一种含镍废水处理工艺.pdf

一种含镍废水处理工艺，将含镍废水用氢氧化钠或氨水调节pH＝5.5～9.5；常温下搅拌加入丁二酮肟进行沉镍反应，丁二酮肟与滤液中Ni2+的摩尔比为2.2∶1～2.4∶1，反应20～60分钟后过滤，滤饼用40～90℃热水洗涤，再经过滤得到纯净的镍螯合物；镍螯合物根据产品要求，用盐酸、硫酸或硝酸进行溶解，过滤后可以得到相应的镍盐溶液和丁二酮肟；酸溶滤液经回收丁二酮肟后，再经中和、加热水解、过滤除去残余Fe3+后，蒸发、洗涤、结晶、干燥得到产品；合并第二步中的滤液并回收丁二酮肟；回收的丁二酮肟循环用于沉镍反应。该含镍废水处理工艺可将含镍废水处理后达标，残余Ni2+含量＜1mg/L，又能将镍全部回收，处理成本低、设备投资小。

1、  一种含镍废水处理工艺，其特征是：

1.  1将含镍废水用氢氧化钠或氨水调节PH＝5.5～9.5；

1.  2常温下搅拌加入丁二酮肟进行沉镍反应，丁二酮肟与滤液中Ni²⁺的摩尔比为2.2∶1～2.4∶1，反应20～60分钟后过滤，滤饼用40～90℃热水洗涤，再经过滤得到纯净的镍螯合物；

