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电镀含镍废水的处理技术分析(2)

来源:学术堂 作者:周老师
发布于:2015-10-16 共5766字

  2.2.2离子交换技术

  随着新型大孔型离子交换树脂和离子交换连续化工艺的不断发展,离子交换法作为镀镍漂洗水“零排放”的手段一度引起学术界的兴趣。

  侯新刚等〔16〕采用离子交换法对低浓度硫酸镍溶液进行吸附实验,结果表明:室温下,001×8 型强酸性凝胶型阳离子交换树脂 4.0 g, 镍离子质量浓度1.0 g/L,反应时间 60 min,pH 5~6,镍离子回收率能达到 95%以上。 动力学研究表明,吸附速率主要受液膜扩散控制。 宋吉明等〔17〕通过氨基磷酸螯合树脂与其他螯合树脂对弱酸性电镀废水中的镍离子吸附性能比较试验得出: 氨基磷酸螯合树脂由 H+型转Na+型后对 Ni2+的吸附量提高 29.5%. 处理后水中Ni2+质量浓度小于 0.020 mg/L.T. H. Eom 等〔18〕采用离子交换技术进行电镀废水处理,Ni2+去除率可超过99%.

  将离子交换技术与膜技术相结合, 组成新型工艺用于处理含镍电镀废水得到了很好的处理效果。吴洪锋等〔19〕采用离子交换-超滤-反渗透组合工艺处理镀镍漂洗废水, 该系统经过连续四个多月的运行后,监测结果显示,镀镍漂洗废水中 Ni2+质量浓度由 424 mg/L 降至 1.0 mg/L 以下,Ni2 +回收率大于99%,废水整体回用率大于 60%,系统出水可回用到镀镍漂洗槽中。 该方法具有出水水质稳定以及可回收镍资源、水资源等优点。

  2.2.3膜分离技术

  镍既是重金属又是贵金属, 利用膜分离技术既能去除废水中的镍离子又可以实现对镍的回收利用,达到清洁生产的目的。周理君等〔20〕采用超滤-反渗透组合工艺浓缩分离镀镍漂洗废水,出水水质接近纯净水。胡齐福等〔21〕采用两级 RO 膜系统对含镍 250~350 mg/L 的漂洗废水进行处理,对镍的截留率达 99.9%以上。王昕彤等〔22〕利用新型纳滤膜分离电镀镍漂洗水,对镍离子的去除率达 99.5%,出水可直接排放或回用于车间。 李兴云等〔23〕采用膜电解法对 Ni2+质量浓度为 2 000 mg/L,pH=5.32 的含镍模拟废水进行了处理。并对单阳膜二极室、单阴膜二极室以及双膜三极室三种不同膜电解组合处理效果进行了比较,结果表明:单阴膜电解法在电解的过程中,阳极反应产生的 H+被阳极液中的 OH-中和,同时阴膜也阻止 H+通过, 从而提高了镍的回收率。 且电流效率可高达90%以上,与普通电解法相比提高 30%,电解率均高于单阳膜和双膜三室电解。 采用电渗析法处理含镍电镀废水要求清洗水中镍离子质量浓度≥1.5 g/L,以提高渗析率。 电渗析处理后的浓缩液的浓缩比比反渗透浓缩比高, 利用这一优点可实现化学镀镍液再生。 国内已有试验证明, 采用电渗析法可回收90%的硫酸镍,回收的硫酸镍质量浓度达到 80~100g/L,能直接回镀槽使用〔24〕。

  综上可以得知, 膜分离技术应用于含镍电镀废水的处理有独特优势, 不仅可以有效去除废水中的Ni2+,使其以低浓度达标排放或者废水回用,而且滤膜所截留下来的含镍沉渣可以回收利用, 既环保又经济。 与其他技术相比,膜技术设备简单,使用范围广,处理率高,无需添加化学试剂,因此不会造成二次污染〔25〕。但膜组件昂贵,且在使用过程中会产生膜污染,这是限制膜技术广泛应用的问题所在。

  2.2.4离子浮选技术

  采用离子浮选法处理含镍电镀废水, 对镍离子有较高的去除率。 戴文灿等〔26〕通过离子浮选法处理电镀废水的研究发现,离子浮选对镉、锌、铜、镍等金属离子均有很高的去除率, 其中镍的残余质量浓度最低可达 0.33 mg/L, 泡沫产品中镍品位为 13.2%,具有极高的资源回收价值。 董红星等〔27〕采用浮选法对二元金属离子铜和镍进行处理,铜、镍的去除率可分别达到 92.46%、93.14%. 陶有胜等〔28〕对镍离子和铜离子采用浮选法进行单一处理和混合处理实验,单一实验中镍离子的回收率可达 99.5%以上。 混合实验中镍离子、铜离子的回收率都有显着提高,铜离子回收率达到 100%.

