电镀废水中铜镍分离与回收工艺条件研究

概括：

铜镍电镀废水中含有大量的Cu2+和Ni2+，过量的重金属会直接影响生物的生长发育，破坏生理生化功能，甚至导致生物死亡。但重金属是宝贵资源，在工业生产中被广泛使用，因此研究一种既能处理废水中重金属又能将其资源化回收的工艺具有十分重要的现实意义。本文制备了两种合成方法简单的低成本PAN基离子交换纤维，并对其进行了表征；通过考察PAN基纤维对铜和镍的吸附性能，研究了有效分离回收电镀废水中Cu2+和Ni2+的工艺条件。主要工作内容如下：（1）以聚丙烯腈（PAN）纤维为原料，按照课题组研究的合成工艺制备了两种PAN基离子交换纤维，一种是PAN基弱碱性聚胺型离子交换纤维，记为PAN-NHx； (2)考察了两种PAN基离子交换纤维对Cu2+和Ni2+的吸附性能,研究发现,在模拟电镀废水中,两种PAN基纤维对单一Cu2+和单一Ni2+的吸附性能存在明显差异,在设定的实验条件下,PAN-NHx纤维对Cu2+的最大饱和吸附容量可达197.

84mg/g，而对Ni2+的最大饱和吸附容量仅为45.33mg/g；PAN-COONa纤维对Cu2+的最大饱和吸附容量为142.16mg/g，对Ni2+的最大饱和吸附容量为170.03mg/g。两种纤维对单一Cu2+和单一Ni2+的吸附过程均符合等温吸附模型和拟二级动力学方程，且均以化学吸附方式为主。（3）研究了混合模拟电镀废水中Cu2+和Ni2+的分离回收工艺条件，分析了静态吸附过程中各参数对PAN-NHx纤维吸附性能的影响。结果表明：在pH 3时，PAN-NHx纤维对混合模拟废水中Cu2+和Ni2+的吸附差值最大；60min后吸附趋于平衡；纤维对Cu2+的最大饱和吸附容量为211.01mg/g，对Ni2+的最大饱和吸附容量为23.10mg/g。根据静态吸附结果，设计了分离回收Cu2+和Ni2+的初步工艺流程。（4）通过探究流速、初始浓度对柱吸附过程的影响，分析了混合模拟废水中Cu2+和Ni2+的分离回收过程，研究了流速对PAN-NHx纤维吸附柱再生效果的影响及其重复使用性能。结果表明，含100 mg/L Cu2+和100 mg/L Ni2+的混合模拟电镀废水通过PAN-NHx纤维吸附柱可达到良好的分离效果。

PAN-NHx纤维吸附柱对Cu2+的饱和吸附容量为161.71 mg/g，洗脱富集的Cu2+浓度为1066.67 mg/L，纯度达90.4%，经过二级吸附解吸处理后，回收的Cu2+含量由90%提高到99%以上。前24.5%出水中Ni2+浓度为80.41 mg/L，纯度超过99%，处理后的废水经PAN-COONa纤维吸附柱洗脱后可达到排放标准，PAN-COONa纤维吸附柱洗脱可富集Ni2+，纯度大于99%。（5）考察了混合模拟电镀废水中3种共存阴离子SO42-、NO3-、Cl-对Cu2+和Ni2+分离回收的影响。结果表明:无论静态或动态吸附,废水中共存阴离子对纤维对Cu2+的处理影响较大,对Ni2+的处理影响较小;且当阴离子为SO42-时,对Cu2+的处理效果最好,有利于废水中Cu2+和Ni2+的分离回收。

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