电化学联合工艺实现含镍废水的资源化研究

概括：

为了同时实现镍回收和水回用，本文系统研究了电解-电渗析-电去离子组合工艺处理含镍废水。电解适用于处理高浓度重金属废水，可回收高纯度重金属，但出水水质较差，难以达到排放标准；电渗析对低浓度重金属废水有良好的浓缩效果，但浓缩水需要进一步处理；电渗析离子技术广泛应用于超纯水制备领域，可以产生高质量的出水。其在重金属废水处理中的应用是当前的研究热点。电解-电渗析-电去离子联合工艺结合了电解、电渗析和电去离子技术在重金属废水分处理中的优点，同时克服了各自的缺点。三者优势互补，实现镍回收和水净化。回收。本文以模拟含镍废水为研究对象，探讨采用电解-电渗析-电去离子组合工艺实现含镍废水水处理的可行性。重点研究了电压、进水Ni2+浓度、pH值、H3BO3添加量等因素对电解回收镍的影响，以及电压、进水Ni2+浓度等主要操作参数的影响。电渗析和电去离子的水和进水流速。浓度的影响。处理效果主要通过Ni2+回收率、能耗和出水中Ni2+浓度等指标来衡量。电解实验结果表明，电压对回收率有显着影响，镍的回收率随着电压的增加而增加；添加硼酸可以促进镍的沉积；给水中Ni2+浓度和pH值对镍回收率无明显影响。。

增加硼酸的添加量和给水中Ni2+的浓度有利于降低能耗。各因素对出水Ni2+浓度的影响为：初始浓度>电压>硼酸>pH。最佳电解操作条件为：电压4V、进水Ni2+浓度/L、硼酸添加量18g/L、pH 4。在此条件下进行静态电解实验。 8小时后，出水Ni2+浓度为119.66mg/L，Ni2+回收率为88.22%，回收每公斤镍能耗为49.9kWh。控制进水流量为20mL/min，进行动态电解实验。 90分钟后，镍浓度从1/L降至350mg/L，相应回收率为65%，每回收1公斤镍能耗为25.70kWh。电渗析实验结果表明，各参数对淡水浓度的影响为：电压>进水浓度>流量；对镍去除率的影响为：电压>流量>进水浓度；对能耗的影响为：电压>流量>进水浓度。电渗析的最佳电压范围为30~45V。进水中Ni2+浓度不应大于400mg/L，流量控制在4~6L/h之间。优化运行参数后，平均Ni2+去除率在91.65%以上，淡水中Ni2+浓度可降至10 mg/L以下。电渗析淡水可采用电去离子技术进行深度处理，将Ni2+浓度降至1mg/L以下。。如果浓水中的镍浓度在1/L以上，则可以通过电解回收浓水中的金属镍。

电去离子实验结果表明，当电压在5～40V之间变化时，EDI出水中Ni2+浓度在60分钟后趋于稳定。最佳电压为25V。此时浓水浓度最大，为142.64 mg/L；淡水浓度最小，为5.41 mg/L。当淡水流量在5～25L/h之间变化时，EDI出水中Ni2+浓度随后趋于稳定。淡水和浓水的浓度都随着流速的增加而增加。淡水和浓水中Ni2+的浓度随着进水流速的增加而增加。采用EDI处理浓度低于45mg/L的含Ni2+废水。淡水中Ni2+浓度在0～0.9mg/L之间，可满足排放标准（1mg/L）。电解-电渗析-电去离子联合工艺实验结果表明，该电化学联合工艺可以从含镍废水中回收99%以上的镍；出水Ni2+浓度低于1mg/L，水回用率几乎可以达到100%。 SEM观察表明所获得的镍沉积层具有多孔结构。对镍沉积层进行EDX分析发现镍纯度高达93.93%。电解-电渗析-电去离子联合工艺采用工艺内浓水和淡水循环，拓宽了废水处理浓度范围：不仅可以处理低浓度含镍废水，还可以处理高浓度含镍废水，或可同时处理高、低浓度含镍废水。该工艺处理含镍废水，不仅同时实现镍回收和水循环利用，而且不会造成二次污染。真正实现含镍废水“零排放”，可带来巨大的环境效益和经济效益。。本研究中使用的废水是由自来水和六水硫酸镍制备的模拟含镍废水。成分比较单一。但实际废水中往往含有多种离子，增加了处理难度。处理实际含镍废水时如何提高镍的回收率和纯度，以及如何利用该工艺处理其他单种或多类重金属废水，是今后仍需研究的问题。

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