膜电解法处理含镍废水的研究
广东化工年号
第 1 卷，第 2 期
..
膜电解法处理含镍废水的研究
李星云、王三凡、陈霞
. 兰州交通大学环境与市政工程学院寒区旱区水资源利用工程研究中心，甘肃
兰州
.聊城大学土木工程学院，山东聊城
摘要：镍金属在冶金、电镀工业中有着广泛的应用。
排放量也增加，对人类健康和环境造成极大危害。
试验采用膜电解回收法处理浓度为10%的废水。
在此基础上，采用膜电解方法处理废水，并比较了不同的膜组合。
通过实验，找到了合理的废水处理方法，可以有效去除废水中的重金属。
回收镍离子。
关键词：镍；电解回收；膜电解
【中图分类号】 【文献标识码】 文章号??
，，。，
：。，
，，
： ..， 。“一/，。 ，，
……
:: ；
近年来，随着人们对含镍废水资源化利用的日益重视，
处理含镍废水的方法越来越多，目前常用的处理方法有三种：
化学沉淀？这种处理方法可以去除
除要去除泥沙外，需水量较少，运行周期较长。
产生的沉积物需进一步进行无害化处理，否则易产生
再次污染。传统电解法[，因为处理废水的过程中会产生大量的
，回收率很低。因此，电解不适用于处理重金属
低离子浓度废水螯合法适用于重金属离子含量较低的废水。
本研究提出了一种不同于传统方法的电解处理废水的方法。
该方法具有处理效果好、人为可控的优点，在去除镍离子的同时还能回收金。
废水质量
本研究采用的模拟废水仅模拟浓度，为分析级。
和蒸馏水，“含量为
/，初始水质为。，使用
溶液及溶液调整电解液口。
图 1. 电解器实验装置
测试设备和方法。
使用分光光度计，按照二甲基乙二肟分光光度法
从图中可以看出，废液经过电解过程之后，金属镍离子在阴极上。
镍被还原并沉淀。随着镍金属的沉积，氢气也被释放出来。
本实验在常规电解应用的基础上，对膜电解法进行进一步探索。
分解过程中阴极和阳极发生的主要反应如下：
膜电解是一种利用离子交换膜的选择性渗透性来
在力的作用下，以电势差为驱动力，进行定向运动。
具有选择透过性，阳离子只能透过阳离子交换膜，阴离子只能透过
通过阴离子交换膜，使部分溶质选择性地透过离子交换膜，实验结果
如表所示。
同时，溶质在电极上发生氧化或还原反应。
表1 镍沉淀率与电解时间关系
可以有意控制电极反应的类型和程度，以使反应有利于镍沉淀。
方向，达到了传统电解难以达到的效果。
水中的离子具有不同的选择渗透性。
因此本实验采用了单负膜双极室、单正膜双极室、正负双模三极室。
皇城墙倒塌，皇堡化为尘土。
采用3种不同的膜电解方法处理镍废水，确定了最合理的膜电解方法。
对研究结果进行了比较和分析。
……
测试结果及分析。
.常规电解。.
电解池采用圆柱形溶液形结构，容积为
……
使用石墨电极，有效表面积为。
，阴极采用不锈钢电极，
电极面积比为：，电解电流为，采用含镍废水作为电解液。
……
进行常规电解试验。试验装置如图所示。
从表中可以看出，电解1小时后，镍沉淀率为.%，
回收效果不太理想，所需电压较高，主要原因是传统
收到日期？
作者简介：李星云，女，辽宁盘锦人，硕士生，主要研究方向为废水处理。
万方数据第2期
广东化工
第 1 卷，第 2 期
..
