（潍坊科技大学化学工程与环境学院，山东寿光）近年来，电镀行业发展迅速，已成为我国轻工体系的重要支柱。 但其过程会产生大量废水[1]，约占工业废水总量的百分之十。 一[2]。 电镀废水成分复杂，镍、铜、铬等重金属离子难以净化，对生态环境和人体健康造成极大危害[3-5]。 随着汽车、电子电器、精密仪器等行业的发展，镀镍技术得到了广泛的应用。 但镍金属在环境中难以降解，易在体内蓄积，且具有致癌性[6-7]。 因此，镀镍废水的净化已成为研究热点。 含镍废水的处理方法有离子交换法、物理吸附法、化学沉淀法、膜分离法、生物降解法等[8]，但络合物影响净化效率，且络合物金属离子需要去除。被毁了。 网络处理。 目前多采用高级氧化技术分解络合物[9-11]。 常用的氧化剂包括过氧化氢溶液、O3和过硫酸盐。 通过激发，臭氧和过氧化氢可以在废水中产生羟基自由基。 (OH)，羟基自由基与络合物相互作用，导致络合物氧化分解，使镍离子变成游离态，处理效率高[12]。 但臭氧在水中的溶解度较低，对臭氧的需求量太大。 工业过氧化氢的浓度一般为20%。 处理过程废水量大，处理后能耗高[13-14]。 过硫酸盐的S2O82-经激发可转化为硫酸根（SO4-）。 SO42-比羟基自由基更具氧化性，可以更好地分解络合物[15-17]。
本文以潍坊某工业园区镍含量约35mg/L的酸性电镀废水（pH约为3）为研究对象。 废水中含有大量乙二胺四乙酸（EDTA）、酒石酸、丙二胺四乙酸（PDTA）等添加剂。 它们可以与镍形成稳定的水溶性络合物，使镍的去除过程变得更加困难。 为了回收镍离子，使电镀废水达标排放，采用过硫酸钠热氧化法处理电镀含镍废水。 处理后废水中镍离子浓度可达0.088mg/L，镍离子去除率达99%以上。 ; 分析了其作用机理，讨论了过硫酸钠投加量、反应温度、反应时间和氢氧化钠投加量对废水中镍离子浓度的影响； 采用响应面法进行工艺设计，得出最佳工艺路线。 为产业化提供理论基础。 实验 1.1 实验仪器和药物 过硫酸钠（AR）由天津大茂化学试剂有限公司提供，氢氧化钠（AR）由天津科美欧化学试剂有限公司提供，超恒温水浴锅（DC -1006）由杭州蓝天仪器有限公司提供，循环水真空泵（SHZ-DIII）由上海宇华仪器有限公司提供，等离子体发射光谱仪（）由北京众和提供美通股份有限公司提供，pH计（PH700）由该公司提供的上海默西科学仪器有限公司提供。 1.2实验过程：取一定量的电镀废水。 测得废水中镍离子初始浓度为35.24mg/L。 将150mL废水加入三颈烧瓶中。 将恒温水浴温度设置为70℃。 开始搅拌。 温度稳定后，加入0.8过硫酸钠，搅拌控温反应60分钟。 冷却后，加入0.5mL质量分数30%的氢氧化钠溶液，搅拌反应30分钟，减压过滤，滤饼干燥后进行下一步，用等离子体发射光谱仪测定。滤液中镍含量为0.089mg/L。
1.3反应机理当废水中加入过硫酸钠时，过硫酸钠在水中会分解产生硫酸根（SO4-）、SO42-等，但其分解速度较慢，如下式（1）所示，当加热时 在这些条件下，过硫酸根离子中的 OO 键加速断裂，促进 SO4- 的生成（方程式 2）。 SO4-具有极强的氧化性，能氧化分解络合物，使重金属离子变为游离态。 但温度太高会产生过多的SO4-，SO4-会相互猝灭（式（4）和式（5）），活化基团减少，导致分解效率下降。 废水中的酒石酸、乙二胺四乙酸等在SO4-和OH的氧化作用下最终分解为二氧化碳、氮气和水（式（6）和式（7）），并释放出络合的镍离子。 通过化学沉淀除去(式(8))。 单因素实验与分析 2.1 反应温度对镍离子浓度的影响 为了探究反应温度对处理后废水中镍离子浓度的影响，向烧瓶中加入150mL废水，设定恒温水浴温度。分别为 50、60、70 和 80。 过硫酸钠用量0.8g，反应时间60min，30%氢氧化钠溶液用量0.5mL。 真空过滤后，测量滤液中的镍离子浓度。 结果如图1所示。反应温度对镍离子浓度的影响图。可以看出，随着反应温度的升高，废水中镍离子的浓度迅速降低，表明随着温度的升高，废水中镍离子的浓度迅速降低。过硫酸根离子中OO的裂解速度加快，生成SO4-的速度加快，与配合物的接触概率加快，分解速度加快，镍离子浓度迅速下降，在70℃时达到最低值。再次，镍离子浓度呈现缓慢上升的趋势，这可能是由于温度过高所致。 ，SO4-含量变大，SO4-之间发生相互猝灭，导致氧化效率下降。
