膜电解法处理含镍废水的研究
摘要：镍金属作为一种合金元素，在冶金、电镀工业中具有非常重要的应用价值。
随着应用的广泛，工厂产生的含镍废水量也随之增加。
本发明是从含镍废水中回收镍离子，该实验具有一定的经济和环境意义。
关键词：膜电解；含镍废水；镍回收
:X703:A:2095-672X(2017)04-0109-02
DOI: 10.16647/jki15-1369/X.2017.04.051
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镍是一种合金元素，化学性质稳定，可塑性强，因此用途广泛。
广泛应用于冶金、电镀、轻工等领域。由于镍本身易积累、易流失，
特点：在镍产品生产过程中，工厂排出的废水中含有大量的镍。
种子有强烈的致癌作用，废水排放会渗入土壤，产生富集物，进入农作物。
最终会危害人类的生命健康。另外镍本身价格昂贵，因此镍的回收利用是
健康对经济、环境保护等方面都具有重要意义。
随着人们对含镍废水回用问题的日益重视，目前可用的镍回收技术和方法有：
方法有很多，包括离子交换法、溶剂萃取法、化学沉淀法和膜电解法等。
等等，膜电解又分为单阴极膜电解、单阴极膜电解和双膜三室电解。
实验采用单阳膜电解法。
1 测试水
本实验所用的含镍废水为某钻石厂生产后的剩余废水，经过除锰处理。
废水呈酸性，pH值约为3~4，镍离子平均质量浓度为/L，硫酸盐
离子平均质量浓度约为2000~/L，氯离子平均质量浓度约为110~
130毫克/升。
2 实验原理与设计
膜电解利用离子交换膜的选择透过性，以直流电场产生的电位差为驱动力。
电解池分为阴极和
通过观察电极上发生的氧化和还原反应来确定镍沉淀的量。
从而达到了分离镍离子的目的[1]。
实验所用离子交换膜为3361C聚乙烯异质磺酸阳离子交换膜，电解电流为
设定流量为0.1A，阳极室采用0.5 mol/L NaOH溶液作为阳极液，以石墨作为阳极。
阴极室装有经过除锰处理的酸性含镍废水，采用不锈钢板作为阴极。
配置如图1所示。
如图所示，电解过程中，在阳极室有Na+和OH-产生。
释放出O2和H+，Na+和H+不断透过阳离子交换膜到达阴极室；同时，根据电荷
根据守恒定律，阴极室中的Ni2+获得电子，生成Ni，Ni附着在不锈钢板上。反应式为
为了：
采用该装置处理含镍废水的优点是阴极和阳极产生的气体仅为H2和
O2，测试不会造成任何污染。另外，使用阳离子交换膜不易产生氧化作用，与阴离子相比
电子交换膜的使用寿命更长。
3。结果与讨论
3.1 阳/阳膜对镍去除的影响
上述实验中，作者采用的是单阳膜电解法，若采用单阴膜电解法，则仅
离子交换膜可更换为异质3362A阴离子交换膜，其余设计保持不变[2]。
实验所用的含镍废水为酸性，阴极液中的Cl-会选择性透过交换膜，而Ni2+和H+
阴极室发生还原反应，生成Ni和H2，与单阳离子膜电解法中的阴极室反应相同；
溶液中的H2O失去电子生成O2和H+，H+与NaOH中的OH-结合生成H2O。
碱性逐渐被中和。
在对比试验中发现，阴离子交换膜抑制了H+从阳极向阴极的传播。
产生的H2较少，这将提高镍的回收率，因此阴离子膜对镍的去除效果更佳。
然而，在阳极电解液的pH逐渐中和后，溶液中的Cl-可能会失去电子并产生有毒的
气体Cl2。因此，应根据需要选择电解方法。
3.2 电解时间对脱镍的影响
为了确定电解时间对去除镍的影响，温度设定为40°C，电解电流为350 mA。
在其他实验条件不变的前提下，每隔4小时观测一次镍的回收率，结果如图2所示。
显示结果。
实验表明，随着电解时间的增加，镍的回收率提高[3]。
经过一段时间后，曲线逐渐趋于平缓，说明当回收率达到一定范围后趋于饱和，电
解决效率不断降低。
3.3 电流密度对除镍的影响
电解时间为5h，温度为40℃，在此条件下，讨论电流密度对镍去除效率的影响。
结果如图3所示。
作者分别在100至400 A/m2范围内进行了不同电流密度的实验，以50 A/m2为最小间隔。
对5小时后的镍回收率进行统计分析，从图中可以看出，随着电流密度的增加，镍
元素的恢复速度先增加后降低[3]。当电流密度在100~300 A/m2之间时，
电流密度的提高有利于镍的回收，电流密度的提高有利于离子运动，加速镍的生成。
当电流密度增大到300A/m2时，附着在阴极金属板上的镍就会脱落。
另外它还会分解含镍废水中的H2O，导致溶液中产生少量的OH-。
尚未与电子结合形成镍金属的Ni2+发生反应，形成Ni(OH)2沉淀，影响镍金
回收率随物种的世代而降低。
3.4 温度对镍离子去除的影响
在电解试验中，电解温度影响电化学反应的同时也影响沉积物的物理性质。
测试电流密度为350mA，温度为20至
80℃时镍离子的回收率。研究结果表明，随着电解温度的升高，镍离子的回收率
回收效率呈现一定程度的提高,但随着温度的升高回收率有所增大。
高度先上升，后下降。
随着温度升高，离子运动速度增大，电解液粘度减小，溶液导电
改善了电性能，提高了电流效率，加速了镍再生反应，最终提高了镍的回收率。
但电解温度过高会对交换膜造成一定的损伤，在实际操作中，
因此，不建议采用过高的温度来提高镍的回收率[4]。
4。结论
实验证明，采用单阳离子膜电解法处理含镍废水，可以实现镍的沉积，最终实现镍的回收。
作者还利用控制变量法找出电解过程中的不同影响因素。
分析得出以下结论：
（1）采用单阴极膜电解可以取得较高的镍回收率，但随着电解时间的增加，阳极
水池可能会产生Cl2，造成一定程度的环境污染。
电解法有效控制了Cl2生成的问题。
（2）观察不同电解时间的镍回收率，发现电解17小时左右镍的回收率为
因此15至20小时是一个合适的时间范围。
(3)通过对不同电流密度的观察，推翻了镍回收率一定随电流密度的增加而提高的理论。
认为350mA是最合适的电流密度。
（4）实际操作中，温度过高会增加加工成本。因此，35
电解在45°C下进行。
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（5）废水中Ni2+浓度过低时，不宜继续电解。
将原溶液混合、离子富集，然后再次电解。
参考
[1] 唐玉林, 王三帆. 膜电解处理酸性含镍废水研究[J]. 工业用水与废水
水，2004，（3）：38-41。
[2] 张学敏, 王三帆. 膜电解法从电解废渣中回收金属镍的试验研究[J]. 兰州交通大学学报, 2017, 33(5): 475-478.
大学学报，2015，（1）：132-135。
[3] 周建,王三帆,张学敏.离子膜电解回收含镍废水中镍的研究[J].
水处理，2015，（1）：22-25。
[4]蔡伟梅.浅谈电镀企业镍在线回收系统[J].广东化工，2014,(11):
192-193。
-全文完-
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