卷。 2015年4月21号 收稿日期：2015-03-12 修改日期：2015-03-31 基金项目：国家科技支撑计划项目（）； 江苏省科技支撑计划项目（BE）； 江苏省科技成果转化项目（BA） 作者简介：葛明敏（1990），女，江苏连云港人，硕士研究生，主要研究方向为电子废弃物资源化利用； 通讯作者:**法(1965),男,江苏溧阳人,教授,硕士研究生导师,博士,主要研究方向为环境工程和贵金属深加工。 含镍废水隔膜电解回收工艺研究1、2，综合法1、2 * 江苏工程学院化学与环境工程学院，江苏常州； 江苏省电子废弃物资源化利用重点实验室，江苏常州）至：含一定浓度硼酸的含镍电镀废水为阴极液，2%NaOH水溶液为阳极液，阴离子交换膜用作隔膜材料以形成隔膜电解装置。 对含镍电镀废水的回收工艺进行了研究。 考察了电解时间、电流密度、pH值、温度和硼酸浓度对镍回收率的影响。 结果表明，延长反应时间、提高电解温度、提高硼酸浓度有利于提高回收率。 在电流密度300、pH=4、温度35、硼酸浓度25、6小时的最佳工艺条件下，镍的回收率高达96.64%。 所得镍为松枝状结构的电解镍，纯度为94.69%。
关键词：阴离子交换膜； 隔膜电解； 含镍废水图分类号：X71。 文献标识码：A 文章编号：2095-7394（2015）02-0016-07 引言 镍是重要的有色金属战略物资。 我国镍金属年消费量约70万吨，对外依存度高达0%。 因此，对各类含镍废物进行综合利用，不仅可以有效保护环境和生态，对于解决我国镍资源短缺问题也具有重要意义。 电镀工业产生的含镍废水是镍的重要二次资源。 常用的处理方法有化学沉淀、溶剂萃取、离子交换、膜电解、传统电解等。其中，膜电解法与传统电解法相比具有电流效率高、能耗低、选择性高的优点。 在重金属废水等废弃物的无害化处理和资源化利用方面表现出一定的优势。 本文采用纯铜片作为阴极。 以含镍废水为阴极电解液，镀铂钛网为阳极，NaOH溶液为阳极电解液，阴离子交换膜为隔膜材料，组成膜电解系统。 含镍废水通过膜电解回收，可回收具有松枝状结构的镍晶体。 具有回收率高、环境友好的特点，具有一定的推广应用价值。 实验材料实验所用废水由常州某电镀公司提供，镍含量为5g/L； 硼酸、氢氧化钠等化学试剂均为分析纯，江苏强生功能化工有限公司产品； 直流稳压电源为常州百科电子有限公司产品（型）； 实验所用离子交换膜为聚乙烯异相阴离子交换膜，杭州绿禾环保科技有限公司生产，LE等：含镍废水隔膜电解回收工艺研究体积大于1.kg，含水率为30%～45%，膜电阻小于13Ωcm。 该实验方法采用LE型聚乙烯异质阴离子交换膜作为隔膜材料，分隔电解槽的阴极室和阳极室。
采用纯铜片作为阴极，阴极电解液为添加一定量硼酸的含镍废液。 采用镀铂钛网作为阳极，阳极液为2%氢氧化钠溶液。 膜电解实验装置如图1所示，考察了电解时间、电流密度、pH值、温度和硼酸浓度对镍回收率的影响。 利用射线衍射仪对回收的金属镍进行物相分析，利用扫描电子显微镜（SEM）进行表面形貌和能谱分析。 。 通过控制电流密度为300L、pH=4、电解温度为35℃来控制电解时间对镍回收率的影响。考察电解时间对镍回收率的影响，如图2所示。康复率显着提高。 如果继续延长电解时间至6小时，回收率达到96.64%。 如果继续延长电解时间至7小时，回收率变化不大，仅从96.64%上升至97.41%。 这是因为电解反应开始时，溶液中镍离子浓度较高，镍沉积速度较快。 延长电解时间可以显着提高镍的回收率； 随着反应时间的延长，溶液中镍离子的浓度降低。 越低，在相同的电解条件下，镍的析出速度越慢，导致回收率增加越慢。 因此，选择6。电流密度对恢复率的影响。 控制阴极液中硼酸浓度为25L，pH=4，电解温度35，电解时间6h。 考察电流密度对镍回收率的影响，如图3所示。 ，镍回收率达到最大值然后开始下降。 当电流密度为100时，相同电解条件下，增大电流密度有利于提高镍回收率。
