硝酸溶液再生阳离子交换树脂回收镍
作者简介：杨杰（1963-），男，山东招远人，应用化学在职硕士生，工程师
第5期：杨杰：硝酸溶液再生阳离子交换树脂回收镍499
粒度0135～），南开大学树脂厂生产；硝酸盐
酸，分析纯，上海试剂公司生产；氢氧化钠，分析纯，上海试剂公司生产
本公司生产；蒸馏水1
测定了该树脂的交换容量，并与新树脂的交换容量进行了比较。
树脂官能团的寿命
7,15
211
结果与讨论
树脂交换试验条件
在酸性条件下，弱酸树脂的功能基团不能完全离子化。
废水质量。废水中含有Ni
2+
氨
,11112
、硝酸盐
和 OH
生产用水为蒸馏水，原料为电。
镍溶液、分析纯硝酸等，废水中极少有其它杂质。
你
2+
质量浓度约460mg/L，pH值约715，水温
15～25℃范围内1
交换容量低；碱性条件下，废水中的氨气易
你
2+
络合离子的形成影响交换反应，交换容量也降低1
由于废水的pH值约为715，温度在15至25摄氏度之间，
均在D113树脂的工作范围内（pH值范围：5～
14；最高使用温度：100℃），因此无需调节pH值和
温度调节1兼顾交换效果与生产效率，经试验选择
选择 15m
/(时·分
)作为工作流量1
212树脂再生试验结果
21211 再生液的选择.阳离子交换树脂的再生
常用HCl、H2SO4，也可采用弱酸性阳离子交换树脂
再生采用电再生、CO2等方法。1由于碳酸镍产品质量
数量标准要求 SO4
2-
和氯
非常低，测试表明盐
采用酸洗或硫酸洗脱回收的镍盐不能直接重复使用；
产品为镍及硫酸镍，经济效益较差。
该工艺的中间产物为硝酸镍，因此采用硝酸作为洗涤的再生剂。
硝酸镍回收1
21212再生液浓度对树脂动态交换性能的影响。
11113仪器P HS23C数字酸度计，上海精密
722型分光光度计，上海精密仪器有限公司生产。
由科学仪器公司制造；ø18 × 300 毫米玻璃交换柱，
HL21恒流泵，上海精科实业有限公司生产。
112 分析方法
你
2 +
：二乙酰肟比色法
113 实验方法
11311 树脂预处理。D113大孔吸附树脂首先用水处理
浸泡20h后，将树脂浸泡在2倍树脂体积的4%氨水中。
h、再用热水（90-95℃）洗涤，消耗树脂体积的1%左右。
2次，再用清水冲洗，直至pH值为8至10；再用清水冲洗4次
将树脂浸泡在树脂体积的5%盐酸溶液中4h，然后用水冲洗直至
pH值4-5；然后用5%氢氧化钠溶液转化清洗
用水清洗至pH值约为8，备用
11312树脂交换再生试验。在给定条件下，
含镍
2 +
废水样品质量浓度为460mg/L，
吸附通过装有 30 mL 树脂的 ø18 × 300 mm 玻璃吸附容器快速转移。
吸附流出物中镍的测定
2 +
浓度、流速和树脂
吸附性能的影响及最佳交换工艺条件的确定1
将已经交换饱和的树脂进行洗脱，并分别考察洗脱情况。
脱盐浓度和流速对树脂交换性能的影响，确定最佳
再生工艺条件
9-14
11313树脂稳定性试验。取经35号筛筛分后的残渣
将 30 mL 45 号样品筛保留的 D113 树脂放入
ø18 × 300 mm 玻璃交换柱，使用 HNO3 溶液和
NaOH溶液反复再生转化树脂，模拟加速
循环运行试验1 试验步骤为：酸、碱由下向上进入
交换柱，冲洗水从上至下1每个循环分为12个步骤
其流程为：进酸—养酸—排酸—进水—养水—
排水—进碱—碱养—排碱—进水—养水—排水1
每次加入60 mL酸、80 mL碱、100 mL冲洗水。
一个周期就是一个时间段，每个周期后，样本被分成 45
对树脂进行湿筛并测定树脂颗粒的破碎率。
树脂的抗氧化性能和机械强度
在最佳工艺条件下，树脂经 30
批量交换-洗脱循环实验1 模拟的重复使用
D113废水交换树脂快速循环运行试验
HNO的质量分数分别为10%、15%、20%、25%。
在同样的实验条件下（温度
25℃，体积流量4立方米
/ (时·分
)进行洗脱再生，结果如下
图 1 显示
图1 再生液浓度对树脂动态交换性能的影响
图 1
代理人的
可以看出再生液浓度越高，树脂再生程度越高。
树脂的再生率越高，再生速度越快。
如果保持原有的再生液流量，再生液的体积将
江南大学学报（自然科学版）第2卷500
小，不能与树脂均匀反应，部分再生液未利用
增加成本、降低再生效果、增加再生次数、酸碱
树脂粒子量增加，树脂粒子的收缩、脱水增大。
树脂体积变化太大，树脂功能团被压缩。
树脂颗粒易破碎；反应热大，氧化性增强，
树脂的功能基团很容易被破坏。
这个数字应该是 20%
21213再生液体积流量对树脂再生性能的影响。
以20% HNO3溶液为再生剂，温度为
25℃时，2、4、6、8、10（米
/ (时·分
） ）身体
以累积流量进行再生试验，结果如图2所示。
再生液流速越慢，越有利于树脂再生。
/ (时·分
) 为再生 1 的最佳体积流量
转化过程中采用5%NaOH溶液。
总流量为10米
