常温中和铁氧体法处理低浓度含镍废水的研究.pdf
NG,,,,,,（，rsity，，China）中和铁氧体法在室温下处理低浓度含镍废水的研究李景红，东北电力大学化学工程学院，吉林市，中国摘要]实验研究了室温下中和铁氧体低浓度镍盐生产废水处理的工艺条件。试验结果表明，pH调节剂处理效果最好，pH值为8.5~9.0，室温为n（Fe3+）n（Fe2+）=1.51，n（Fe2+）n（Ni2+）=121，搅拌时间为15min。镍去除率达到98%以上，处理废水中Ni2+质量浓度达到0.20mg/L以下，达到国家排放标准。关键词]铁氧体法;生产废水;镍中图分类号]X703.1产品编号]1005-829X（2008）08-0025-：，n（Fe3+）n（Fe2+）=1.51，n（Fe2+）n（Ni2+）=121，，pH8.5-9.0，-lator.in.Ni2+ove98%.2+.20mg/L..：;;吉林省某大型企业依托得天独厚的镍矿资源，生产硫酸镍、氯化镍等重要工业原料，为国民经济发展做出了突出贡献。
在镍盐生产过程中，公司产生大量含镍废水，镍含量低但不符合排放标准。针对生产废水，笔者对实际废水处理工艺进行了研究。离子交换法和反渗透法是处理低浓度重金属废水最有效的方法[1,2]，但这些工艺价格昂贵，适用于实际生产废水的处理。近年来，我国对铁氧体法去除废水中重金属离子的研究较多，研究了常温下处理低浓度含镍生产废水的氧气法，并首次研究了调节剂的使用，并取得了良好的效果。由于大量低浓度重金属废水的处理比高浓度重金属废水的处理难度更大，本研究为低浓度重金属废水的处理开辟了良好的前景。室温中和铁氧体法处理低浓度含镍废水的原理是Fe3+、Fe2+和少量其他二价或三价MFeO4组成，为尖晶石状立方晶体结构[7]。室温下中和铁氧体法是在室温下向含镍废水中加入Fe3+和Fe2+盐，搅拌后加入碱，调节pH值为碱性，可形成黑色磁性镍铁氧体。实验部分2.1工艺路线，室温中和铁氧体工艺流程，见图2.2废水，某镍企业生产硫酸镍废水。废水水质：pH=6.37;Ni2+浓度为11.2 mg/L。
感官：清澈，略带绿色。工业水处理.28No.8Aug.，.3 仪器和制药仪器： 721 分光光度计（上海新茂仪器有限公司）往复式水浴恒温振荡器（金坛市正基仪器有限公司）药物：，，是纯粹的分析。用于实验的水是去离子水。2.4 实验步骤 100mL镍盐生产废水，按一定比例向废水中加入一定量的Fe2+和Fe3+，加入溶液搅拌均匀后调节pH值，在恒温水浴中摇匀，温度为20个大磁铁）静置10min，取上清液，用分光光度法测定镍浓度， 并计算废水中镍的去除率[8]。镍去除率=废水中C0-%Ni2+浓度，mg/L;处理废水中C1-Ni2+浓度，mg/L。 结果与讨论 3.1 Fe2+和Fe3+物质数量比的影响：在铁素体中，Fe2+和Fe3+以一定量比例储存在某种物质中，只有Fe2+和Fe3+才能在一定比例的物质下形成铁素体。笔者可以看出，在上述实验条件下，Ni2+的去除率非常高，但只有当n（Fe3+）n（Fe2+）=1.51和1.751时，才能产生良好的铁氧体，即磁性强且易沉降的颗粒物析出成黑色。
n（Fe3+）n（Fe2+）=1.51Ni2+的去除效果最好，去除率为98.67%。笔者认为，n（Fe3+）n（Fe2+）=1.51而不是理论值最多的可能是实验使用振荡搅拌来减少溶解氧n（Fe3+）n（Fe2+）对Fe2+的氧化。3.2 pH的影响溶液为pH调节剂，121，n（Fe3+）n（Fe2+）=1.51，恒温振荡15min条件下温度为20，不同pH测量的实验结果表明，pHNi2+的去除率影响较大。pH值8.50时，所得沉淀物为黑色铁素体。pH值越高，Ni2+的去除效果越好，考虑到pH值过高，因此将处理成本确定为8.5~9.0的最佳pH值。3.3 Fe2+与Ni2+的数量比的影响 在适宜条件下，Ni2+占据Fe2+的晶格形成复合铁氧体，Ni2+从水相转移到固相，从废水中除去。由于废水中Ni2+含量低，添加的Fe2+过少会形成大量的铁素体沉淀。实验中，在pH=9.0、n（Fe3+）n（Fe2+）=1.51、恒温振荡15min条件下，温度为20，研究了不同n（Fe2+）n（Ni2+）Ni2+的去除率，实验结果见表，n（Fe2+）n（Ni2+）越高， Ni2+的去除率越高，n（Fe2+）n（Ni2+）121形成的析出物为铁素体。
