含镍废水处理及回收镍的研究进展_胡元钧
科技信息开发与经济2007年17期21号目前，工业生产镍产品过程中产生的镍废水量很大。镍污染属于重金属污染，在自然环境中很难降解为无害物质，如果将废水直接排放，不仅严重污染环境，而且造成镍资源的浪费。因此，对含镍废水进行处理和回收利用十分必要，一方面可以保护环境，另一方面可以给企业带来一定的经济效益。目前已成功开发出许多处理和回收含镍废水的方法，包括化学沉淀法[1]、离子交换法[2]、蒸馏法和反渗透法[3]、扩展阴极电解法[4]等，但1膜分离膜分离技术由于其高效、快速、选择性强等特点，自发明以来得到了迅速的发展。采用乳化液膜法处理含镍废水在经济性和技术可行性方面有着很好的前景[以TBP为载体，煤油为膜溶剂，1.0 mol/L处理含镍废水（质量浓度小于100 mg/L），工艺简单，分离速度快，萃取率可达96%以上，完全可以满足处理回收的要求，且重复使用后液膜性能未发现明显变化。
湖南湘潭大学冯敬远对镍生产过程中含镍废水的处理进行了研究，在对废水进行离子交换处理之前，先使用无机膜进行过滤，有效地防止了杂质对树脂的影响，回收的镍离子可直接返回生产工序使用，使镍得到循环利用。欧阳申耕等人对湖南电子材料厂含镍废水采用中和沉淀法处理的方法进行调整，采用无机膜处理含镍废水，经过中试和半工业试验发现，无机膜分离技术处理含镍废水是可行的，具有流程短、占地面积小、操作简单等特点，排放废水中镍含量可达到国家环保标准，最大程度解决了工厂废水排放造成的局部环境污染问题。含镍废水预处理后，氢氧化镍悬浮物不需要再进行沉降，直接通过无机陶瓷微滤膜进行浓缩分离。浓缩液经过滤、硫酸转化后可直接作为硫酸镍溶液循环使用直至电镀生产工序，提高了资源的利用率。同时，该技术也为其他重金属氢氧化物的分离提供了一定的实验研究基础和经验。5]。兰州铁道学院刘飞文等[6]采用新型表面活性剂L以氨水为内相分解剂，制备了液膜113，并将其用于海面[7]。[8]2生物法处理重金属废水，近年来才有针对[铬废水的报道，现已向着镍、铜、镉等重金属的处理方向发展。
其原理是通过细菌将有毒重金属还原成低毒的沉淀物。中石化巴陵分公司舒浩华[采用此法后，出水中镍离子浓度很低，可以达到排放标准。1997年西南航空维修公司与中科院成都某所合作对废水进行处理[通过化学转化、络合、絮凝、共沉淀和pH值铜等二价离子被细菌吸附络合，经固液分离后，废水达标排放或回用，重金属离子则沉淀成污泥。废水的生物处理与化学沉淀十分相似，只是用生物菌代替化学药剂。生物法中功能菌对金属离子的富集程度较高，从而减少污泥的产生。但功能菌的繁殖速度较慢，平均需24小时以上，处理后9]。最初仅用于处理含镍废水。10]等人采用趋磁细菌-磁场处理含镍废水，研究发现构建废水处理的生物方法(静电吸附、酶催化和缓冲)后，重金属镍、铅、11]被去除。通过功能菌的作用(废水虽然达标，但仍有大量微生物存在，只能用于菌种制备或冲厕，不能重新用于工业生产。3 新型电解方法3.1膜电解膜电解是利用离子交换膜将电极与溶液隔开，选择性地让部分溶质透过离子交换膜迁移，从而实现人为控制电极反应类型和程度，获得常规电解难以达到的反应效果。
兰州交通大学唐玉林对废水处理进行了研究，对比了不同膜组合的效果和优缺点。研究发现，膜电解可以克服常规电解回收镍时由于pH升高而在阴极上产生大量沉淀，影响镍的纯度和回收率的问题。同时可以有效缓解阴极氢气的析出，从而提高电解的电流效率。采用双膜三室装置对Ni2+的去除率低于单膜两室装置，在与其他工艺配合使用或用于特殊工艺时，可考虑使用中间室的产物。在单膜两室装置中，常见的单阴离子膜装置优于单阳膜装置，但必须克服氯对阴离子膜的强氧化性。 3.2双相电解质电解在纯废水组成的单相电解质中添加两种与废水不相容但又有一定相互作用的其它电解质，可以大大增强介电电导率和放电离子的供给，从而提高电解过程的电流效率，降低能耗。天津大学化学系刘淑兰等人以阳离子交换树脂与苯乙烯和含镍废水的混合物作电解试验，发现槽电压明显下降。其原因可能是离子交换树脂中可移动离子浓度较高，而阴阳离子之间填充的颗粒形成离子导电网络，其电导率远高于低浓度Ni2+废水，从而增加了电解槽中阴阳离子之间的总电导率，降低了槽电压。但这种情况只有当废水中镍离子浓度很低时才会出现。
研究人员还发现，在同样的电流密度下，双相电解质电解的电流效率和镍析出速度明显高于单相电解质。其主要原因是阳离子交换树脂的存在，使阴极表面液层中Ni2+的浓度增加，从而加速了镍的析出速度，导致电流效率高，能耗降低。 3.3 内电解法 内电解法一般利用铁屑和活性炭组成原电池，污染物在正负极上发生化学反应，结合原电池本身反应产生的Fe的氧化还原、絮凝和吸附作用，达到去除污染物的目的。内电解法可以降低废水的COD，提高其可生化性。中科院大连化学物理研究所利用内电解法处理含镍、镉、铅、铜等污染物的废水。处理后的金属离子浓度可为几十毫克/升至几百毫克/升，处理后的水质可达到国家排放标准。内电解处理废水不消耗能源，处理成本低，但其缺点是速度慢、受高pH影响，反应柱易堵塞，难以处理高浓度废水。3.4微电解微电解技术以工业铸铁屑为原料，利用微电池在直流电场力作用下，由腐蚀原理引起的电化学、化学和物理反应(包括氧化、还原、置换、絮凝、吸附等)[12]。在常规电解方法的基础上，采用膜电解处理含镍废水，但可考虑去除率，必要时可利用单阳离子膜的抗氧化作用[13]。在同样的条件下发现，第二相电解质阳离子交换树脂的存在使得2+、H2、Fe(OH)2等物质的值[14]影响值 文章号：1005-6033(2007)21-0155-02收稿日期：2007-04-09含镍废水处理及镍回收研究进展 胡元军 (赣州鸿飞钨钼材料有限公司，江西 赣州) 关键词：含镍废水处理；回收利用；膜分离 中图分类号：X703 摘要：从膜分离、生物法及新电解法三方面对含镍废水进行净化及综合回收 文献代号：A155