申请日期：2017.06.21
公佈（公告）日期：2017.11.17
IPC分类号/755
概括
本发明涉及一种活性炭吸附镀镍废水制备镍基催化剂的方法，包括以下步骤：将活性炭经酸碱改性后，加入到预处理至合适浓度的镀镍废水中，通过调节废水pH值和吸附时间使活性炭充分吸附镍离子，吸附完成后进行固液分离，再将固体物质煅烧还原即得催化剂。与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过改性活性炭吸附镀镍废水制备镍基催化剂，实现了废水中镍离子的回收再利用，同时避免了吸附材料中含有镍离子对环境造成的二次污染。
索赔
1.一种利用活性炭吸附镀镍废水制备镍基催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：将镀镍废水预处理至镍离子含量为300个/L，将改性活性炭以5-20g：1L的投料比加入到预处理后的镀镍废水中，调节溶液pH为碱性，吸附充分后进行固液分离，分离出的固体物质经煅烧、还原后即得镍基催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种利用活性炭吸附镀镍废水制备镍基催化剂的方法，其特征在于：所述镀镍废水的预处理是将镀镍废水经过蒸发浓缩，将低镍含量的镀镍废水转化为300-/L的高镍含量镀镍废水。
3.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附镀镍废水制备镍基催化剂的方法，其特征在于：预处理后的镀镍废水中，除镍离子外，其它金属离子总含量为50-/L。
4.根据权利要求3所述的一种活性炭吸附镀镍废水的镍基催化剂的制备方法，其特征在于：所述其它金属离子包括铁离子、铜离子中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的活性炭吸附镀镍废水的镍基催化剂的制备方法，其特征在于：所述的煅烧处理为在无氧条件下，500～800℃处理1～3h。
6.根据权利要求1所述的利用活性炭吸附镀镍废水制备镍基催化剂的方法，其特征在于：所述还原处理是将煅烧后的固体物质在还原气氛中于500～800℃处理1～2h。
7.根据权利要求6所述的一种活性炭吸附镀镍废水的镍基催化剂的制备方法，其特征在于：所述的还原气氛是指氢气和氮气的混合气氛或一氧化碳和氮气的混合气氛。
8.根据权利要求1所述的利用活性炭吸附镀镍废水的镍基催化剂的制备方法，其特征在于：调节溶液pH的方法为向溶液中加入氢氧化钠或氢氧化钾，调节后溶液的pH为8-12。
9.根据权利要求 1所述的一种活性炭吸附镀镍废水的镍基催化剂的制备方法，其特征在于：充分吸附是指在室温、搅拌条件下吸附 6-48 小时。
10.根据权利要求1至9任一项所述的一种利用活性炭吸附镀镍废水的镍基催化剂的制备方法，其特征在于：所述的改性活性炭为酸碱改性活性炭，所述镍基催化剂中镍负载量在1wt％以上。
手动的
一种利用活性炭吸附镀镍废水制备镍基催化剂的方法
技术领域
本发明属于镀镍废水资源化利用领域，具体涉及一种利用活性炭吸附镀镍废水制备镍基催化剂的方法。
背景技术
镀镍技术是一种应用广泛的表面处理技术，主要包括化学镀镍和电镀镍。近年来镀镍行业的快速发展产生了大量的镀镍废水，废水中的镍等重金属离子若排入环境，将对人体健康和生态环境造成严重危害。《电镀污染物排放标准》对排放废水中的镍含量有严格的要求，自2010年7月1日起，要求所有现有和新建企业的水污染物排放浓度中镍的排放总量限值为0.5mg/L，对于一些特殊地区，限值甚至低至0.1mg/L。一般镀镍废水中镍浓度达到500mg/L以上。常见的镀镍废水处理方法有化学沉淀法、物理吸附法和膜分离法，但这些方法存在处理后的废水易二次污染、处理成本高等问题。因此，镀镍废水的高效处理和处理后的废水的资源化利用已成为亟待解决的问题。