/ (时·分
）1
浓缩后的洗脱液含盐量较高，作为再生液。
能减缓树脂颗粒体积的膨胀与收缩，有利于延长树脂的寿命。
脂肪的寿命1
213树脂稳定性试验结果
传统上，HNO3 不用于再水化阳离子交换树脂。
这是因为HNO3具有强氧化性，对树脂本身及树脂
脂质的功能基团具有破坏作用，因此文献中只提到污染的影响。
强阳离子树脂可用浓HNO3活化1化学稳定性
大孔离子交换树脂的开发及应用
现可使用 HNO3 再生弱酸性阳树脂1
21311树脂颗粒强度测试结果。强度是
树脂置换的主要性能指标1、树脂的强度是指
树脂的抗压强度包括静态压缩和动态摩擦。
表示树脂的“刚性”；另一方面是指树脂的耐疲劳性。
树脂在使用过程中的交换、再生和转化程度
体积发生变化，使树脂承受一定的应力。
这种持续交替的应力最终导致树脂颗粒的破裂。
这意味着树脂必须具有足够的“韧性”1树脂的疲劳强度
直接关系到水处理树脂的使用寿命1确定这个
一种性能方法，通常称为疲劳试验方法1该试验仍然
目前尚无统一的测试方法，但基本方法是模拟加速循环操作。
试验1美国采用的方法酸碱浓度较低，因此
循环次数高达1000次。本次试验的酸浓度相对较高，因此
循环次数减少1，测试结果如图3所示。
这表明D113树脂具有良好的疲劳强度1
图2 再生液体积流量对树脂再生性能的影响
图 2 不同代理的信息
流动
21214 淋洗液的浓度。由于硝酸镍溶液淋洗后
需要返回生产工序，因此硝酸镍溶液的浓度应尽可能低
HNO3溶液第一次再生后，产生大量的H
已替换
你
2 +
，溶液中HNO3含量大大降低，且浓缩
硝酸
制造硝酸
质量分数
为了
再生剂经过多次循环并结合双阳柱固定床全饱和工艺
淋洗液中的 Ni
2 +
质量浓度可达60g/L以上1
试验结果如表11所示
表1 洗脱液浓度影响
表 b. 1 药剂的 c 离子
图3 树脂颗粒疲劳强度试验结果
图 3Inf 的状态
汉格
21312树脂功能基使用寿命试验结果。
在最佳工艺条件下，D113树脂连续使用30批。
交换再生试验结果如图4所示。
转化曲线在前几个循环中逐渐上升，表明树脂的纯化
产能正在逐步增加。这是由于新投入使用的树脂
在盐水体系中有轻微的膨胀作用，使树脂内部的一些物质
缠绕松开，随着交换和反复再生，树脂
树脂中微量低聚物损失，使树脂微孔破坏。
微凝胶内部的功能基团逐渐暴露出来，起到
大约10个循环后总工作交换容量增加1。
废水中的 Ni
2 +
质量浓度/(g/L) 再生液循环次数
3619 1
5013 二
3 6116
第5期杨杰：硝酸溶液再生阳离子交换树脂回收镍501
一段时间后曲线保持稳定，表明膨胀效果已达到
平衡，功能基总量不再变化，工作交换容量基
曲线保持稳定在30周期附近，没有明显下降。
低1表示树脂官能团在操作过程中没有损失，功能
能源基本身经过再生后可以恢复使用，少量的低聚物
损耗不影响树脂功能基使用寿命1
表2 树脂功能团使用寿命测试结果
稳定性测试
钙
表 2
新树脂交换体积流量/旧树脂交换体积流量/
频率
3 3 3 3
( 米 / ( 小时 · 米 ) ) ( 米 / ( 小时 · 米 ) )
231
230
230
231
229
230
231
230
229
223
224
223
222
224
223
223
222
224
10 229 222
平均 230 223
3 结论
1）交换工艺参数：pH值为715，交换体积流量
图4 树脂功能团稳定性测试结果
图 4
3 3
为15米/（小时·米1
2）再生工艺参数：再生剂为20%HNO
解决方案
(分析纯)，再生剂体积流量为6m
/ (小时·分钟
1. 转型
转化剂为5%NaOH溶液（化学纯），转化剂体积流量为
10 米
/ (时·分
)1再生剂、转化剂采用纯水配制1
再生与转化为逆流操作，水置换为顺流操作1
3）实验结果表明，D113弱酸性阳离子交换树脂具有良好的
耐疲劳性好，树脂功能基具有良好的使用寿命，
稳定的交换性能1表明可以使用更高浓度的HNO
解决方案
作为再生剂，可拓宽其应用范围1
对D113树脂进行了模拟加速循环操作试验。
进行废水交换工作容量测定并与新树脂进行交换工作
容量比较（基于废水中的 Ni
2 +
质量浓度超过1mg/L
结果见表21。结果表明，D113树脂具有良好的
该树脂功能团在运行条件下使用寿命更长。
采用HNO3溶液作为D113树脂的再生剂是可行的。
扩大了该树脂的应用范围（可用于制备离子交换
硝酸盐等）1
参考：
水净化技术，2001，20（2）：34-36.1
张云祥. 大孔离子交换树脂在污水处理终端的应用探讨.
张成新.D116弱酸性阳离子交换树脂的工作交换容量及出水水质特性.工业水处理学报,1991,11(2):24-27。
阿部光夫.现代离子交换技术.王琬译.北京:化学工业出版社,1993。
孟祥和, 胡国飞1.重金属废水处理.北京: 化学工业出版社, 2000.