减少各种试剂和能量的消耗，取得较好的经济效益，为祖国环保事业和经济发展提供一份力量。参考文献：1 戎馨亚，陶冠红，何建平，等.化学镀镍废液的处理及回收利用 J.电镀与涂饰，2004，23（6）：31.2 李姣，杨春平，陈宏，等.破络合剂对化学镀镍废水处理的影响 J.环境工程学报，2011，5（8）：1712.3 SHIHYJ，LINCP，HUANGYH.ApplicationofFered-Fentonandchemicalprecipitationprocessforthetreatmentofelectro-lessnickelplatingwastewater J.Separationandpurificationtechnology，2013，104：100.4 TANAKA M，HUANG Y，YAHAGI T，et al.Solvent ex-traction recoveryofnickel from spent electroless nickel plat-ingbaths by a mixer-settler extractor J.Separation and pu-rification Technology，2008，62（1）：97.5