镍基催化剂是一种常见的金属催化剂，在催化加氢、催化裂解、催化重整等工业生产中有着广泛的应用。镍基催化剂一般由镍、添加剂和载体组成，其中镍的前驱体一般为硝酸镍、硫酸镍等，添加剂为铁、铜、锌等金属，载体一般选用氧化铝、活性炭、分子筛等比表面积大的材料。如果能将镀镍废水的处理与镍基催化剂的制备联系起来，回收废水中的镍用于制备镍基催化剂，则可以达到处理镀镍废水和制备镍基催化剂的双重效果。现有技术中缺少一种能够实现上述目的的技术方案。
发明内容
本发明提供了一种利用活性炭吸附镀镍废水制备镍基催化剂的方法，旨在对镀镍废水进行活性炭吸附富集处理的同时，获得具有工业价值的镍基催化剂。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种利用活性炭吸附镀镍废水制备镍基催化剂的方法，包括以下步骤：将镀镍废水预处理至镍离子含量为300个/L，向预处理后的镀镍废水中按5-20g：1L的投料比添加改性活性炭，调节溶液pH为碱性，充分吸附后进行固液分离，分离出的固体物质经煅烧、还原后即得镍基催化剂。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择。
具体来说，镀镍废水的预处理是指将镀镍废水蒸发浓缩或者投加可溶性镍盐，使镍含量较低的镀镍废水转化为镍含量高达300%/L的镀镍废水。容易理解的是，当实际得到的镀镍废水中镍含量刚好为300%/L时，可直接投加改性活性炭，而不需要进一步的预处理。
具体来说，预处理后的镀镍废水中，除镍离子外，其他金属离子的含量为50-/L。
具体地，所述其他金属离子包括铁离子和铜离子中的至少一种，一般来说，镀镍废水中的其他金属离子除了镍离子外，还有铁、铜、锌、铬等离子，它们多以硝酸盐、硫酸盐或络合物的形式存在。
具体地，所述煅烧处理是指在无氧条件下，于500～800℃处理1～3小时。
具体的，还原处理是将煅烧后的固体物质置于还原气氛中，在500～800℃的温度下处理1～2小时。
具体地，所述还原气氛是指氢气和氮气的混合气氛或者一氧化碳和氮气的混合气氛，其中氢气和氮气的混合比例、一氧化碳和氮气的混合比例可以由本领域普通技术人员根据还原需要灵活选择。
具体地，调节溶液pH值的方法是向溶液中加入氢氧化钠或氢氧化钾，调节后溶液的pH值为8-12。
具体来说，充分吸附是指在室温、搅拌条件下吸附6-48小时，吸附完成后溶液中至少95%的镍离子吸附到活性炭上。
具体地，固液分离所采用的方法是本领域技术人员常用的任何常规分离方法，例如过滤、抽滤、离心等。
具体来说，改性活性炭为酸碱改性活性炭，镍基催化剂中镍负载量在1wt%以上。活性炭表面结构改性主要是通过物理或化学的方法改变活性炭的比表面积和孔径分布，扩大或缩小孔径，达到改变活性炭表面结构的目的，从而提高活性炭的吸附能力；酸碱改性活性炭是利用酸、碱等物质对活性炭进行处理，根据实际需要调整活性炭表面的功能基团至所需数量，从而提高其对金属离子的吸附效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
不同于现有技术中活性炭吸附镀镍废水中的镍离子等重金属后的吸附材料只能作为固体废物处理，对环境存在二次污染的风险，本发明首先将镀镍废水预处理至合适的镍含量，然后在合适的pH条件下用改性活性炭进行充分吸附，最后经过煅烧、还原处理得到镍基催化剂。活性炭充分吸附后，镀镍废水中95%以上的镍离子被吸附去除，得到的镍基催化剂具有良好的催化活性。即本发明利用活性炭吸附镀镍废水制备镍基催化剂，实现了废水中镍离子的回收再利用，避免了吸附材料中含有镍离子对环境造成二次污染。
详细方法
下面结合具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所给出的实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
下列实施例中所采用的方法，除非另有说明，均为本领域技术人员常规采用的方法，所采用的药物除非另有说明，均为市售产品。