电解过程中，镍的标准还原电极电位比氢的标准还原电极电位更负，氢先被还原。
硫酸溶液
，调制阴极室。,其原理如图所示。
若电解液体积增大，阴极表面容易发生析氢反应，甚至产生沉淀。
影响电解的正常进行，因此必须选择合适的电解液并增加电解液
一般情况下溶液中镍的浓度约为。
镍回收，但阳极反应主要是水电解，生成氧气和
为了抑制阴极上的氢
为了提高镍的沉淀速度和纯度，阴极室和阳极室用膜隔开。
该方法可以有效地人为控制电极反应。
.膜电化学方法
.单阳离子膜二极管电解
室温下，采用异质阳离子交换膜。电解电流
，阳极液体统一为，
/溶液，阴极液均匀
为了
/自制溶液，调节至。原理如图所示。图单阴极膜电解过程原理。
图1 单阳离子膜电解过程原理
测试结果如图所示。
图1 镍沉淀率与电流效率及电解时间关系
。莲花
簪
比较
拧紧
粤
享受
簪
咬
塔
一
垂直的
一
“
三
一
图1为镍沉淀率与电流效率及电解时间的关系。
图2 双膜三室电解工艺原理
从图中可以看出，电解后镍的析出率达到%以上。
但电流的效率不高。电解过程中，阳极室发生反应，释放
如图所示，通电后，阳极室中的液体会穿过阳离子膜，进入中室。
虽然与腔室发生了中和反应，但少量
阳极失去电子释放氧气：
少量的镍也会透过阳离子膜到达阴极室，影响镍的回收效率。
。一
该试验在阳极产生氧气，在阴极产生氢气，不会对环境造成污染。
在阴极室。通过阴离子膜进入中室，并在阴极
阳离子膜基本不受染色的影响，并且阳离子膜耐氧化，可以延长膜的使用寿命。
直到电子减少：
生活。
..单阴极膜双极室电解
测试结果如图所示。
室温下，采用异质阴离子交换膜。电解电流
从图中可以看出，电解后，“的去除率可达%以上
阳离子和阴极液体如上所述，其原理如图所示。
但电流效率很低，而且该方法需要较高的电解电压。
电极反应如下：
镍的析出速度不如单层膜，电流效率随时间推移迅速下降，另外，
阳极室：.’
由于阳极溶液浓度较高，阳离子膜可能形成氢氧化物
阴极室：
?主反应；
沉淀，阻力增加，影响实验结果。另外，大
测试结果如图所示。
高浓度可重复使用。
从图中可以看出，该装置去除率较高，电流平均效率
.优化测试分析
当电解率在%以上时，电解效果比单一阳离子膜更好。
通过这几种电解方法的比较可以看出，常规电解的处理效果明显
生成的电解液被阳极液中和，而阴离子膜又阻止其通过，因此
明显不如膜电解，随着时间的增加镍沉淀率变化不大。
提高镍回收效率。
能耗及经济性较差，如图所示，另三种膜电解实验如图所示。
.双膜三电极室电解法
/表明单阴极膜电解的电解效率高于单阴极膜和双模式三室电解
室温下，通入电解电流，阳极室的一侧装有阳极膜，阴极室的另一侧也装有阳极膜。
下页继续
阴离子膜安装在侧面，阴离子膜及阴阳离子液体如上所述，安装中室。
万方数据第2期
广东化工
第 1 卷，第 2 期
..
环保生态疏浚技术是河流内源污染源控制措施之一。
污泥处理及资源化利用
由于技术条件有限，缺乏环境
. 污泥处理厂设计及残水水质控制要求
生态疏浚解决方案研究。过度疏浚或盲目疏浚往往会破坏河道。
应合理选择污泥临时处理场，应远离居民区、学校等。
河流生态系统结构和环境承载能力减弱，也可能对周边环境造成影响
环境敏感点应尽可能利用河道改道后腾出的河滩或滩涂。
因此需综合考虑设备的选型、疏浚深度、疏浚量。
垃圾可就近堆放，减少运输成本，减少运输对环境的影响。
污泥临时处置场的确定、设计、污泥处置及生态风险评估
东引运河的地形特点如下：
同时，将环保疏浚与河流生态重建规划结合起来。
太原垃圾填埋场、于屋垃圾填埋场、石鼓垃圾填埋场、双岗垃圾填埋场、宜沙垃圾填埋场
确定面积和疏浚深度时，应充分考虑河流两岸大型水生植物的生长情况。
虎门港长安港区垃圾填埋场为临时污泥处理场。
和分布。
污泥处理场的建设可参考国内有关固体废物处理场选址与设计规定。
随着东莞市运河水环境综合整治的进一步推进，河道
