电镀废水中用离子交换技术深度处理铜镍钴锰等重金属

电镀废水中用离子交换技术深度处理铜镍钴锰等重金属

镀镍作为一种常用的表面处理技术，广泛应用于电子、汽车、机械等行业。含Ni2+的废水对人体健康和生态环境有着严重的危害。常见的处理方法有化学沉淀法、真空蒸发回收法、电渗析法、反渗透法和离子交换树脂吸附法。化学沉淀法虽然成本低，但产生的固体废弃物需要二次处理；真空蒸发法能耗高；电渗析法和反渗透法的设备投资和能耗大，且存在膜污染问题。可见，现有的含镍废水处理工艺各有优缺点。除镍树脂在电镀废水中的应用

离子交换技术是现有含镍废水处理工艺的升级，具有出水水质好、能回收有用物质、适合处理浓度低、废水量大的镀镍废水等优点，被广泛应用。除镍树脂在电镀废水中的应用

采用离子交换法处理镀镍废水的优点：

1、高效除镍达标：去除重金属镍离子，满足国家排放指标要求

2. 资源增值：从废水中回收有价值的镍金属

3. 循环利用：提高水的循环利用率，节约水资源

4.节能环保：减少环境污染

随着人们越来越认识到镀镍废水处理的资源价值，离子交换技术作为电镀废水深度处理的有效方法逐渐受到重视。

原则：

离子交换树脂是一种具有三维结构的不溶性高分子化合物，其功能基团能与水中的离子进行交换。镀镍废水中的Ni2+离子被阳离子交换树脂吸附。所用的树脂一般可为弱酸阳离子树脂。当用弱酸阳离子树脂进行交换时，通常将树脂转为Na型。当含Ni2+废水流经Na型弱酸阳离子树脂层时，发生如下交换反应：

2R－COONa＋Ni2+→（R－COO）2Ni＋2Na+

水中Ni2+被吸附在树脂上，树脂上的Na+进入水中，当整个树脂层与Ni2+交换达到平衡后，用一定浓度的HCl或H2SO4进行再生，发生如下反应：

(R－COO)2Ni＋H2SO4→2R－COOH＋NiSO4

此时树脂为H型，需用NaOH转化为Na型，反应如下：

R－COOH＋NaOH→＋H2O

然后树脂即可重新投入运行，进入下一个循环，废水经处理后返回清洗槽回用，洗脱得到的硫酸镍经净化后返回镀槽使用。

工艺方案演示：

树脂选择

目前，能处理含镍废水的树脂有很多种，其性能和特点各有不同，选择合适的树脂是工艺中的一大难题。在可用于处理含镍废水的树脂中，弱酸性阳离子交换树脂（又称螯合树脂）较为常见，强酸性阳离子树脂也能吸附镍离子，但该类树脂易受含镍废水中盐、钙、镁的影响。因此，工厂多采用交换容量大、交换速度快、易再生、机械强度高、膨胀小的弱酸性阳离子树脂（螯合树脂）。

树脂预处理

除镍螯合树脂在工厂已活化并转化成钠型，使用前只需用清水冲洗至pH值为9左右即可。

离子交换处理镀镍废水以前主要是固定床双柱串联工艺，近年来已发展为移动床镀镍废水处理，就如同移动床镀铬废水处理一样，其功能越来越齐全，占地面积也越来越小。为了防止饱和树脂放出再生后影响废水的交换，设备上设有备用树脂槽。该设备功能齐全，操作方便。设备包括水泵、流量计、过滤器、气泵、树脂再生系统及电源控制部分。

废水处理工艺

1、废水交换：

工作时，水泵将废水池中的含镍废水抽入滤池，废水从滤池出来后经流量计流回交换柱，交换柱顶部出来的水即为去除Ni2+离子后的水（可根据具体设计工艺要求顺流或逆流供水）。反应如下：

2R－COONa＋Ni2+→（R－COO）2Ni＋2Na+

2、废水处理工艺：

当水中各种阳离子的浓度相同时，弱酸性螯合树脂对阳离子的交换顺序为：

Cu2＋＞Pb2＋＞Ni2＋＞Co2＋＞Cd2＋＞Fe3＋＞Mn2＋＞Mg2＋＞Ga2＋＞Na＋

3、树脂再生：

再生时，由于树脂收缩膨胀率较大，即树脂吸收饱和Ni2+后，体积会收缩30-40%，当树脂再生转化为Na+型时，又会恢复到原来体积。树脂再生时，先用2倍于再生树脂体积的H2SO4或HCL溶液（3%-5%）进行逆流再生，直接循环再生反应如下：

(R－COO)2Ni＋2H＋→＋Ni2＋

待树脂充分再生后，用水冲洗，再用2倍于再生树脂体积的4%-5%NaOH溶液流过树脂，使树脂转变为钠型（转变为钠型后，Ni2+容易吸附交换，交换容量较大），转变后的树脂体积将增大30%以上，此时再用软水（或纯水）对树脂进行充分冲洗（约为树脂体积的2倍），至此，废水处理及树脂再生的全过程就完成了。

4.操作方式：

树脂的操作再生是顺流还是逆流？一般是顺流操作，逆流再生，清水反洗。操作方式可根据实际工艺确定。

随着新型大孔离子交换树脂及离子交换连续工艺的不断涌现，离子交换技术在镀镍废水深度处理、高价镍盐回收方面日益显示出其它方法无法比拟的优势。为提高水的重复利用率，满足日益严格的排放标准，预计离子交换技术将与微机控制技术配合使用，使设备设计标准化、自动化，开创废水处理领域的新格局。