下述实施例所采用的镀镍废水均含有相应浓度的镍离子或其他金属离子或经过预处理后达到相应浓度。
示例 1
一种利用活性炭吸附镀镍废水的镍基催化剂的制备方法，具体内容如下：
取1L镀镍废水，镍离子浓度为500mg/L，其它金属离子浓度为300mg/L（铁、铜离子总浓度为100mg/L），向废水中加入10g改性活性炭（比表面积为/g），加入NaOH溶液调节pH为9，室温搅拌24h，充分吸附；过滤收集活性炭，干燥后在厌氧条件下煅烧2h，煅烧温度为700℃。煅烧后将样品在50%H2和50%N2的混合气流中700℃还原1h，得到负载Ni的活性炭催化剂，即得到镍基催化剂。
利用制备的镍基催化剂进行催化甲苯蒸汽重整性能实验，并与未负载镍的活性炭进行比较。
本实施例中处理后的废水中镍离子浓度仅为4.95mg/L，铁、铜离子总含量为5.15mg/L，活性炭吸附镍的去除率达到95％以上。对制备的Ni负载活性炭催化剂进行微波消解，用AAS(原子吸收光谱法)测定镍的负载量为4.97wt％，铁、铜的总负载量为0.95wt％。通过性能实验对比发现，吸附镍的活性炭催化甲苯转化率可达78.5％，而未吸附镍的活性炭只有15.1％。因此，通过上述方法，不仅能去除废水中90％以上的镍离子，而且活化法得到的镍基催化剂可应用于催化甲苯蒸汽重整等反应中，催化活性较好。
示例 2
一种利用活性炭吸附镀镍废水的镍基催化剂的制备方法，具体内容如下：
取1L镀镍废水，镍离子浓度为500mg/L，其它金属离子浓度为800mg/L（铁离子浓度为500mg/L），向废水中加入10g改性活性炭（比表面积为/g），通过加入NaOH溶液调节至pH为10，室温搅拌30h，充分吸附；过滤收集活性炭，干燥后在厌氧条件下煅烧2.5h，煅烧温度为600℃，将煅烧后的样品在50%H2和50%N2的混合气流中，500℃还原3h，得到负载Ni的活性炭催化剂，即得到镍基催化剂。
利用制备的镍基催化剂进行催化甲苯蒸汽重整性能实验，并与未负载镍的活性炭进行比较。
本实施例中处理后的废水中镍离子和铁离子浓度分别仅为7.11mg/L和8.15mg/L，活性炭吸附镍的去除效率已达到95%以上。将制备的Ni-Fe负载活性炭催化剂进行微波消解，经AAS(原子吸收光谱法)测定镍的负载量为4.93wt%和4.92wt%。通过性能实验对比发现，Ni-Fe负载活性炭催化剂的甲苯转化率达到86.5%以上，高于实施例1中的Ni负载活性炭和单纯活性炭催化剂。从本实施例可以看出，镀镍废水中含有的铁等其它金属离子可同时被活性炭吸附，达到处理复杂组分镀镍废水的目的，并且当适当增加铁等金属离子吸附量，使其与吸附镍量相当时，可有效提高镍基催化剂的催化活性。
示例 3
一种利用活性炭吸附镀镍废水的镍基催化剂的制备方法，具体内容如下：
取镀镍废水1L，镍离子浓度为800mg/L，其它金属离子浓度为800mg/L（铁离子浓度为200mg/L，铜离子浓度为200mg/L），向废水中加入20g改性活性炭（比表面积为/g），通过加入NaOH溶液调节至pH为12，室温搅拌48h，充分吸附；过滤收集活性炭，干燥后在厌氧条件下煅烧1.5h，煅烧温度为700℃，将煅烧后的样品在50%CO和50%N2的混合气流中，800℃还原1.5h，得到负载Ni的活性炭催化剂，即得到镍基催化剂。
利用制备的镍基催化剂进行催化甲苯蒸汽重整性能实验，并与未负载镍的活性炭进行比较。
本实施例中处理后的废水中镍离子、铁离子、铜离子浓度分别仅为5.82mg/L、5.24mg/L、9.56mg/L，活性炭吸附镍去除率达到95%以上。将制备的Ni-Fe负载活性炭催化剂进行微波消解，经AAS(原子吸收光谱法)测定镍负载量为3.82wt%，铁负载量为0.93wt%，铜负载量为0.91wt%。经性能实验，该镍基催化剂催化甲苯转化率达到77.9%以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。