电镀含镍废液处理技术探讨

电镀含镍废液处理技术探讨

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1 简介

电镀过程中产生的废液成分比较复杂，其中重金属废液是电镀行业最具潜在危害的一类废弃物[1][2][3]。镍是一种致癌重金属，也是一种较为昂贵的金属资源（其价格是铜的2～4倍）。电镀镍因其优异的耐磨性、耐腐蚀性和可焊性而在电镀生产中得到广泛的应用，其处理量仅次于镀锌，在整个电镀行业中位居第二位。镀镍过程中会产生大量的含镍废液，若处理不当而泄漏或混入废水处理排放，将危害自然环境和人体健康。

电镀离子镀镍废水成分简单，多由硫酸根和镍离子组成，处理相对简单。而化学镀镍废水成分复杂，为了使镀液性能更加稳定、效果持久，体系中混入了大量的螯合剂、促进剂、缓冲剂等添加剂，以保证镀层质量。螯合镍废水的处理尤为重要，受到了越来越多科技工作者的重视[4]。以研究最为广泛的配体EDTA为例，这种配体通常与镍以螯合形式存在，螯合结构非常稳定，用传统方法很难从水环境中去除。在过去几年中，针对水环境中重金属去除的研究还不到研究的十分之一[5][6][7]。

2.实验

2.1 镍氨配合物废水水质

某电镀公司在日常生产过程中，对产生的含镍电镀废液进行了取样检测，具体水质指标测试如下。

表 1. 废水水质

. 含镍废水水质汇总表

从上表可知，含镍电镀废液中镍含量为/L，氨氮含量为/L，综合判断为镍氨复合废液。该企业在废水预处理时，仅采用药剂中和沉淀的方法，处理后废水中总镍和氨氮含量仍然较高，处理效果较差，远远达不到排放标准。同时对污水设施中生化系统设施的运行影响较大，生化系统经常崩溃，难以运行。因此，本研究对含镍电镀废液中影响重金属离子去除和COD降低的因素进行探讨，为相关行业处理处置此类废液提供参考。

2.2 实验仪器与试剂

实验所用的主要设备与仪器如下：

表 2. 主要和

. 实验主要设备与仪器

2.3 主要实验试剂

实验所用到的主要实验试剂如下：

表 3. 主要

. 实验主要试剂

3。结果与讨论

3.1 实验方法原理及工艺流程

实验方法原理：在酸性条件下，H2O2与Fe2+反应生成HO·自由基，羟基自由基具有极强的氧化性，可以快速去除废液中的有机污染物，达到降解COD的目的。同时可以破碎镍氨络合物废液，然后用氢氧化钠沉淀重金属镍，加入PAC对体系中的氢氧化镍颗粒进行絮凝，进一步去除重金属镍。沉淀完全后进行固液分离，即可去除重金属镍。

具体原理如下：

Fe2++H2O2→Fe3++HO⋅+ OH−

Fe2++H2O2→Fe3++OH−

RH + HO⋅→R⋅+ H2O

R⋅+Fe3+→产物+Fe2+

R⋅+O2→ROO+→⋯→CO2+H2O

Ni2++OH−→Ni(OH)2↓

H2O2/Fe2+氧化-中和絮凝沉淀法处理电镀含镍废液具体工艺流程如图所示。

1. 流动

. 清洗废水处理工艺

本工艺利用H2O2与FeSO4形成的氧化体系，将含镍电镀废水中的有机物氧化，降解COD，同时对镍氨络合废液进行解络，去除重金属镍，出水在污水站深度处理，达标排放，滤渣交由有资质的企业处理。

实验步骤

针对电镀含镍废液，采用了多种处理方法，定量取200mL含镍废液于500mL烧杯中，加入氢氧化钠、氢氧化钠与PAC、双氧水与氢氧化钠、试剂与氢氧化钠、重金属捕捉剂，实验结果如下图所示：

