除镍离子交换树脂法去除电镀废水中的镍

日期: 2024-06-06 13:07:27|浏览: 112|编号: 72139

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除镍离子交换树脂法去除电镀废水中的镍

镀镍是一种常用的表面处理工艺,广泛应用于电子、汽车、机械等行业。含Ni2+的废水对人体健康和生态环境有严重的危害。常见的处理方法有化学沉淀法、真空蒸发回收法、电渗析法、反渗透法和离子交换树脂吸附法。化学沉淀法虽然成本低,但产生的固体废弃物需二次处理;真空蒸发法能耗较大;电渗析法和反渗透法设备投资和能耗较大,且存在膜污染问题。可见,现有的含镍废水处理工艺各有优缺点。

离子交换技术是对现有含镍废水处理工艺的完美升级,具有出水水质好、有用物质可回收、适合处理浓度较低、废水量较大的镀镍废水等优点,得到广泛的应用。

采用离子交换法处理镀镍废水的优点:

1、高效除镍达标:去除重金属镍离子,满足国家排放指标要求

2. 资源增值:从废水中回收有价值的镍金属

3. 循环利用:提高水的循环利用率,节约水资源

4.节能环保:减少环境污染

随着人们越来越认识到镀镍废水处理的资源价值,离子交换技术作为电镀废水深度处理的有效方法逐渐受到重视。

原则:

离子交换树脂是一种具有三维结构的不溶性高分子化合物,其功能基团能与水中的离子进行交换。镀镍废水中的Ni2+离子被阳离子交换树脂吸附。所用的树脂一般可为弱酸阳离子树脂。当用弱酸阳离子树脂进行交换时,通常将树脂转为Na型。当含Ni2+废水流经Na型弱酸阳离子树脂层时,发生如下交换反应:

2R-COONa+Ni2+→(R-COO)2Ni+2Na+

水中Ni2+被吸附在树脂上,树脂上的Na+进入水中,当整个树脂层与Ni2+交换达到平衡时,用一定浓度的HCl或H2SO4进行再生,发生如下反应:

(R-COO)2Ni+H2SO4→2R-COOH+NiSO4

此时树脂为H型,需用NaOH转化为Na型,反应如下:

R-COOH+NaOH→+H2O

然后树脂即可重新投入运行,进入下一个循环,废水经处理后返回清洗槽回用,洗脱得到的硫酸镍经净化后返回镀槽使用。

工艺方案演示:

树脂选择

目前,能处理含镍废水的树脂有很多种,其性能和特点各有不同,选择合适的树脂是工艺中的一大难题。在可用于处理含镍废水的树脂中,弱酸性阳离子交换树脂(又称螯合树脂)较为常见,强酸性阳离子树脂也能吸附镍离子,但该类树脂易受含镍废水中盐、钙、镁的影响。因此,工厂多采用交换容量大、交换速度快、易再生、机械强度高、膨胀小的弱酸性阳离子树脂(螯合树脂)。

树脂预处理

除镍螯合树脂在工厂已活化并转化成钠型,使用前只需用清水冲洗至pH值为9左右即可。

离子交换处理镀镍废水以前主要是固定床双柱串联工艺,近年来已发展为移动床镀镍废水处理,就如同移动床镀铬废水处理一样,其功能越来越齐全,占地面积也越来越小。为防止饱和树脂放出再生后影响废水的交换,设备上设有备用树脂槽。该设备功能齐全,操作方便。设备包括水泵、流量计、过滤器、气泵、树脂再生系统及电源控制部分。

废水处理工艺

1、废水交换:

工作时,水泵将废水池中的含镍废水抽入滤池,废水从滤池出来后经流量计流回交换柱,交换柱顶部出来的水即为去除Ni2+离子后的水(可根据具体设计工艺要求顺流或逆流供水)。反应如下:

2R-COONa+Ni2+→(R-COO)2Ni+2Na+

离子交换树脂去除电镀废水中的镍

2、废水处理工艺:

当水中各种阳离子的浓度相同时,弱酸性螯合树脂对阳离子的交换顺序为:

Cu2+>Pb2+>Ni2+>Co2+>Cd2+>Fe3+>Mn2+>Mg2+>Ga2+>>Na+

离子交换树脂去除电镀废水中的镍

3、树脂再生:

再生时,由于树脂收缩膨胀率较大,即树脂吸收饱和Ni2+后,体积会收缩30-40%,当树脂再生转化为Na+型时,又会恢复到原来体积。树脂再生时,先用2倍于再生树脂体积的H2SO4或HCL溶液(3%-5%)进行逆流再生,直接循环再生反应如下:

(R-COO)2Ni+2H+→+Ni2+

待树脂充分再生后,用水冲洗,再用2倍再生树脂体积的4%-5%NaOH溶液流过树脂,使树脂转变为钠型(转变为钠型后,Ni2+容易吸附交换,交换容量较大),转变后的树脂体积将增大30%以上,此时再用软水(或纯水)对树脂进行充分冲洗(约为树脂体积的2倍),至此,废水处理及树脂再生的全过程就完成了。

树脂的操作再生是顺流还是逆流?一般是顺流操作,逆流再生,清水反洗。操作方式可根据实际工艺确定。

操作模式:

随着新型大孔离子交换树脂及离子交换连续工艺的不断涌现,离子交换技术在镀镍废水深度处理、高价镍盐回收方面日益显示出其它方法无法比拟的优势。为提高水的重复利用率,满足日益严格的排放标准,预计离子交换技术将与微机控制技术配合使用,使设备设计标准化、自动化,开创废水处理领域的新格局。

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