离子交换工艺处理电镀镍废水的性能研究

【摘要】：随着电镀行业的快速发展，镍作为国家战略储备金属在镀镍工艺中得到广泛应用，由此产生的镀镍废水也日益增多，镀镍废水的产生已成为世界重金属污染源之一。镀镍废水的肆意排放导致镍通过生物圈循环在人体中富集，从而危害人类健康。因此镀镍废水的处理及镍资源的有效回收受到社会的重视。本文采用离子交换法，建立离子交换静态和动态吸附交换系统，从离子交换树脂的优化及各因素对离子交换树脂去除镍离子的影响入手，得到离子交换处理镀镍废水动态连续运行的最佳工艺条件，有效回收再生废液中的镍资源。采用间歇实验研究不同类型离子交换树脂对镍离子的吸附去除效果，选取最为理想的KP752和CH-90离子交换树脂。考察两种离子交换树脂对镍离子的静态吸附过程，发现两种树脂对镍离子的去除率均随着废水溶液初始浓度的增加而增大。pH在3～6范围内时，树脂对镍离子有良好的吸附去除效果。在一定范围内，增加树脂的投加量可明显提高对镍离子的吸附去除率。通过扫描电镜对吸附前后的树脂进行表征，发现树脂性能优异，比表面积较大，对镍离子有良好的吸附性能。在离子交换静态吸附实验的基础上，研究了KP752和CH-90离子交换树脂的吸附热力学和吸附动力学。等温曲线比较准确地反映了两种树脂对镍离子的吸附过程，利用二级动力学方程对两种树脂的吸附动力学数据进行线性拟合效果良好，两种树脂对镍离子吸附过程的主要速率控制步骤均属于颗粒扩散控制。通过热力学函数计算发现，两种树脂的△G0和△S均>0，镍离子的吸附过程为熵驱动的自发吸热反应过程。利用离子交换动态连续操作反应装置对树脂进行动态吸附与动态再生，进水流量为10BV/h，再生流量为7BV/h，再生剂为3%硫酸。废水的硬度和进水的COD会对离子交换树脂对镍离子的吸附效果产生很大的影响。同时进水COD影响树脂再生，导致树脂重复使用性能下降，采用草酸沉淀法回收再生废水中的镍，制备高纯度镍粉，镍回收率可达86.7%。