电流密度低，阴极极化小，沉积物晶体粗。 随着电流密度的增大，阴极表面生成生长点较多的晶面，表面扩散容易，溶液的电导率增大，离子运动速度加快，阴极化学反应增强，沉积物变细。 当电流密度大于300时，恢复率开始下降。 这是由于阴极表面单位时间内放电离子数量瞬时增加，导致金属离子扩散速率低于沉积速率，阴极析氢严重，电流效率降低； 另外，较高的电流密度会导致溶液中产生少量的OH，与废水中的镍离子反应生成Ni(OH)浓度，导致电流效率和镍回收率降低。 因此，选择最佳电流密度为300。控制pH值对回收率的影响。 控制电流密度为300L，电解温度35℃，电解时间6h。 考察了pH值对镍回收率的影响，如图4所示。可以看出，随着pH值的增加，回收率显着增加。 在pH值下，回收率从39.03%增加到96.64%。 随着pH继续升高，回收率下降至93.79%。 原因是当pH值过低时，电解水的析氢反应主要发生在阴极，增加了H扩散速率，降低了回收率； pH值的提高有利于电流效率的提高。 随着双电层中OH离子浓度的增加，溶液中Ni(OH)2的浓度高于其溶解度。 当pH高于4.时，生成Ni(OH)沉淀并附着在阴极表面，导致电解产物纯度降低和阴极有效面积减少，从而降低电解液的利用率。电流效率。 和回收率。
因此，电解实验pH值的选择对回收率有影响。 温度对回收率的影响。 电解温度影响电化学反应过程并影响沉积物的物理性质。 控制电流密度为300，pH=4，硼酸浓度为25L，电解时间为6h，考察温度对镍回收率的影响，如图5所示。阴离子交换膜最高耐受温度为40℃，因此实验在40℃以下进行。 从图5可以看出，当温度从20℃升高到35℃时，回收率从7.56%提高到96.64%。 当温度为40℃时，回收率降至96.05%。 这是因为提高温度有利于加快电解液的离子迁移速度，增加溶液的电导率，提高电流效率，提高回收率。 如果超过40，Ni会水解，在溶液和沉淀物的界面处容易形成碱性镍盐。 Ni(OH)沉淀会抑制或干扰镍的还原反应。 在较高温度下，镍可以在较低电位下沉淀，但反应受到抑制。 也更快。 考虑到膜的最高温度，选择35℃作为电解温度。 硼酸浓度对回收率的影响工业电解镍生产中，为保证较高的镍沉积率，常采用硼酸作为缓冲剂，使pH值保持在合理的范围内。 研究证实硼酸可以与镍形成复杂的混合物。 该材料可用作均相还原催化剂。 pH=4，温度35，电解6小时。 结果如图6所示。产率从79.9%提高到96.64%。 当硼酸浓度继续增加到30L时，回收率仅从96.64%增加到97.15%，没有明显增加。
添加硼酸可以提高回收率，因为生成的硼酸镍提高了氢气的过电势，减少了氢气的析出，提高了电流的利用率，提高了回收率。 同时，硼酸镍在电解过程中充当均相催化剂，降低镍沉积的过电位。 硼酸浓度小于20L。 通过物相和形貌分析，选择回收镍的最佳硼酸浓度为25，控制电解电流密度为3004，阳极液为2%NaOH。 反应结束后，刮去阴极板上的沉积物，用X射线衍射仪进行分析。 进行衍射分析，在图44.53、51.92和76.53处出现尖锐的衍射峰。 经计算机检索，与单质镍的特征峰一致，证明阴极铜片上析出的物质为单质镍。 阴极沉积物的XRD衍射图谱等：含镍废水隔膜电解回收工艺研究。 在扫描电子显微镜下观察从阴极板上刮下的沉积物。 工作电压为15.kV，放大倍数为300倍和1000倍。 观察其表面形貌呈松树状，排列整齐，结构致密。 如图所示。 喷金SEM能谱分析结果如图9所示。从能谱中可以看出，阴极沉积物中除喷金外，仅含有元素镍，不存在其他杂质。 结论采用阴离子交换膜作为膜材料处理含镍电镀废水，可以有效回收其中的金属镍。 在电流密度300、pH=4、温度35、硼酸浓度25、6小时的条件下，镍的回收率达到96.64%。
XRD和SEM分析结果表明，所得金属镍为具有松枝状结构的单质镍。 参考文献：重金属废水无害化处理技术最新进展[J]. 工业水处理，2009，29(3)：1 -3。 [2] 郭琳，查红平，廖晓刚，等． 化学沉淀法处理电路板厂含镍废水[J]. 环境工程，2011，29(4)：50 -53。 [3]于静，邱海浪，陆腾飞，等.电镀含镍废水的萃取净化研究[J]. 水处理技术，2014，40(4)：43-46。 离子交换法处理含镍电镀废水的研究[J]. 工业安全与环境保护，2013，39(12)：13-15。 离子交换膜电解回收含镍废水中镍的研究[J]. 工业水处理，2015，35(1)：22-25。 [6] R、 等人。 采用田口法从工业废水中回收重金属g学报，2007，126(2)：139 -146。 膜电解处理含铜电镀废水的研究[J]. 电镀与表面处理，2012，34(2)：40-42。 离子膜氯碱技术的发展及建议[J]. 化工进展，2003，（22）：76 离子膜技术在氯碱工业中的应用与发展[J]． 膜科学与技术, 2002, 22(06): 54-57. [10] S、 S、Kumar 使用复合聚苯乙烯的氯化钠