  离子浮选法具有萃取法和离子交换法的双重优点,在处理电镀废水中具有适应范围广、去除率高,且能回收废水中有价值金属等特点。但是,目前离子浮选法对于重金属废水的处理应用只局限于对单组分的分离,对二组分及多组分废水处理的研究较少。

  2.3生物处理法

  目前, 生物吸附法处理含镍废水的关键问题在于可用于吸附镍离子的菌种吸附量普遍较低〔29〕。李兰松等〔30〕利用射频低温等离子体对吸附镍细菌 B8 进行诱变, 并测试突变体对镍离子的吸附能力。 实验结果表明,得到的突变体 Ni12(Pseudomonascedrina)对镍离子的吸附量达到了 136.7 mg/g(干菌体),比原始菌株 B8 提高了 11.7%.以多孔陶瓷为载体,采用微生物曝气挂膜法固定突变体 Ni12,对含镍离子的溶液进行处理,其吸附率可达 86%. 突变体Ni12对镍离子有较强的吸附性,可稳定遗传,对含镍废水的处理有良好的应用前景。 赵玉清等〔31〕筛选了一种嗜镍菌并研究了最优条件下嗜镍菌对镍离子的特效吸附。通过吸附率随时间的变化曲线可知:镍离子质量浓度为 25 mg/L,吸附 2 h 吸附反应即趋于平衡,吸附率最高可达 97.7%,对超标 50 倍的含镍废水,一次处理已接近镍的排放标准;该菌对含镍废水中的 Ni2+有特效性吸附。

  李娟等〔32〕用稻壳作载体对硫酸盐还原菌进行固定化, 能有效去除废水中的镍离子, 去除率高达99%. 有实验研究表明,红杆菌对 Ni2+的去除率可达90%. 白腐菌(P. chrysosporium)对 Ni2+的最大吸附量可达 56 mg/g〔33〕。 基因重组菌 E. coli JM10 对 Ni2+富集能力比原始菌株增加了 6 倍多。

  目前, 国内外关于生物吸附的研究多处于实验室阶段, 实验室已实现了固定化细胞体系的连续操作。基因工程技术在微生物吸附方面也有所应用。然而, 当前对生物吸附剂和重金属之间的反应动力学和热力学以及生物吸附机理的认识还不充分, 更为廉价、吸附容量更大的生物吸附剂也有待于开发。因此,生物技术要在工业上被广泛应用还有一定距离。但相信随着生物吸附技术的不断发展完善, 生物吸附技术将在重金属污染处理方面发挥其独特的魅力〔34〕。

  3展望

  新的《电镀行业污染物 国 家 排 放 标 准 》(GB21900-2008)的颁布 ,相比以前的 《污水综合排放标准》(GB 8978-1996),提高了含镍废水的排放要求。为达到更高要求排放标准,常用的处理方法是在絮凝处理之后加离子交换、膜处理、电渗析等工艺做进一步深度处理〔35〕,这样就增加了处理单元数,大大提高了处理费用。因此,既能提高重金属废水处理的效率又能简化处理流程, 降低电镀企业废水处理成本将是处理含镍电镀废水研究的一个重要方向。 高效重金属螯合剂具有处理成本低、效果稳定,且一次性处理就能达到排放标准等优点, 将传统沉淀工艺与重金属螯合剂联用处理含镍电镀废水, 能一次性完成废水处理达标排放,大大降低了废水处理成本,同时易于实现镍资源化,具有相当的推广应用前景。

  参考文献

  [1] 屠振密,黎德育,李宁,等。 化学镀镍废水处理的现状和进展 [J].电镀与环保,2003,23(2):1-5.

  [2] 李姣。 化学沉淀法处理电镀废水的实验研究 [D]. 长沙 :湖南大学,2011.

  [3] 林德贤 ,罗强 ,黎峰 ,等。 镀镍废水处理的研究 [J]. 广东化工 ,2013,40(6):112-113.

  [4] 张希衡。 废水治理工程[M]. 北京:冶金工业出版社,1984:9-17.

  [5] 安成强,崔作兴,郝建军,等。 电镀三废处理技术[M]. 北京:国防工业出版社,2002:34-52.

  [6] 常军霞,王三反,陈霞。 铁氧体共沉淀法处理含Ni2+废水的研究[J].工业水处理,2011,31(3):46-48.

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