铁氧体法处理含镍废水最佳工艺条件研究
研究
西南给水排水第124卷第5号2002年
齐-I-,11,给水排水
拿
铁氧体处理含镍废水最佳工艺条件研究
蒋芳韩永忠
讨论了铁氧体法处理含镍废水的主要工艺参数（采用氧化法
H2O 为氧气
采用高效氧化法代替传统的空气氧化法，为实际工程中选择最佳工艺条件提供了依据。
关键词：铁氧体法 含镍废水 工艺条件
0 简介
镍可与铜、铝制成多种合金，在电镀方面也有广泛应用。
然而，电池、染料、石油化工、有机合成等工业中含镍
工业废水会造成严重的环境污染并损害人类健康。
因此含镍废水的处理引起了人们的关注。
处理含镍废水常用的方法有：化学沉淀法、离子交换法
交换法、吸附法、电渗析法、蒸发浓缩法、反渗透法等。
这些方法各有各的优缺点和适用范围。
出于本文的目的，采用铁氧体法处理含镍废水。
1 铁氧体法处理含镍废水的原理
铁氧体法是由日本电气公司（NEC）开发的
一
一种去除废水中重金属离子的技术。
在废水中添加铁盐，控制工艺条件，使废水
重金属离子与铁盐形成稳定的铁氧体共沉淀物。
利用固液分离达到去除重金属离子的目的。
气溶胶法处理含镍废水的原理是：当Feh和Ni
当将碱添加到废水中时，将发生以下反应：
Ni+2Fe+6OH---~NiFe2(OH)6
形成深绿色的氢氧混合物。当该混合物处于特定
当它在一定条件下在水中被氧化时，又会再次分解，最终
形成黑色或深棕色磁性尖晶石化合物
金属氧化物NiFeO。其反应式如下：
NiFe2(OH)6+1/202+++3H2O…
铁氧体工艺具有以下特点：
重金属离子非常稳定，经过适当的处理可以制成有用的材料。
材质；铁氧体沉积物具有磁性，可用磁力分离。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
采用Z-8100原子吸收分光光度计测定Ni2+浓度。
系统pH值由pH-6171酸度计控制；系统温度
采用恒温水浴和温度计控制温度；形成铁氧体的磁性能
强度由磁铁决定。铁氧体由日本理学D/MAX-RA制造。
采用X射线衍射仪进行鉴别。
含镍模拟废水由分析纯NiSO?6HO和蒸馏水组成
水的制备；所需试剂还包括：AR级FeSO?7HO、A。
R级H2O2、NaOH溶液等
2.2 工艺路线
见图 1。
发酵醪酪蛋白 NaOH 溶液 H,O
鱼汉堡坐下，[二]_——[
图1
2.3 购买及验证步骤
在模拟废水中添加一定量的镍，浓度为90 mg/L。
将一定量的FeSO·7HO固体溶解后加入到废水中。
用NaOH溶液调节废水的pH值，并用pH计进行测定。
然后通过添加 0.3% 或 3% H2O 来氧化 pH 值。
立即将盛有废水的锥形瓶放入70℃恒温水箱中。
放入浴缸，静置 20 分钟。然后锥形瓶会产生
如果出现棕色或黑色磁性沉淀物，则表明
铁氧体可以用磁铁或重力沉淀法分离。
过滤后，根据《废水综合排放标准》测定Nin含量
流出物中的总镍浓度为
不能超过1.0mg/L。
3 影响铁氧体工艺的因素
3.1 pH的影响
pH值对出水中Ni浓度影响最大。
计算得出0.01 mol/L NiN在pH值7.7时开始沉淀。
9.5时沉淀完全，实验废水中Ni含量约为
0./L，完全沉淀的pH值必须远大于9.5。
西南给排水卷1.24号52o02
表1显示了不同pH值下流水中Ni浓度。
表1 pH对处理效果的影响
pH7.2O8.1O9.无穷大10.无穷大10.8510.9211.无穷大11.8012.无穷大13.无穷大
出水口Ni14。
6810.26.Xie3.0.910.390.10.01未检测未检测浓度
毫秒/升
从表1可以看出，pH值越高，出水中Ni2+浓度越低。
为保证出水中Ni浓度达标，在废水中添加NaOH溶液。
产品的pH值应大于10.85，但pH值过高不仅会消耗原料，还会导致
出水pH值过高，综合考虑pH值应在11~12之间。
确保流出的pH值在6至8之间。
3.2 FeSO·7HO添加量的影响
表2 硫酸亚铁添加量对处理效果的影响
硫酸亚铁加入量（g）0.144).180.270.360.450.540.63
与Ni的质量比：85
出口Ni浓度（mg/L） 2.4).680.3 未检出 未检出 未检出 未检出
铁氧体颜色 黄色 深棕色 黑色 黑色 黑色 黑色
铁氧体磁性 弱 弱 强 强 强 强
铁氧体颗粒尺寸
在含镍废水中添加硫酸亚铁经铁氧体法生成镍