表 4. 各组分的总量和 COD

. 各反应试剂对总镍及COD去除率的影响

可以看出，直接加入钠盐时总镍去除率和COD去除率均不足10%，而采用酸性条件下用试剂氧化含镍废液，再加入钠盐进行中和、絮凝沉淀处理含镍废液，总镍去除率可达99.9%左右，COD去除率可达74%，因此采用试剂氧化后加入钠盐的工艺处理电镀含镍废液。

3.3.过氧化氢添加量的影响

取200 mL清洗废水放入500 mL烧杯中。开动搅拌，加入硫酸溶液调节废液pH为3.0，向烧杯中加入约15 g的FeSO4·7H2O，反应一段时间，分别加入1 mL、5 mL、10 mL、15 mL、20 mL的30%双氧水，控制反应温度为60 ℃，反应时间为1 h，加入氢氧化钙和氢氧化钠调节pH为9.0左右，再加入一定量的PAM，搅拌。分离后，取上清液进行分析检测。

从中可以看出，随着双氧水用量的增加，出水中镍含量明显下降，当增加到20 mL时，出水中镍含量降至最低，为0.2 mg/L。但10 mL以后，镍含量基本保持不变，下降幅度较小。这说明当双氧水用量为10 mL时，反应基本完成，随着双氧水用量的进一步增加，氧化效率较差，出水中镍含量下降幅度并不明显。综合考虑氧化效果和经济性角度，最佳双氧水用量为10 mL。

表 5.

. 过氧化氢投加量对镍去除的影响

3.4 添加硫酸亚铁的影响

取200 mL清洗废水置于500 mL烧杯中，开动搅拌，加入硫酸溶液调节废液pH为3.0，分别向烧杯中加入约5 g、10 g、15 g、20 g、25 g的FeSO4·7H2O。反应一段时间后，加入10 mL 30%双氧水，控制反应温度为60 ℃，反应时间为1 h。加入氢氧化钙和氢氧化钠调节pH为9.0左右，再加入一定量的PAM，搅拌。分离后，取上清液进行分析检测。

表 6.

. 硫酸亚铁投加量对镍去除的影响

由上可知，随着亚铁投加量的增加，出水中镍含量逐渐降低。亚铁投加量在10g之前，出水中镍含量较高，由于铁含量不足，产生的羟基自由基较少，氧化效果差，不能完全破坏镍氨络合物，加碱也不能​​全部形成氢氧化镍沉淀。亚铁投加量在15g以后，出水中镍含量基本不变。随着亚铁继续增加，碱化过程中产生更多的氢氧化铁污泥，二次废弃物量增加，处理成本增加。因此，最佳亚铁投加量为15g。

3.5 反应pH的影响

取200 mL清洗废水置于500 mL烧杯中，开动搅拌，加入硫酸溶液调节废液pH分别为1.0、2.0、3.0、4.0、6.0、7.0、8.0。然后向烧杯中加入约10 g FeSO4·7H2O。反应一段时间后，加入10 mL 30%双氧水。控制反应温度为60 ℃，反应时间为1 h。加入氢氧化钙和氢氧化钠调节pH约为9.0。然后加入一定量的PAM，搅拌。分离后，取上清液进行分析检测。

表 7. pH 值

. pH 对镍去除的影响

从上可知在强酸性和碱性pH条件下镍去除率均较差，碱性条件下镍去除效果最差，出水镍含量为100mg/L。可见碱性条件下效果较差，产生的羟基自由基不够，酸性条件下虽然有一定的羟基自由基产生，但处理效果达不到出水标准。pH值为3.0时处理效果最好，出水镍含量为0.3mg/L，达到出水标准。碱性条件或较高的pH值会阻碍羟基自由基的产生，产生氢氧化铁沉淀，失去催化能力。强酸性条件下，Fe3+不能还原为Fe2+，催化反应会受到阻碍。

3.6 反应时间的影响

取200 mL清洗废水放入500 mL烧杯中，开启搅拌，加入硫酸溶液调节废液pH为3.0，向烧杯中加入约15 g FeSO4·7H2O，反应一段时间，加入10 mL 30%双氧水，控制反应温度为60℃，控制反应时间分别分别为10 min、30 min、1 h、1.5 h、2 h。加入氢氧化钙和氢氧化钠调节pH为9.0左右，再加入一定量的PAM，搅拌。分离后，取上清液进行分析检测。

