含镍废水处理原理
镍是一种坚硬且耐腐蚀的重金属，常用于电镀行业。 电镀行业产生大量含镍废水，会对环境造成严重污染。 镀镍漂洗废水中含有大量的硫酸镍和氯化镍。 镍化合物能刺激人体的精氨酸酶和羧化酶，引起各种炎症，损害心肌和肝脏。 同时，镍也是一种致癌物质。 因此，探索有效、经济的含镍废水处理方法对于环境保护具有重要意义。
目前，含镍电镀废水的处理方法主要有化学法、离子交换法、蒸发浓缩法、吸附法、膜分离技术和生物法等。
1含镍电镀废水的化学处理
1.1 中和沉淀法
采用中和沉淀法处理含镍综合电镀废水。 利用化学反应使废水中的Ni2+形成氢氧化镍沉淀物，然后通过固液分离装置去除沉淀物，达到去除镍等重金属的目的。 如果用氢氧化钠调节pH值，根据废液中Ni2+的浓度，当pH值>9.2时，Ni2+浓度可降至1.2mg/L； 当pH值调节到10～12时，Ni2+可以更彻底地去除。
1.2 硫化物沉淀法
金属镍的硫化物溶度积比其氢氧化物小，因此硫化物能更彻底地去除金属。 但其处理成本高，硫化处理难度大。 常作为氢氧化物沉淀法的补充方法。
1.3 铁氧体法
铁氧体是一种复合金属氧化物，其通式为A2BO4或，最常见的铁氧体是磁铁矿FeO、Fe2O3或Fe3O4。 废水中的金属离子形成铁氧体晶粒并被沉淀去除。 不同的金属离子有不同的最佳剂量比。 Ni2+与硫酸亚铁的比例为1:2~3（废水含镍30~200mg/L）[1]。 形成的沉淀颗粒较大，易于分离。 不会再溶解，不存在二次污染问题，出水水质良好，能达到排放标准。 缺点是需要较多的NaOH和热能。
为了克服热能消耗和反应速度慢的问题，一种改进的铁氧体法，即GT铁氧体法[2]应运而生。 其原理是：向废水中添加Fe3+，然后将部分含有Fe3+的废水通过装有铁屑的反应塔。 常温条件下，Fe3+在反应塔内与铁屑反应生成Fe2+。 将反应塔内的废水与原废水混合，在室温下加碱几分钟，生成棕黑色铁氧体。
化学处理效果稳定可靠，工艺成熟。 但化学法普遍存在化学品消耗高、处理成本高、产生大量含镍废渣等缺点。 如果处理不当，很容易造成二次污染，无法有效回收镍和水资源。 随着新型沉淀剂的开发、废渣的利用以及与其他技术结合的发展，该方法将得到进一步发展。
2离子交换法处理含镍电镀废水
由于镍盐价格较高，为了节约资源，常采用离子交换法处理含镍废水。 因适合处理低浓度、废水量大的镀镍废水而得到广泛应用。 该方法的主要作用是：（1）去除重金属Ni2+； (2)回收废水中有价值的金属镍； (3)提高水的重复利用率； (4)减少环境污染。 近年来，随着人们对镀镍废水水处理的兴趣日益浓厚，离子交换技术作为电镀废水深度处理的有效方法引起了人们的关注。
2.1 离子交换树脂
处理含镍废水，需要使用阳离子交换树脂进行阳离子的吸附和交换。 为了提高树脂对Ni2+的交换吸附效果，对含镍废水有一定的要求：（1）废水中Ni2+含量应较高，以保证相对于Ca2+有较高的交换电位。 一般废水中Ni2+含量为200~400mg/L。 如果较高，则再生周期短且不理想； (2)注意清洗用水的质量。 如果清洗水中含有大量的Ca2+、Mg2+等杂质，将会极大地影响树脂对水的效果。 为了镍的交换效果，最好使用去离子水作为清洗水。
常用的弱酸阳树脂有凝胶110#、116#、111×22#等，其工作交换容量和再生性能好，选择性高，但机械性能差，树脂膨胀大，价格高。 常用的强酸阳树脂为732#，其化学稳定性和热稳定性好，机械强度高，粒径均匀，阻力小，价格低廉，但交换容量和再生性能较差。
镀镍废水的pH值一般在6左右。为了让阳离子交换后的废水能够作为清洗水回用，出水的pH值不能太低。 因此，无论采用弱酸性还是强酸性阳离子树脂处理镀镍废水，当废水中镍含量超过150mg/L时，都能有效去除废水中的Ni2+、Ca2+等阳离子。 交换处理后的废水无色透明，pH值在6～7范围内，可作为镀镍冲洗水回用。 阳树脂用工业硫酸钠或硫酸钠和氯化钠的混合物再生。 洗脱液含硫酸镍180-200g/L，可直接返回镀镍槽。