1.  3镍螯合物根据产品要求，用盐酸、硫酸或硝酸进行溶解，过滤后可以得到相应的镍盐溶液和丁二酮肟；

1.  4酸溶滤液经回收丁二酮肟后，再经中和、加热水解、过滤除去残余Fe³⁺后，蒸发、洗涤、结晶、干燥得到产品；

1.  5合并第二步中的滤液并回收丁二酮肟；回收的丁二酮肟循环用于沉镍反应。

2、  根据权利要求1所述的含镍废水处理工艺，其特征是：用氢氧化钠或氨水调节时优选PH＝6.5～7.5。

3、  根据权利要求1所述的含镍废水处理工艺，其特征是：优选氨水。

4、  根据权利要求1所述的含镍废水处理工艺，其特征是：滤饼洗涤时热水温度优选80～90℃。

5、  根据权利要求1所述的含镍废水处理工艺，其特征是：滤饼洗涤时采用逆流洗涤。

一种含镍废水处理工艺
技术领域
本发明涉及一种含镍废水处理工艺。
背景技术
镍及其盐类虽然毒性较低，但作为一种具有生物学作用的元素，镍能激活或抑制一系列的酶(如精氨酸酶，羧化酶等)而发生其毒性作用。动物吃了镍盐可引起口腔炎、牙龈炎和急性胃肠炎，并对心肌和肝脏有损害。实验证明，镍对家兔的致死量为7～8毫克/千克，镍及其化合物对人皮肤、粘膜和呼吸道有刺激作用，可引起皮炎和气管炎，甚至发生肺炎。通过动物实验和人群观察已证明：镍具有积存作用，在肾、脾、肝中积存最多，可诱发鼻咽癌和肺癌。同时镍对植物生长也有不利影响(镍对水稻产生毒性的临界浓度是20ppm)，此外对水生生物具有明显的毒性作用。因此国家对工业废水排放中镍含量有严格要求。
镍矿开采冶炼、轻工、机器制造、镍盐生产、金属加工的废水中常含有镍。特别是轻工业中镀镍的耗镍量不仅约占全国总耗镍量的12～15％，而且镀镍过程中镍的利用率也较低(电镀镍的洁净生产三级标准的综合利用率为88％)，因此镀镍废水成为最大的镍污染隐患。镀镍工艺中由于化学镀镍在镀层性能以及对复杂形状镀件施镀难易等方面有电镀镍无法比拟的优越性，同时化学镀镍由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化物等有毒物质，比电镀镍环保，因此化学镀镍在很多领域有取代电镀的可能。但与电镀比较，化学镀镍溶液稳定性较差，通常使用6～8个周期即老化，老化的镀液仍含有10g/L左右的Ni²⁺。由于化学镀镍老液中含有大量的NH₄⁺以及柠檬酸、乳酸等络合物又增加了处理难度，处理不当不仅浪费资源而且会造成镍污染。
目前，含镍废水的处理主要有以下方法：
①中和沉淀法
加碱调节PH，使Ni²⁺以氢氧化镍沉淀的形式予以除去。此法操作简单，是目前最常用的方法之一。但此法需要很高的PH才能使处理后的废水达标。使用NaOH时沉淀较少，但成本高。使用石灰虽然成本低，但处理产生的废渣较多，镍回收困难，而且存在二次污染的隐患。中和过程中还容易形成氢氧化镍胶体沉淀，造成过滤困难，由于形成沉淀的颗粒较小，不易沉淀，还需加入絮凝剂辅助沉淀。处理后的废水呈碱性，还需要用酸中和才能排放。此外当含镍废水中含有大量NH₄⁺和络合能力较强的有机物时，很难使处理后的废水达到废水排放要求。
②硫化物沉淀
硫化物沉淀形成的硫化镍沉淀颗粒小，容易形成胶体。同时硫化剂本身在水中有残留(工业废水中S^2-含量国家也有严格要求)，遇酸生成硫化氢气体造成环境污染，而且采用硫化法很难将Ni²⁺含量降低到1mg/L以下。
③铁氧体法
铁氧化体处理废水主要是利用沉淀物的吸附性能，所以当废水中Ni²⁺浓度过高或废水含有NH₄⁺、柠檬酸等络合物时就无法使处理后的废水达标，而且废渣遇酸又会溶出，存在二次污染的隐患。同时由于形成大量沉淀，造成镍回收困难。
④溶剂萃取法
通过萃取需要较多的萃取级数，同时很难将废水中Ni²⁺浓度处理到1mg/L以下，而且溶剂在萃取和再生过程中萃取剂损失较多，造成处理成本高。
⑤吸附法
吸附剂常用活性炭、腐殖酸、海泡石、树脂等。吸附法常用于处理Ni²⁺浓度较低的废水。此法存在饱和吸附量小、不易回收镍、处理不当容易造成二次污染、设备投资大等缺陷。
⑥膜分离技术
包括反渗透、膜萃取、超滤等，由于膜分离需要在待处理的废水达到一定的指标的条件下才能正常运行，废水中的固体悬浮物、有机物、胶体物质等对膜的寿命都有不利影响，原水在进反渗透膜器之前要采用一定的预处理措施，同时膜处理过程需要很高的压力，一次设备投资多，维护、运行费用高。此外浓缩液还需经过再次无害化处理。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术存在的上述缺陷，提供一种既能将含镍废水处理后达标，使残余Ni²⁺含量＜1mg/L，又能将镍全部回收，处理成本低、设备投资小的含镍废水处理工艺。
本发明的具体技术方案是：
将含镍废水用氢氧化钠或氨水调节PH＝5.5～9.5；常温下搅拌加入丁二酮肟进行沉镍反应，丁二酮肟与滤液中Ni²⁺的摩尔比为2.2∶1～2.4∶1，反应20～60分钟后过滤，滤饼用40～90℃热水洗涤，再经过滤得到纯净的镍螯合物；镍螯合物根据产品要求，用盐酸、硫酸或硝酸进行溶解，过滤后可以得到相应的镍盐溶液和丁二酮肟；酸溶滤液经回收丁二酮肟后，再经中和、加热水解、过滤除去残余Fe³⁺后，蒸发、洗涤、结晶、干燥得到产品；合并第二步中的滤液并回收丁二酮肟；回收的丁二酮肟循环用于沉镍反应。
上述的含镍废水处理工艺，用氢氧化钠或氨水调节时优选PH＝6.5～7.5。
上述的含镍废水处理工艺，优选氨水，从而降低处理成本，加快反应速度。
上述的含镍废水处理工艺，滤饼洗涤时热水温度优选80～90℃。
