施银燕，徐玉福，胡献国 （合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009） 摘要：采用化学沉淀法从化学镀镍废水中回收镍，通过实验优化了NaOH处理含镍废水的工艺参数，并对沉渣镍盐进行了处理。结果表明，化学沉淀法处理化学镀镍废水的最佳工艺参数为：H2O2 30 mL/L，NaOH 15.67 g/L，絮凝剂聚丙烯酰胺4 g/L。用硫酸处理沉淀物后镍的回收率可达97.25%。 关键词：化学镀镍，废水，化学沉淀，镍回收 中图分类号：X 781.1 文献标识码：A 文章编号：1000-4742（2011）05-0044-03 O前言 化学镀镍是以镍盐和次磷酸盐等作用生成Ni-P非晶镀层[1]，具有不需外电源、镀层均匀、硬度高、耐磨性能好、镀覆部件不受尺寸形状限制等优点，已经广泛应用于机械零件的耐磨与减摩以及表面强化等领域。但目前大部分化学镀镍废水以废水的形式直接排放，造成资源浪费。同时镍的毒性较大，含镍废水直接排放必将对环境和人体健康造成危害[2-3]。因此，研究化学镀镍废水中Ni2+的回收利用方法已引起国内外广泛关注。 目前化学镀镍废水的处理方法有很多，如电解法、化学法、吸附法、生物法等。其中化学沉淀法简便、实用，在含镍废水处理中应用最多，且随着在线监测自动控制仪的使用，有逐渐增加的趋势。由于化学镀镍废水的化学成分复杂，配位剂的质量浓度高，难以直接用沉淀的方法彻底回收镍。本文用破配位剂首先破坏化学镀镍废水的配位能力，进而以 NaOH为沉淀剂，最大程度地回收化学镀镍废水中的镍。 1 实验 1.1 废水成分分析 本实验所用化学镀镍废水取自某金属材料公司，经过滤处理后，废水的pH值为4.30，主要成分为：Ni2+ 17367 mg/L,Fe2+ 3.O mg/L,Cu2+ 15.2 mg/L，Zn2+ 13.7 mg/L。 由以上水质数据可知：该公司排放的含镍废水中，Ni2+的质量浓度很高，回收其中的Ni2+不仅可以减小对环境的污染，更有利于提高企业的经济效益。 1.2主要仪器及试剂 采用的主要仪器有721分光光度计，pH计。采用的主要试剂有NaOH（ AR），质量分数为30%的H2O2。 1.3 实验方法 （1）废水成分分析 取经过过滤除杂的含镍废水，用原子吸收光谱分析法分析溶液中的离子组成。 （2）废水处理 向废水中加入一定量的H2O2进行破配位处理，然后加入一定量的NaOH搅拌0.5 h，静置分层，测定上层清液中的Ni2+的质量浓度，计算Ni2+的去除率。 （3）聚丙烯酰胺（PAM）对沉淀速率的影响 取100 mL废水，向废水中加入30 mL/L的 H2O2，常温下再向废水中加入15.67 g/L的固体 NaOH和一定量的PAM，反应0.5 h后立即转入到带有刻度的试管中，记录沉淀物沉淀至40 mL处时的时间，考察PAM的质量浓度对沉淀速率的影响。 （4）沉淀物的处理 取100 mL废水，向废水中加入30 mL/L的H2O2，常温下再向废水中加入15.67 g/L的固体 NaOH和一定量的PAM，反应0.5 h后过滤，将滤饼置于烘箱中于120℃下干燥2h，称重。然后将 Ni (OH)2用0.1 mol/L的H2S04溶解，蒸发结晶，得到镍的硫酸盐，称重，计算镍的回收率。 2 结果与讨论 2.1 H2O2对Ni2+去除率的影响 向100 mL废水中加入一定量的H2O2，然后加入1.5 g NaOH，搅拌0.5 h，实验结果，如图1所示。
由图1可知：在废水中加入H2O2，Ni2+的去除效率明显提高，且随着H2O2的体积分数的增加， Ni2+去除率也增加。这是因为在化学镀镍废水中镍主要以配位物[Ni3（C6H5O7）2]的形式存在，只靠加碱很难使镍沉淀完全。加入H2O2可以破坏配位物[4]，形成更多的游离Ni2+，使得Ni2+的去除率提高。从图中还可以看出：当H2O2的体积分数达到30 mL/L后，去除率不再增加。由此可见，H2O2最佳体积分数为30 mL/L。 2.2 NaOH对废水pH值的影响 向废水中加入30 mL/L的H2O2，常温下，缓慢添加不同质量浓度的NaOH，同时测定反应体系的 pH值，实验结果，如图2所示。