表 8. 时间

. 反应时间的影响

可以看出30 min内镍去除效果不佳，随着时间的推移镍去除率明显提高，1 h后镍含量基本保持不变，反应基本完成。反应时间短可能是由于产生的羟基自由基不够多，羟基自由基与镍氨络合物反应不充分，导致碱化后出水镍含量不达标。根据实验结果，考虑反应效率和经济性，最佳反应时间为1 h。

3.7 反应温度的影响

取200 mL清洗废水置于500 mL烧杯中。开启搅拌，加入硫酸溶液调节废液pH为3.0，向烧杯中加入约15 g FeSO4·7H2O，反应一段时间，加入10 mL 30%双氧水，控制反应温度分别在20℃、40℃、60℃、80℃、100℃，反应时间为1 h。加入氢氧化钙和氢氧化钠调节pH为9.0左右，再加入一定量的PAM，搅拌。分离后，取上清液进行分析检测。

表 9.

. 反应温度的影响

从上可知，随着温度的升高，出水中镍含量逐渐降低，但升至80℃时，镍含量有所升高。温度较低时，羟基自由基生成速度慢，因此氧化能力较差，镍-氨络合物不能完全破坏，碱化过程中镍不能完全去除。但温度过高时，过氧化氢分解速度过快，分解为氧气和水，减少了羟基自由基的生成，导致氧化效果不佳。从实验结果可以看出，最佳反应温度为60℃。

3.8 优化条件下的镍去除率

根据实验结果确定最佳处理条件并扩大处理量。将2 L清洗废水置于5 L烧杯中，搅拌，加入硫酸溶液调节废液pH为3.0，向烧杯中加入约150 g FeSO4·7H2O，反应一段时间后加入100 mL 30%双氧水，反应温度为60 ℃，反应时间为1 h，加入氢氧化钙和氢氧化钠调节pH为9.0左右，加入一定量PAM搅拌，分离后取上清液进行分析检测。

表 10.

. 优化条件下镍的降解率

可以看出出水中镍含量在0.5mg/L以下，说明该方法对于复杂镍废液的处理有借鉴意义，除镍效果良好，且能够满足排放标准。

4。结论

1)本文利用合肥某电镀厂产生的镍氨复合废水，采用氧化、碱化沉淀的方法降低出水中的镍含量。

2）体系在高温下会分解过氧化氢，减少羟基自由基的生成，镍的去除率反而会下降。

3)通过试验研究，本文确定了镍氨复合废水的最佳处理条件为pH值3.0、亚铁添加量7.5%、双氧水添加量5%、反应温度60℃、反应时间1 h，处理后镍含量。

文章引用

王诗远,胡长江,童新松,杨静,项燕.含镍电镀废水处理技术探讨

废弃物管理[J].环境保护前沿, 2023, 13(04): 984-990.

参考

1. 赵浩月, 吴欢欢, 姚红, 等. 膜技术在电镀废水中金属离子回收应用研究进展[J]. 水处理技术, 2022, 48(2): 6-12.

2. 王文峰, 黄翠萍. 螯合沉淀法处理重金属离子废水[J]. 中国给水排水, 2002, 18(11): 49-50. :1000-4602.2002.11.015

3. 聂英. 含镍电镀废水处理[D]: [硕士学位论文]. 大连: 大连理工大学, 2018. :CDMD:2.1018.

4. 姜玉娟, 陈志强. 电镀废水处理技术研究进展[J]. 环境科学与管理, 2015, 40(3): 45-48.

5. 张耀辉, 周亮, 徐俊, 等. UF-RO-NF在镍电镀漂洗废水回用中的应用中试研究[J]. 污染控制技术, 2020, 33(1): 13-15, 60.

6. 王亚东, 张林生. 电镀废水处理技术研究进展[J]. 安全与环境工程, 2008, 15(3): 69-72.

7.贾金平.电镀废水处理技术与工程实例[M].北京:化学工业出版社,2009.