EomTH 等人。 采用离子交换技术进行电镀废水处理实验研究。 他们用1.7mg/L的树脂填充柱子，测试结果显示，99%以上的Ni2+被去除。
2.2 磺化煤
磺化煤对Ni2+的渗透吸附量达到29.52mg/g，流出废液浓度为43mg/g时的饱和吸附量为53.82mg/g。 对于含镍5×10-5的废水，动态饱和吸附容量为1.8毫克当量/克。 磺化煤交换器再生采用硫酸作为再生剂回收硫酸镍，并使用磺化煤交换器体积三倍的硫酸进行再生。 再生率大于95%，洗出液中镍浓度为15～20g/L[4]。 磺化煤虽然在交换容量方面不如离子交换树脂，但其主要优点是价格低廉、原料供应方便、生产简单，适合中小型工厂使用。
随着新型大孔离子交换树脂和新型离子交换剂的开发，离子交换技术在镀镍废水的深度处理和高价金属镍盐的回收方面日益显示出其他方法无法超越的优势。 为了提高水循环利用效率并符合排放标准，预计离子交换技术将与微机控制技术相结合，使设备设计更加标准化和自动化，在废水处理领域开创一片新天地。
3、蒸发浓缩法处理含镍电镀废水
蒸发浓缩法是在常压或减压下加热电镀废水，使溶剂水蒸发，浓缩废水的方法。 浓缩液可返回镀槽，蒸发的水蒸气经冷凝回收后可作为清洗水或回收槽补充水。 如果使用得当，可以实现废水“零排放”。 可与离子交换法配合使用。
4、吸附法处理含镍电镀废水
4.1 新型改性沸石
天然斜发沸石经NaOH熔融改性，生产出与天然斜发沸石孔隙不同的新型改性沸石（Na-Y沸石）。 对废水中Ni2+有较高的吸附效率，吸附时间、温度、沸石用量及沸石用量对废水中Ni2+的去除率有一定影响。 在一定条件下，随着Na-Y沸石投入量的增加，废水中Ni2+的去除率也相应提高。 添加0.4%（质量比）的Na-Y沸石，对Ni2+的吸附率达到99%以上[5]； Na-Y沸石经HCl和NaCl混合物洗涤再生后可重复使用。 再生后吸附容量有所下降，但下降幅度并不明显，表明NaY沸石可用于处理实际含镍废水。
4.2 聚季铵盐聚丙烯酰胺
为了开发新型、高效、廉价的吸附材料，以环氧氯丙烷和二己胺为原料合成了聚季铵盐，进而以聚季铵盐和丙烯酰胺为原料制备了新型聚季铵盐。 高分子聚合物吸附剂聚季铵盐聚丙烯酰胺（PQAAM）。
PQAAM吸附剂对Ni2+具有良好的吸附效果。 在20℃、pH=6.0、吸附时间80min的条件下，将浓度为40mg/L的Ni2+溶液用PQAAM吸附剂处理，Ni2+与PQAAM吸附剂的质量比为1:30。 Ni2+去除率达到98%以上。 pH值是影响吸附的重要因素。 pH小于6.0时，不利于吸附，Ni2+去除率小。 当pH>8.0时，吸附效果较好，Ni2+去除率较高。
PQAAM吸附剂对电镀废水中的Ni2+具有良好的吸附效果。 Ni2+24.6mg/L、pH 6.2的电镀废水经PQAAM吸附剂处理后，废水中Ni2+含量低于国家排放标准。 PQAAM吸附剂吸附后，解吸再生后可重复使用。
4.3 腐植酸
以泥炭为原料制备腐植酸树脂。 研究表明，腐植酸树脂对重金属离子Pb、Cu、Ni的吸附形式主要为离子交换吸附和络合吸附。 当废水pH值为5.0～7.0时，Pb、Cu、Ni离子浓度为50mg/L。 腐植酸处理后Pb、Cu、Ni的去除率可达98%以上，处理后的废水接近中性。 Pb、Cu、Ni含量显着低于国家排放标准。
4.4 其他吸附剂
兰州交通大学的马燕飞等人用氢氧化镁处理含镍废水。 测试结果表明，氢氧化镁对Ni2+具有较强的吸附性能，去除率可达99%以上[19]。 北京林业大学胡浩等人利用粉煤灰吸收含镍废水。 试验结果表明，当粉煤灰粒径在300目以上时，去除率达到50%以上。
5 膜分离技术处理含镍电镀废水
膜分离技术作为一项高新技术，以其分离效率高、节能、无二次污染、操作简便、占地面积小等优点，逐渐广泛应用于电镀废水处理。
5.1 反渗透膜技术