由图2可知：当NaOH的质量浓度在3.79 g/L以内时，反应体系的pH值随着NaOH的质量浓度的增加迅速增加，这是因为添加的NaOH与废水中的H+反应，导致pH值迅速上升；当NaOH的质量浓度达到3.79 g/L后，体系的pH值达到11.26，继 续添加NaOH，pH值不再变化，这是因为OH-与废水中的Ni2+发生反应，生成Ni（OH）2，pH值不 变化；而当NaOH的质量浓度达到15.67 g/L后，废水的pH值开始上升，这时Ni2+沉淀完全，继续 添加的OH-会导致废水pH上升。因此，NaOH的最佳质量浓度为15.67 g/L，此时能确保废水中 Ni2+沉淀完全。 2.3 NaOH对Ni2+去除率的影响 向废水中加入30 mL/L的H2O2，常温下，缓慢添加不同质量浓度的NaOH，并搅拌0.5 h，测定反应体系Ni2+的去除率，实验结果，如图3所示。
由图3可知：Ni2+的去除率随着NaOH的质量浓度的增加而上升，当其质量浓度达到15.67 g/L后，Ni2+的去除率不再变化，此时pH值也开始上升，如图2所示。因此，为使Ni2+的去除率最大， NaOH的质量浓度应达到15.67 g/L。 2.4 PAM对沉淀速率的影响 在处理过程中加入一定量的PAM，测定其对沉淀速率的影响，实验结果，如图4所示。
由于反应生成的Ni（OH）2粒度很小，沉淀速率很慢，在不加入絮凝剂的情况下沉淀至40 mL处需要3天左右。由图4可知：加入PAM后，沉淀速率迅速提高。这是因为在PAM絮凝过程中，当悬浮微粒的质量浓度较低时，吸附在PAM表面上的悬浮微粒可能同时吸附在另一个微粒的表面上，通过“架桥”方式将两个或更多的微粒连在一起，从而导致絮凝[5]。当PAM的质量浓度达到4 g/L后，沉淀速率趋于平缓。尽管从图中可以看出：当PAM的质量浓度为10 g/L时，沉淀所需时间最少，但考虑到成本问题，PAM的质量浓度取4 g/L为宜。同时从图中可以看出：当PAM的质量浓度超过10 g/L后，沉淀时间变长，絮凝效果降低。这是因为 PAM过量时，“架桥”作用所必需的粒子表面吸附活性点少了，“架桥”因而变得困难；同时，由于粒子间的相互排斥作用而出现分散稳定现象[6]。 2.5镍沉淀的处理 100 mL废水处理后产生的Ni（OH）2沉淀为2.7539 g，Ni2+的回收率为99.97%。硫酸溶解后，蒸发结晶，得到NiSO4·7H2O的质量为7.6297 g，Ni2+的回收率为97.28%。故废水中镍的总回收率=99.97%×97.28%＝97.25%。因此使用该工艺可以很大程度地解决含镍废水的污染问题，同时可以回收大量的镍，减少了资源浪费，也能给企业带来一定的经济效益。 3 结论 化学镀镍废水中Ni2+的质量浓度高，废液中含有大量的有机配位剂和添加剂，镍主要以配位物的形式存在。化学沉淀法处理化学镀镍废水的最佳工艺参数为：H2O2 30 mL/L，NaOH 15.67 g/L，PAM4 g/L，在室温下搅拌0.5 h。此时，Ni2+的去除率最佳。沉淀物用稀硫酸溶解回收镍盐，镍的回收率可达到97.25%。 参考文献： [1]陈志勇，王辉，漂白粉氧化处理化学镀镍废液的研究[J].电镀与环保，2001,21（4）：30-31. [2]王学锋，术桂芬。重金属污染研究新进展[J].环境科学与技术， 2003,26（1）：54-56. [3]盂祥和，胡国飞，重金属废水处理[M].北京：化学工业出版社， 2000：5-12. [4]王晓波，萨如拉，杨润昌，等，化学镀镍废液处理新工艺及机理研究[J].湘潭大学自然科学学报，2004,26（1）：78-80. [5]湛含辉，钟乐，韦小利，聚丙烯酰胺絮凝机理及流体力化学因素的研究[Jl.选煤技术，2007（1）：7-11. [6]刘军，聚丙烯酰胺在工业废水处理中的应用[J].广西轻化工， 2009（7）：98-99. 注：本站部分资料需要安装PDF阅读器才能查看，如果你不能浏览文章全文，请检查你是否已安装PDF阅读器！ |
