废水中镍离子回收方法
申请日期：2018.07.20
公佈（公告）日期：2018.12.25
IPC分类编号C02F1/52;/20
概括
本发明涉及一种废水中镍离子的回收方法，该方法采用合成的碱性硅胺干凝胶作为固体碱，在废水中释放胺类物质，使废水呈碱性，通过沉淀吸附的方式去除溶液中的镍离子。该方法对镍离子的去除率高，使用过的凝胶易于回收利用，回收后的凝胶在有限的循环使用次数内仍能保持较高的效率；得到的沉淀物为氢氧化镍，易于回收利用，将产生水污染的镍变成了有价值的资源，避免了常规添加吸附剂或沉淀剂、絮凝剂去除镍所形成的二次污染。
索赔
1.一种废水中镍离子的回收方法，其特征在于：包括利用硅胺干凝胶回收镍离子的步骤，其中，所述硅胺干凝胶的制备方法为：以正硅酸乙酯(TEOS)和水为反应物，以乙醇为助溶剂，以丁胺为催化剂，制备得到硅胺干凝胶；其中，TEOS、乙醇、水、丁胺的摩尔比为1:30:12:1.67。
2、根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于：二氧化硅-胺干凝胶的具体制备过程如下：
将水和乙醇放入容器中，盖上一层保鲜膜，搅拌10分钟，混合均匀；
将丁胺加入（1）中，继续搅拌30分钟；
将TEOS加入混合物（2）中，继续搅拌4分钟；
静置9分钟直至完全凝胶化，再陈化1小时；
将容器连同保鲜膜盖一起放入80oC的烤箱中烘干4小时；
去掉保鲜膜，让样品在室温下静置15小时；
将步骤（6）中的样品在80℃下干燥5小时，最终得到硅胺干凝胶。
3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，其具体包括以下步骤：
（1）向废水中添加硅胺干凝胶；
（2）室温下振摇一定时间后，有沉淀出现；
(3)振荡步骤(2)的混合物，使凝胶表面的沉淀分离；
(4)将步骤(3)的液体倒入另一容器中，完成凝胶与沉淀的分离；
(5)将分离出来的凝胶放入烤箱烘干；
(6)将步骤(4)倒出的液体静置24h，容器底部出现一层淡绿色沉淀；
(7)将步骤(6)中的容器中的上层液体倒出，收集沉淀；
(8)将沉淀产物在100℃下干燥4小时。
4.根据权利要求3所述的方法，其中废水中的镍离子含量小于或等于200mg/L。
5.根据权利要求1或3所述的回收方法，其特征在于：二氧化硅-胺干凝胶的加入量为10～20g/L废水。
6.根据权利要求1或3所述的回收方法，其中摇动时间为3至72小时。
7.根据权利要求1或3所述的方法从废水中回收纳米氢氧化镍。
手动的
一种回收废水中镍离子的方法
技术领域
本发明涉及一种用沉淀法去除废水中的镍离子及回收沉淀产物的方法，具体地说是一种利用合成的碱性二氧化硅-胺干胶作为固体碱，在废水中作为沉淀剂，将废水中的镍离子沉淀出来，并回收沉淀得到的氢氧化镍的方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
随着经济的发展，工业发展也越来越迅速，电镀、电池、冶金等工业生产过程都会产生大量的重金属离子废水，重金属离子对环境和人体健康危害很大，镍离子是废水中常见的重金属离子之一，含镍废水主要来源于电镀、电池工业、冶炼矿、钢铁工业等。镍离子对大气、水体、土壤危害很大，人体接触镍离子会产生过敏现象；镍离子通过皮肤可能对人体免疫系统造成很大的损害；镍离子对肾脏、肺、肝脏等有毒性，有致癌风险。因此，镍离子废水的净化迫在眉睫。
目前，处理含镍废水的常用方法有：以氢氧化物或硫化物为沉淀剂的化学沉淀法、电解法、离子交换法、吸附法和氧化还原法。上述方法虽然能有效去除镍离子，但都面临处理成本高、易产生二次污染等问题。另外，废水中的镍离子在处理后往往会转移到固体废物中，无法回收利用。
发明内容
针对以上不足，本发明提供了一种回收废水中镍离子的方法，利用制备的含胺基二氧化硅干凝胶(二氧化硅-胺基干凝胶)作为固体碱，去除回收废水中的镍离子。