上述的含镍废水处理工艺，滤饼洗涤时采用逆流洗涤。
本发明的优点是：
采用以上工艺处理含镍废水，残余Ni²⁺含量＜1mg/L，除处理后的废水满足要求外，还可将废水中所含镍全部予以回收，并得到合格的镍盐产品。反应条件为常温、常压，对设备无特殊要求，同时丁二酮肟亦可回收进行循环使用，因此处理成本很低。且处理后的废水呈中性，不需中和就可达到排放要求。
具体实施方式
实施例1
废水样品为化学镀镍老液，初始PH＝4.5，成分如下(g/L)：Ni²⁺2～6，Fe³⁺0.01～0.02，Cu²⁺0.2～0.6，NH₄⁺70～80，此外还含有150～200g/L的亚磷酸根，25～50g/L的柠檬酸根，及乳酸等有机物。
常温搅拌情况下用氨水调节PH＝5.5，再加入丁二酮肟进行沉镍反应，丁二酮肟与滤液中Ni²⁺的摩尔比为2.2∶1，反应60分钟后过滤；滤饼用40～45℃热水逆流洗涤2至3次后，再经过过滤得到纯净的镍螯合物；将镍螯合物在搅拌情况下加入40％硫酸中，析出丁二酮肟，过滤后得到硫酸镍溶液和丁二酮肟；再对酸浸液进行处理，采用活性碳吸附回收丁二酮肟，经中和、加热水解、过滤除去残余Fe³⁺后，蒸发、浓缩、结晶、干燥得到硫酸镍产品，经检验硫酸镍产品主要技术达到电镀用硫酸镍标准要求(HG/T2824-1997)要求。合并第二步中的滤液并采用活性碳吸附回收丁二酮肟。合并回收的丁二酮肟循环用于沉镍工序。
实施例2
废水样品为化学镀镍老液，初始PH＝4.5，成分如下(g/L)：Ni²⁺2～6，Fe³⁺0.01～0.02，Cu²⁺0.2～0.6，NH₄⁺70～80，此外还含有150～200g/L的亚磷酸根，25～50g/L的柠檬酸根，及乳酸等有机物。
常温搅拌情况下用氨水调节PH＝9.5，再加入丁二酮肟进行沉镍反应，丁二酮肟与滤液中Ni²⁺的摩尔比为2.4∶1，反应20分钟后过滤；滤饼用85～90℃热水逆流洗涤2至3次后，再经过过滤得到纯净的镍螯合物；将镍螯合物在搅拌情况下加入10％硫酸中，析出丁二酮肟，过滤后得到硫酸镍溶液和丁二酮肟；再对酸浸液进行处理，采用活性碳吸附回收丁二酮肟，经中和、加热水解、过滤除去残余Fe³⁺后，蒸发、浓缩、结晶、干燥得到硫酸镍产品，经检验硫酸镍产品主要技术达到电镀用硫酸镍标准要求(HG/T2824-1997)要求。合并第二步中的滤液并采用活性碳吸附回收丁二酮肟。合并回收的丁二酮肟循环用于沉镍反应。
实施例3
废水样品为化学镀镍老液，初始PH＝4.5，成分如下(g/L)：Ni²⁺ 2～6，Fe³⁺ 0.01～0.02，Cu²⁺ 0.2～0.6，NH₄⁺ 70～80，此外还含有150～200g/L的亚磷酸根，25～50g/L的柠檬酸根，及乳酸等有机物。
常温搅拌情况下用氨水调节PH＝7.0，再加入丁二酮肟进行沉镍反应，丁二酮肟与滤液中Ni²⁺的摩尔比为2.3∶1，反应30分钟后过滤；滤饼用80～90℃热水逆流洗涤2至3次后，再经过过滤得到纯净的镍螯合物；将镍螯合物在搅拌情况下加入25％硫酸中，析出丁二酮肟，过滤后得到硫酸镍溶液和丁二酮肟；再对酸浸液进行处理，采用活性碳吸附回收丁二酮肟，经中和、加热水解、过滤除去残余Fe³⁺后，蒸发、浓缩、结晶、干燥得到硫酸镍产品，经检验硫酸镍产品主要技术达到电镀用硫酸镍标准要求(HG/T2824-1997)要求。合并第二步中的滤液并采用活性碳吸附回收丁二酮肟。合并回收的丁二酮肟循环用于沉镍反应。
实施例4
废水样品为化学镀镍老液，初始PH＝4.5，成分如下(g/L)：Ni²⁺ 2～6，Fe³⁺ 0.01～0.02，Cu²⁺ 0.2～0.6，NH₄⁺ 70～80，此外还含有150～200g/L的亚磷酸根，25～50g/L的柠檬酸根，及乳酸等有机物。
常温搅拌情况下用氨水调节PH＝7.5，再加入丁二酮肟进行沉镍反应，丁二酮肟与滤液中Ni²⁺的摩尔比为2.3∶1，反应35分钟后过滤；滤饼用70～75℃热水逆流洗涤2至3次后，再经过过滤得到纯净的镍螯合物；将镍螯合物在搅拌情况下加入30％硫酸中，析出丁二酮肟，过滤后得到硫酸镍溶液和丁二酮肟；再对酸浸液进行处理，采用活性碳吸附回收丁二酮肟，经中和、加热水解、过滤除去残余Fe³⁺后，蒸发、浓缩、结晶、干燥得到硫酸镍产品，经检验硫酸镍产品主要技术达到电镀用硫酸镍标准要求(HG/T2824-1997)要求。合并第二步中的滤液并采用活性碳吸附回收丁二酮肟。合并回收的丁二酮肟汇循环用于沉镍反应。
实施例5
废水样品为化学镀镍老液，初始PH＝4.5，成分如下(g/L)：Ni²⁺ 2～6，Fe³⁺ 0.01～0.02，Cu²⁺ 0.2～0.6，NH₄⁺ 70～80，此外还含有150～200g/L的亚磷酸根，25～50g/L的柠檬酸根，及乳酸等有机物。
常温搅拌情况下用氨水调节PH＝6.5，再加入丁二酮肟进行沉镍反应，丁二酮肟与滤液中Ni²⁺的摩尔比为2.3∶1，反应35分钟后过滤；滤饼用75～80℃热水逆流洗涤2至3次后，再经过过滤得到纯净的镍螯合物；将镍螯合物在搅拌情况下加入20％硫酸中，析出丁二酮肟，过滤后得到硫酸镍溶液和丁二酮肟；再对酸浸液进行处理，采用活性碳吸附回收丁二酮肟，经中和、加热水解、过滤除去残余Fe³⁺后，蒸发、浓缩、结晶、干燥得到硫酸镍产品，经检验硫酸镍产品主要技术达到电镀用硫酸镍标准要求(HG/T2824-1997)要求。合并第二步中的滤液并采用活性碳吸附回收丁二酮肟。合并回收的丁二酮肟循环用于沉镍反应。
实施例6
采用氢氧化钠替代实施例1～实施例6中的氨水，工艺条件不变。