铁氧体，其结构式为：NiFe:O，则可计算出N与
所需的 FeSO4:7HO 质量比为 1:9.5，但考虑到硫
亚铁酸中含有杂质，而且反应过程中还有其他消耗。
实际添加量应大于理论添加量，硫酸亚铁的添加量对处理效果是有影响的。
结果效果如表2所示。
在其他条件相同的情况下，硫酸亚铁添加量越大，
铁氧体颗粒越细，颜色越深，磁性越强。
添加硫酸亚铁会造成原料的浪费。从表中可以看出，
硫酸亚铁的加入量应为Ni质量的15倍。
3.3 H,O, 添加量的影响
添加 HO 的目的是为了平衡所需的 Fen 和 Fe¨ 的量。
促进磁性铁素体的形成。常规的氧化方法是利用空气
氧化，但考虑到实际应用中的可操作性和HO的使用：
空气量比空气量更精确。本实验探究H:O的氧化效果：
水果。
试验中取含/L废水180mL，pH
当硫酸亚铁添加量为0.27g时，
0.3%和3%H2O添加量对铁氧体磁性能的影响
见表3和表4。
从表中可以看出0.3%H:O:和3%H:O:对氧化铁有影响
本体磁性的效果基本相同，但0.3％HO形成的铁：
当添加 3% H:O 时，氧气粒子的颜色和大小是均匀的。这是因为
H:O:浓度越高，氧化速度越快，造成氧化不均匀，形成
一些棕黄色弱磁性颗粒，此外，添加H：O的比例：
速度不宜过快，否则会造成氧化不均匀。
选用0.3%H:O:，适宜加入量为：1.5～2.0mL。
表 30.3 添加 H2O2 对铁氧体的影响
0.3%H202不加1
01.52.02.53.03.54.05.0 添加量（
毫升）
铁素体颜色 深绿 棕色 深棕色 深棕色 棕色 褐色 黄色 潺潺黄色 潺潺黄色 老黄色
铁氧体磁性 很弱 相对较强 强 相对较强 相对较弱 极弱 极弱 极弱
铁素体外观颜色呈絮状，大而均匀
表43 3%H202/jn.K含量对铁素体的影响
3%H202（不含O）
添加量(
毫升）
素体颜色 深绿 深棕 深棕 深棕 棕黄色 潺黄 潺黄 陈黄
铁氧体磁性很弱 强 强 强 强 强 较弱 较弱 非常弱 非常弱
颜色不均匀，有一些棕黄色颗粒。
铁素体外观不均匀，棕黄色颗粒粒径明显大于絮状颗粒粒径。
（深）棕色颗粒
●?∞l;-0 托●tt.●o.oo●OHoo●t.●o.oot1.●●eo。"
图1
西南给排水
4Ni铁氧体的分离及综合利用
4.1 镍铁氧体的鉴别
将铁氧体沉淀物过滤、干燥，然后用X射线衍射仪进行分析。
后续频谱如图 1 所示。
分析表明，该反应生成了镍铁氧体（NiFeO）。
4.2 分离
铁素体沉淀形成后，可进行固液分离，回收铁素体。
分离方法有自然沉降、磁分离、过滤、离心分离
等。由于生成的铁素体粒子非常细小（几微米），自然
沉淀过程需要1~3个小时，效率很低。Ni-Fe
该氧化物有强磁性，可用磁性分离。
4.3 综合利用
（1）用作催化剂
实验证明，在常温常压下，镍铁氧体可以作为脱色剂。
催化剂，对印染废水有很好的脱色效果，在使用过程中
反应中镍铁氧体的催化活性降低，但可以再生。
可延长其使用寿命。L4]
（2）用于制造磁流体
将铁氧体颗粒清洗并收集，然后转移到油相或
重新分散在水相中，可以获得油基或水基磁流体。
磁流体作为一种液态磁性材料，兼具液体和磁性
它具有固体磁性材料的特性。
此外，镍铁氧体还可用作填料、电磁波吸收材料
材料、磁性标记等
5 结论
（1）只要废水加入NaOH溶液后的pH值
ll～l2，保证出水Ni浓度达标，出水pH
6至8之间；
（2）向废水中添加硫酸亚铁的量应
Ni2+质量的15倍；
（3）为了获得外观更一致的铁素体，应选择H：0：
降低浓度并减慢添加速度。
0.3%H2O21.5～2.0mL为宜。
参考
1 王绍文，重金属废水处理技术.冶金工业出版社，1993。
2 水与废水监测分析方法（第三版）.国家环境保护局.中国环境科学技术
学术出版社。
3 分析化学手册第2卷(第1册).化学工业出版社.1997.
4 徐惠萍. 镍铁氧化物对印染废水脱色催化性能研究. 太原理工大学
工业大学.1992(3):21-28.
5 黄万福. 铁氧体磁流体技术的应用. 中国物资再生利用, 1993,
(6):16–18。
6 丁明. 铁氧体法处理重金属废水的研究现状及展望. 环境科学
科学，1991，13（2）：67。
△作者通讯：南京大学环境学院，2000年
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