本发明是通过如下技术措施实现的：首先，在含有乙醇、水、丁胺和正硅酸四乙酯的体系中，反应物进行充分凝胶化过程，并结合控制干燥，使硅胶中的部分胺固化，得到硅胺干凝胶。该凝胶在水溶液中释放胺，使溶液呈碱性。将得到的干凝胶置于镍离子溶液或生活废水中，干凝胶产生的碱性促使水中镍离子的沉淀，从而除去水溶液或废水中的镍离子，并对形成的沉淀进行分离回收。
本发明的技术解决方案如下：
一种硅胺干凝胶的制备方法：以正硅酸乙酯(TEOS)和水为反应物，以乙醇为助溶剂，以丁胺为催化剂，制备出硅胺干凝胶；其中，正硅酸乙酯、乙醇、蒸馏水、丁胺的摩尔比为1:30:12:1.67。
具体步骤如下：
（1）将水和乙醇放入容器中，盖上一层保鲜膜，搅拌10分钟，混合均匀；
（2）将丁胺加入（1）中，继续搅拌30分钟；
（3）将TEOS加入到（2）的混合物中，继续搅拌4分钟；
（4）静置9分钟，直至完全凝胶化，再陈化1小时；
（5）将容器连同保鲜膜盖一起放入80℃的烤箱中烘干4小时；
（6）除去保鲜膜，让样品在室温下静置15小时；
(7)将烧杯放入80°C的烤箱中干燥5小时，即可得到最终的硅胺干凝胶。
进一步地，步骤（5）中，干燥温度不超过100℃，干燥时间不超过24小时，优选的条件为：80℃，干燥时间4小时。
进一步的，步骤（7）中，干燥条件为：80℃，5小时。
干燥温度过高，会造成干凝胶中胺含量下降，在水中的碱性减弱。
采用上述方法制备的硅胺干凝胶也属于本发明的保护范围，得到的硅胺干凝胶经总碳（氮）分析仪测定，胺含量为2.62％，该凝胶置于水中，释放出胺并水解，使溶液呈碱性，能迅速提高溶液的pH值，pH值可达10.5左右。
一种从废水中回收镍离子的方法，其特征在于，包括：采用硅胺干凝胶回收镍离子。进一步的，具体步骤如下：
（1）向废水中添加硅胺干凝胶；
（2）室温下振摇一定时间后，有沉淀出现；
(3)振荡步骤(2)的混合物，使凝胶表面的沉淀分离；
(4)将步骤(3)的液体倒入另一容器中，完成凝胶与沉淀的分离；
(5)将分离出来的凝胶放入烤箱烘干；
(6)将步骤(4)倒出的液体静置24h，容器底部出现一层淡绿色沉淀；
(7)将步骤(6)中的容器中的上层液体倒出，收集沉淀；
(8)将沉淀物在100℃下干燥4小时。
进一步的，上述步骤（1）中废水中镍离子浓度≤200mg/L，优选为20～50mg/L。
进一步的，上述步骤（1）中硅胺干凝胶的加入量为每升废水10～20g。
进一步的，上述步骤（1）中，硅胺干凝胶使镍离子溶液呈碱性，可以诱导镍离子的沉淀，起到沉淀剂的作用。
进一步地，上述步骤（2）中振荡时间为3～72小时，在贮存过程中，絮状沉淀逐渐产生，且数量增多。
进一步地，上述步骤（5）中分离出的凝胶的干燥温度≤80℃，干燥时间不超过24小时，优选的，干燥温度为80℃，干燥时间4小时。干燥温度过高，干凝胶中胺含量降低，失去沉淀镍离子的效果。
当水溶液中镍离子浓度为50mg/L，每升水中加入20g干凝胶，振荡3～72小时，测得镍离子去除率为47.1％～99.5％。此时凝胶颜色变化不大。当镍离子浓度过高或过低时，不能满足镍离子沉淀条件，镍离子主要吸附在凝胶上，凝胶变绿色，观察不到沉淀。若在/L的镍离子溶液100ml中加入1g干凝胶，去除率只有7.7％。镍离子的去除主要靠硅胺干凝胶的吸附。
上述步骤（4）～（5）分离出的凝胶可干燥后重复使用。实验表明，重复使用三次后，沉淀镍离子的效果与第一次使用时相当。但由于凝胶在使用过程中会释放出胺类物质，多次使用后溶液的碱性会降低，最终无法起到沉淀剂的作用。但此时凝胶仍能吸附水溶液中的部分镍离子。
收集到的沉淀物经XRD分析为氢氧化镍，可回收利用。产品特性如下：SEM观察发现样品中含有粒径为100-200纳米的颗粒聚集体（图4a）。TEM测量证实这些颗粒实际上是由纳米片组成的（图4b）。
本发明的优点和益处在于：利用硅胺干凝胶作为固体碱在废水中作为沉淀剂，对水中的镍离子去除效果好，且操作简便易行；沉淀物与沉淀剂容易分离回收，变废为宝；使用过的硅胺干凝胶经干燥后可循环使用有限次数。