当n（Fe2+）n（Ni2+）=+的去除率为98.67%时，出水符合排放标准。进料比继续增加，Ni2+去除率无明显提高。为了降低废水处理成本，选择了最优的n（Fe2+）n（Ni2+）=121。3.4 在pH=9.0、n（Fe3+）n（Fe2+）=1.51、n（Fe2+）n（Ni2+）=121的条件下，研究了不同温度下Ni2+的去除率，实验结果表明，温度对铁氧体的形成和Ni2+的去除效果有影响。在20~40时可形成黑色铁氧体沉淀，Ni2+的去除效果非常好。温度：50 沉淀： 温度对处理效果的影响： 实验编号： 温度：20 30 40 50 60 70 80 Ni2+去除率/% 98.23 98.67 98.45 94.37 92.58 90.62 90.07 沉积物颜色 pH值对处理效果的影响 实验编号 pH6.60 7.30 8.01 8.34 8.50 9.37 9.87 10.10 10.56 Ni2+去除率/% 69.53 91.15 93.76 96.37 98.27 98.75 98.96 99.02 99.08 沉积物颜色 141 Ni2+去除率/% 90.23 91.57 93.62 98.67 98.85 沉积物颜色 Fe2+ 的影响和 Ni2+ 质量比对处理效果的影响 工业水处理 2008- 08， 28（8） 实验研究 Fe3+ 和 Fe2+ 物质的数量比对处理效果的影响 实验编号 1.2511.51 1.751 2.2512.51 Ni2+ 去除率/% 94.57 96.68 98.67 97.21 97.03 96.85 96.52 沉积物颜色 棕黑色 棕黑色 棕黑色 26 棕色物质。
笔者认为，由于Fe2+在较高温度下容易被氧化，沉淀成Fe3+的氢氧化物大部分被沉淀，沉淀的水分沉降缓慢。由于加热需要耗能大，最佳温度条件选为20 3.5搅拌时间pH=9.0、n（Fe3+）n（Fe2+）=1.51、n（Fe2+）n（Ni2+）=121、恒温20的影响，研究了不同搅拌时间下Ni2+的去除率，实验结果见表 实验结果表明，搅拌时间对铁氧体的形成有影响。Ni2+的去除率，当搅拌时间为15 min时，形成易于沉降的黑色铁氧体沉淀，镍去除率也很高，这种选择的最佳搅拌时间为15 min。 3.6 含镍废水处理研究 根据工艺条件实验，确定含镍废水处理的最佳技术条件如下： 溶液pH调节剂，室温20 pH=9.0，n（Fe3+）n（Fe2+）=1.51，n（Fe2+）n（Ni2+）=121，搅拌时间15 min。实验结果表明，在最佳工艺条件下，含镍废水的处理效果稳定，出水镍含量达到废水排放标准。实验确定，室温下中和铁素体处理低浓度镍盐生产废水的最佳工艺条件为：溶液为pH调节剂，pH为8.5~9.0，n（Fe2+）n（Ni2+）=121，n（Fe3+）n（Fe2+）=1.51，温度20，搅拌时间15 min。
实验结果表明，可以替代NaOH的pH调节剂，降低废水处理成本。Ni2+去除率达到98%以上，出水镍含量达到废水排放标准。该工艺具有易沉降、易分离、处理工艺时间短、工艺简单等特点，是值得大力推广的低浓度含镍废水处理工艺。北京： 化学工业出版社， 2002： 重金属废水处理技术研究进展 （综述） 习联合大学学报， 2003， 6（2）：55-59