20世纪70年代初，反渗透技术开始被引入电镀含镍废水的处理。 由于该技术比较成熟，经济效益良好，因此得到广泛应用。 从“零排放”的角度来看，采用反渗透处理电镀废水是一种理想的方法。 此方法不产生污泥，渗透的纯水可返回清洗槽使用，浓缩液可补充回镀槽。
我国采用反渗透处理含镍废水的方法有两种，一种是单一反渗透处理，另一种是反渗透与离子交换联合处理。 采用单次反渗透处理，处理后的水可继续用于漂洗镀件，不影响漂洗效果。 浓缩液可直接返回镀镍槽，不影响镀件质量。 去除率为：镍95%～99%、SO42-98%、Cl-80%～90%、%，水通量1.67～1.76mL·cm-2·h-1。 采用离子交换-反渗透法，离子交换再生液中硫酸镍浓度高达180g/L。 反渗透装置运行不到1小时即可将再生液浓缩至280g/L。 当操作压力为3.92MPa、流量为25cm/s时，水渗透率达到0.25~0.45t·m-2·d-1，去除率达到97.8%。 反渗透装置出来的浓缩液只需稍作调整即可补充到光亮镍镀槽中，不影响镀件质量，而阳树脂出来的水可返回漂洗，实现“零排放”实现了。
另外，国外采用反渗透-蒸发浓缩联合法处理含镍废水。
采用两级反渗透膜系统处理含镍250-350mg/L的冲洗水，镍截留率超过99.9%。 经过2年多的运行检验，系统运行平稳，各项指标基本达到设计要求，经济效益明显，出水可满足回用要求。
5.2 电渗析法
电渗析也是一种膜技术。 当低压直流电通过废水时，阴离子和阳离子定向移动并选择性地穿透阴阳离子膜，从而使某些区域的电解质浓缩，而在其他区域获得更纯净的结果。 水。
由于要求处理水具有足够的电导率以提高透析效率，因此处理水中的电解质浓度不能太低。 用于处理镀镍清洗水时，要求清洗水中镍盐浓度≥1.5g/L。 电渗析的主要优点是浓液与淡液的浓缩比可达100倍左右，高于反渗透。 浓缩液可在电镀槽中重复使用。 日本等国家对化学镀镍液的再生做了大量的研究。 通过在渡槽旁边设置循环旁路，可以利用电渗析技术连续、选择性地去除化学镀液中的亚磷酸盐和硫酸盐，保持镀速、镀层成分和镀层性能相对稳定。
国内北京某单位试验证明，硫酸镍可回收90%，浓度为80-100g/L，可直接返回镀槽使用。 每回收1kg硫酸镍需耗电1kW·h，设备费用1500元。 一年内可循环使用2次。
电渗析也可以与离子交换结合使用。
6电镀镍废水的生物处理
电镀废水的生物处理主要依靠人工培养的复合功能菌。 该功能菌具有静电吸附、酶催化转化、络合、絮凝、吸留共沉淀、pH缓冲等作用。 废水中的Ni等重金属离子被细菌吸附络合形成簇。 废水经固液分离后可达标排放或回用，而重金属离子则沉淀成污泥。
生物法的优点是：（1）无二次污染，不使用化学品，污泥少； (2)治疗方法简单； (3)综合处理能力强，可对Ni、Cd、Cu、Zn等金属离子进行有效处理； (4)运行成本低。 缺点是功能菌繁殖速度慢，平均需要24小时以上，且处理后的废水虽然达标，但含有大量微生物，限制了回用范围。 详情请参阅更多相关技术文档。
电镀废水的生物处理是一项很有前途的技术。 随着生物工程科学的发展，微生物技术在电镀废水处理中具有广阔的发展前景。 针对目前生物方法存在的问题和工程应用的要求，未来发展应注意以下几点：（1）提高功能菌的反应速率，主要是分离更高效的生物功能菌，筛选更高效的功能菌。生物吸附剂，改善操作条件和工艺，提高功能菌的利用率； (2)降低功能菌的培养成本和培养要求； （三）提高生物处理设施和运行的自动化程度。
7 结论
电镀是工业通用性强、覆盖面广的行业之一。 几乎所有工业部门都有电镀加工。 每年都会排放大量的电镀废水。 重金属离子是电镀废水中的重要污染物。 随着电镀行业的快速发展和环保要求的日益提高，电镀重金属治理开始进入清洁生产技术、总量控制和循环经济一体化阶段。 未来电镀重金属废水处理将突出以下几个方面：（1）实施循环经济，推行清洁生产，提高电镀材料资源的转化率和循环利用率，同时采取全过程控制和综合治理。废水处理，最终实现废水零排放； （二）生物技术发展潜力大； (3)综合集成技术是未来重金属废水处理技术的热点。