同时，为避免残水排放过多，造成二次污染，
污泥的处理处置已成为亟待解决的问题，若处理不当，可能造成
污泥处理场应当设置污水处理设施，对污泥残水集中处理。
因此，现有的国内外处理处置及利用技术
处理后的残水排放应当符合当地水污染物排放限值的相关规定。
积极探索低成本、无害化、大批量、多用途
.污泥处理技术与工艺
污泥处理、处置和综合利用的途径和方法。
目前国内外常用的污泥处理技术有自然脱水法、传统机械脱水法、
在大力研究开发各种处理和利用技术的同时，也要加强管理。
水、真空预压法、负压加固法、化学养护法、机械脱水养护一体化
逐步制定东莞市河道底泥处理处置和综合利用相应法规。
结合东引渠底泥的物理化学特性及粉砂
法规和标准体系，建立健全各方面管理制度，制定并
最终处置标准要求选择经济、实用、可行的处理技术。
相应的环境监测方法和系统可以在利用的同时降低环境风险。
由于东引运河沿岸及周边地区没有大面积空地可供淤积
重视研究成果的集成、推广和应用，利用现有的成熟技术
污泥处理项目布局，且污泥污染严重，处理时间短，污泥处理可
建立东莞市河渠综合整治段西溪河口淤积处理工程等相应示范项目。
采用机械脱水固化一体化方法。该方法是一套完整的脱水固化工艺。
示范项目成功运行后，将推动污泥资源化利用加速推进。
通过移动式脱水站直接连接疏浚连接管，可以在脱水站
综合利用工艺。
完成污泥运输及干泥输出。移动式脱水站由砂水分离设备、垃圾处理设备、
分选设备、污泥脱水设备、加药设备、泥水处理设备及干污泥输送
参考
该工艺可实现淤积和
泥浆脱水固化不需要二次处理。
?李蕾,朱炜,赵建等.西五里湖疏浚底泥资源化处理中的二次污染问题
.污泥安全处置与资源化利用
研究方向【】.河海大学学报,,:..
疏浚污泥封闭填埋处置不能充分利用土地和污泥资源。
【】闫长洲,范成新,杨建华,等.湖泊底泥环保疏浚技术研究展望.
因此应在“无害化处理”原则下积极探索污泥资源污染与环境保护的关系。
预防，。：..
为了防止重金属污染，
【】吉兵,肖旭木,李忠. 疏浚污泥固化处理技术及资源化利用【】. 安全
土壤受到污染，通过食品、蔬菜进入食物链，影响人类健康。
程序，，：..
渠系流域内的河道淤泥不能用于农田、林地，但疏浚淤泥经脱水后可以固化。】赵庆祥。
污泥资源化技术【】.北京:化学工业出版社,.
处理后可广泛应用于路堤加固、道路建设、低洼地处理等各类填筑工程
文献格式：黄显东，匡晨坤，胡利强。 东引渠、汉溪河水流
该土壤可用于填充洼地，也可作为坡岸和城市绿化基质。
区域河道生态疏浚与污泥处理技术探讨.广东化工,,
东莞市河道疏浚及污泥处理处置技术发展
趋势
接上页
该方法是一种有效的膜电解方法，进一步的实验发现镍的初始能耗较大。
析氢现象比较严重，而且阴极上可能会析出镍粉。
影响镍回收的纯度和效果。
初始浓度应为/，电流效率低，
，以上适合，低
描述
诗歌
草披肩
避免
哥哥
莲花
安静的
丑陋的
乡村
杰出的
图2 不同膜电解方法的电流效率
图1为镍沉淀率与电流效率及电解时间的关系。
..
参考
结论与展望
【】黄继国. 重金属废水处理技术】.世界地质.,：.
通过四种电解方法的比较可知，常规电解方法具有
膜电解法可以避免常规电解法中镍的产生。
德隆.电解法从镍电镀废水中回收金属镍III.材料保护，
影响镍回收率及纯度的不利因素得到较大改善。
膜电解试验中室型装置的沉淀率较低，装置总能耗较高。
含镍废水处理及纯镍回收]。城市环境与城市生态，
，：。
但中室产物可重复利用，因此可以考虑将双模式三室电解法与
其它处理工艺联合使用，单膜电解实验采用单阴极膜电解法。
膜电解处理酸性含镍废水的研究[].工业水及废水，
镍回收具有明显的技术和经济优势，是一种有效的膜电解方法。
表明电解过程中单阴极膜电解的电流效率可高达%以上。
李星云,王三帆,陈霞.膜电解法处理含镍废水
与普通电解相比可提高%左右，是一种非常有效的处理工艺。
广东化工研究,,:?
万方数据