因此，最佳反应温度为70℃左右。 2.2过硫酸钠用量对镍离子浓度的影响。 为了探究过硫酸钠投加量对处理后废水中镍离子浓度的影响，在烧瓶中加入150mL废水，恒温水浴温度设定为70℃，过硫酸钠投加量添加过硫酸盐分别为0.4g、0.6和1.0g，反应时间为60min，30%氢氧化钠溶液添加量为0.5mL，真空过滤后，测定滤液中镍离子浓度，如图2所示。过硫酸钠投加量对镍离子浓度的影响如图所示。可以看出，废水中镍离子浓度随着过硫酸钠投加量的增加迅速下降，并趋于平稳。 添加量超过0.8后，镍离子的浓度几乎不再变化，表明过硫酸钠的最佳添加量为0.8左右。 2.3 反应时间对镍离子浓度的影响 为了探究反应时间对处理后废水中镍离子浓度的影响，向烧瓶中加入150mL废水，恒温水浴温度设定为70℃，过硫酸钠的添加量分别为0.8g。 设置反应时间为40min、50min、60min、70min，加入0.5mL 30%氢氧化钠溶液。 真空过滤后，测量滤液中镍离子浓度，如图3所示。可以看出，随着反应时间的增加，镍离子浓度呈现下降趋势。 当反应时间增加到60分钟时，废水中镍离子的浓度不再发生变化，表明最佳反应时间在60分钟左右。 继续延长反应时间对镍离子有负面影响。 浓度影响不大。
2.4 氢氧化钠用量对镍离子浓度的影响。 为了探究氢氧化钠投加量对处理后废水中镍离子浓度的影响，在烧瓶中加入150mL废水，恒温水浴温度设定为70℃，氢氧化钠投加量加入过硫酸盐0.8g，反应时间60min，加入30%氢氧化钠溶液，用量分别为0.3mL、0.4mL、0.5mL、0.6mL。 真空过滤后，测量滤液中的镍离子浓度，如图4所示。 离子，可以看出，随着氢氧化钠溶液用量的增加，镍离子的浓度降低。 当氢氧化钠溶液用量超过0.4mL时，镍离子的变化趋于平缓。 超过0.5mL后，镍离子浓度没有变化。 再次发生变化，稳定在0.088mg/L左右。 废水的pH值接近7，继续增加氢氧化钠投加量会提高废水的pH值，因此氢氧化钠溶液的最佳投加量为0.5mL。 3 响应面法设计与分析 3.1 实验设计与模型分析 在单因素实验的基础上，利用 10.0 软件对反应温度、反应时间和过硫酸钠用量 3 个因素进行响应面设计[18-19]，根据对设计的因素组合进行实验，实验结果如表1所示。分析了模型的可信度和各影响因素。 模型的方差和F值如表2所示，其中：A代表反应温度； B表示反应时间； C代表剂量； Y表示镍离子的浓度。
实验设计计划和结果 Tab. 模型 根据表 1 的实验因素设计和实验结果，采用最小二乘法拟合本实验的模型方程： 根据表 2 模型方程的分析可知，F 值可衡量显着程度的影响，模型方程的F值为48.08，对应的P值为0.0003，表明设计的模型具有较高的显着程度。 模型中的各个因素中，B、C、AB、A2和C2值（F=252.19）最大，其次是B反应时间，最后是A反应温度，表明在设计范围内在影响因素中，过硫酸钠用量的变化对镍离子浓度的影响最大。 比较各因素的两两交互作用，模型中AB值均小于0.05，AC和BC均大于0.05，说明AB交互作用影响显着，AC和BC交互作用影响不显着。镍离子浓度的影响。 效应的等值线图和响应面图如图5至图7所示。从图5(b)-7(b)可以看出，等值线为近似椭圆，在相应的响应面中表现为凹面。由图可知，各影响因素的变化趋势与单因素实验一致，且在相应方向上存在明显的最小值点，实验存在最优值。 反应温度A和反应时间B之间的相互作用对镍离子浓度的影响YFig. 反应温度A和过硫酸钠用量C之间的相互作用对镍离子浓度的影响YFig. 反应时间B和过硫酸钠用量C对镍离子浓度Y的影响 镍离子浓度Y的影响 图3.2 最佳工艺条件和验证过程的理论最佳条件可以通过求解模型方程得到。 当A=70.24 B=64.48min、C=0.78时，计算出镍离子浓度的理论值。 Y=0./L。
为了验证模型的准确性，A=70，B=65 min，C=0.79 g，进行3次平行实验，得到镍离子浓度为0.0882 mg/L。 实验值与理论计算值一致。 高，说明模型可信度高。 结论本文研究了过硫酸钠热氧化法处理电镀废水的工艺。 采用加热方法促进过硫酸钠中OO键的断裂，加速硫酸根（SO4-）的生成，使其攻击酒石酸和乙酸。 采用二胺四乙酸等络合剂，使镍离子以游离状态存在于废水中，然后采用化学沉淀去除镍离子，达到处理目的； 采用单因素法考察了反应时间、反应温度、过硫酸钠投加量以及氢氧化钠投加量变化对废水中镍离子的影响。 在此基础上，对响应面法进行优化，得到最佳工艺条件：当废水量为150 mL时，反应温度为70 ℃，反应时间为65 min。 ，过硫酸钠投加量0.79 g，30%氢氧化钠溶液投加量0.5 mL，处理后废水镍离子浓度0.0882 mg/L，低于0.1 mg/L，符合GB 21900-2008 《电镀行业污染物国家排放标准》。-全文结束-