微电解法预处理高浓度含镍电镀废水分析
试验探究了微电解处理高浓度电镀废水的效果，考察了pH值、铁碳比、铁碳总投加量及反应时间对镍去除率的影响，试验得到的最佳反应条件为：pH 3、铁投加量60g/L、碳投加量60g/L。反应过程中镍去除率可达64.09%，有效降低了废水中Ni2+的含量，为后续处理奠定了基础。
目前，电镀废水仍然是水环境的主要污染源之一。
电镀废水的污染主要是酸碱污染、部分有机物的污染和重金属污染，其中重金属污染是电镀废水处理的重中之重。镍是最常见的致敏金属，镍进入人体后可引起慢性器官病变，如误服大量镍盐，会出现急性胃肠道刺激症状，出现呕吐、腹泻等，严重者会引起酶系统中毒，甚至危及生命。有些镍化合物，如羟基镍[Ni(CO)4]和镍粉尘等被认为是致癌物，镍被世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）列为公布的39种人类致癌物之一。处理电镀废水的方法很多，按其工作原理可分为物理法、化学法、物理化学法、生物法四类。 微电解是利用金属腐蚀的原理形成原电池来处理废水的一种良好工艺，又称内电解法、铁屑过滤法等。该工艺于20世纪70年代开始应用于废水处理，具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低、操作维护方便等优点。它以废铁为原料，不消耗电力资源，即“以废治废”。近年来，微电解在印染废水、电镀废水、染料生产废水、石油化工废水、煤气洗涤废水等工业废水的处理中得到应用。
1. 实验部分
1.1 基本原理
微电解技术以工业铸铁废料为原料，利用微电池的腐蚀原理引起的电化学、化学和物理反应（包括氧化、还原、置换、絮凝、吸附、共沉淀、过滤等多项原理），去除水中的重金属。其中，氧化还原主反应层是微电解技术的核心。
1.2 水质测定及水质特征
本研究处理的高浓度含镍电镀废水来自青岛某电子公司，随着生产规模的扩大，含镍电镀废水日产量已达800L/天左右，主要成分为NiSO4、Na2(CH)2(COO)2，废水处理投资巨大，但效果不佳，该公司一直在寻找有效解决废水问题的方法，水质数据见表1。
从表1可以看出，电镀废水中Ni2+和CODCr含量均较高，给废水处理带来相当大的难度，要达到《电镀污染物排放标准》（2008年）中镍的最高允许排放浓度0.5mg/L的要求，需要两种或两种以上方法联合使用。
1.3 实验步骤
量取200mL含Ni2+废水于烧杯中，用30%H2SO4溶液调节pH，分别加入活性炭（颗粒）、铁粉，用六通搅拌器搅拌反应一段时间，用30%NaOH溶液调节pH至11，静置，液面分出后过滤，取滤液测定Ni2+含量，计算Ni2+去除率。
根据不同的实验条件，改变体系初始pH、铁碳比、铁碳总投加量及反应时间，探究微电解对电镀废水中Ni2+的去除效果。
2. 实验结果与讨论
2.1反应体系初始pH对Ni2+去除率的影响在固定铁、碳55g/L、反应时间90min的条件下，改变废水初始pH，考察实际废水中pH对Ni2+去除率的影响，结果如图1所示。
从图1可以看出，Ni2+的去除率与pH值密切相关，在pH=3时，处理效果较好，去除率可达55.65%。这是因为较低的pH值会使反应后的絮凝体遭到破坏。同时，pH过低时，H+优先与铁发生反应，使参与微电解反应的铁量减少，酸耗增加，增加处理成本，而且生成的Fe3+也会使处理效果变差。pH过高时，不利于单质铁失去电子促进氧化还原反应，降低去除效果。综合考虑各方面因素，取pH=3作为体系初始pH。
2.2 铁碳比对Ni2+去除率的影响
调节废水初始pH为3.00，反应时间为90 min，固定铁碳总量为110 g/L，改变铁碳比，考察不同铁碳比对Ni2+去除率的影响，结果如图2所示。
从图2可以看出，当铁碳比为1:1时，处理效果最好，Ni去除率为60.83%。当铁碳比较小时，微电解反应和炭吸附为主；当铁碳比较大时，微电解反应和铁置换为主。从图2的趋势可以看出，微电解反应对Ni2+的去除效果比简单的吸附和置换要强。
2.3 总铁碳含量对Ni2+去除率的影响
调节废水初始pH为3.00，反应时间为90 min，固定铁碳比为1:1，改变铁碳总量，考察不同铁碳总比对Ni2+去除率的影响，结果如图3所示。
从图3可以看出，随着铁碳总量的增加，Ni2+的去除率逐渐增大，当铁碳总量投入量增加到120g/L时，Ni2+的去除率变化不大，趋于平缓，因此选择铁碳总量投入量120g/L作为最佳铁碳总量投入量。这是因为碳屑的增加可以增加系统中原电池的数量，提高Ni2+的去除效果和处理速率等。但是铁碳增加到一定量后，反应速率降低，同时废水中Ni2+浓度的降低使得Ni2+更多的以络合物状态存在，影响Ni2+的去除效果。在接下来的实验中，降低废水中有机物含量是提高Ni2+去除效果的有效途径。
2.4 反应时间对Ni2+去除率的影响
调节废水初始pH为3.00，反应时间为90 min，固定铁碳比为1:1，铁碳总量为120 g/L，考察不同反应时间对Ni2+去除率的影响，结果如图4所示。
从图4可以看出，随着反应时间的增加，Ni2+的去除率逐渐增加，当反应时间增加到时，Ni2+的去除率略有增加并趋于平缓，此时Ni2+的去除率为64.09%。同时，反应时间过长，会消耗较多的铁元素，出水含铁量及色度增加，增加后续处理的难度。综合考虑各方面因素，选择合适的反应时间。
3.实验结论
微电解法是目前处理电镀废水受到广泛关注的方法。本试验针对青岛某电子厂含镍电镀废水的特点，采用微电解法进行预处理，研究了初始pH值、铁碳比、铁碳投加量、反应时间四个因素对电镀废水中Ni2+去除率的影响。试验结论为：
（1）微电解法处理高浓度含镍电镀废水效果良好，在初始pH=3、铁屑比1:1、总投加量120g/L、t=的条件下，Ni2+去除率为64.09%，可作为高浓度含镍废水的预处理工艺。
(2)在电镀废水的后续处理中，去除废水中的有机物，特别是易与Ni2+形成络合物的各种电镀添加剂，是提高废水中Ni2+去除率的有效方法。
（3）废水处理技术已趋于成熟，但对污泥的回收利用，特别是电镀废水处理后的污泥中重金属的回收利用尚无可行的技术方法。
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