| 标题 | 结晶沉淀法处理化学镀镍废水的研究 |
| 范文 | 姚智俊 摘 要 随着化学镀镍技术的不断发展和进步，生产规模也随之扩大，在带来巨大经济利益的同时，以其高污染高排放量等缺点不断地被诟病。镍是一种比较昂贵的金属，同时具备着相当强的致癌能力，因此，对化学镀镍废水进行处理，不仅能够保护环境，还能减少资源浪费。笔者通过对镀镍废水的相关问题进行阐述，对常用的2种结晶法工艺进行了介绍，具有一定的参考价值。 关键词 结晶沉淀法；化学镀镍废水；处理研究 中图分类号 O6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）161-0171-02 化学镀镍以其镀层均匀、耐磨性好、硬度高等优点被广泛应用到各个领域中，但是也给环境带来了巨大的污染，严重威胁着人类的身体健康。对镀镍废水的处理正逐渐地引起越来越多的关注，相关手段的实施迫在眉睫，对相关方法措施进行研究有着十分重要的现实意义。 1 化学镀镍废水的主要组成、危害和常用的废液处理方法 1）主要组成。化学镀镍采用的是金属盐和还原剂在同一溶液介质中自行催化所发生的氧化还原反应，使镍离子能够在镀件的表面形成一层Ni—P非晶镀层。化学镀镍废水中含有一定量的未完全反应的镍盐和还原剂，还包括一定量的无机物络合剂、缓冲剂、稳定剂等，同时还有一定量的次磷酸根离子、亚磷酸根离子、钠离子和硫酸根离子。 2）主要危害。化学镀镍废水中的镍是一种强烈的致癌物质，排入到水体中会破坏水体的生态平衡，威胁水生生物的正常生长，造成水体的富营养化，还会沉淀吸附到食物链中，并最终危害人类的身体健康。主要表现在影响人类基因的突变或缺失、影响人体内多种生物酶的合成分泌、影响人体对营养物质的吸收、扰乱人类的内分泌系统等。 3）常用的镀镍废液处理方法。 （1）物理处理法。物理处理法是指在不改变离子存在形态的前提下，对镍离子进行吸附、浓缩和分离的方法。常用的物理处理法包括吸附法、离子交换法、膜分离法和溶剂萃取法等。 （2）化学处理法。化学处理法是指向镀镍废水中加入一定量的化学物质，是镍与其发生化学反应，进而生成不溶的沉淀物质，再进行过滤分析的方法。常用的化学处理法包括化学沉淀法、氧化还原法、电解法等。 （3）生物处理法。生物处理法是指利用人工培养的功能性菌酶，对废水进行催化转化、静电吸附、络合、絮凝等作用，将重金属离子分离的方法。常用的生物处理法包括生物化学法、植物生态修复法、生物絮凝法等。 （4）综合处理法。针对化学镀镍废水结构成分复杂多样的形式，实际处理中利用一种方法很难实现处理的达标，需要结合多种方法工艺来进行组合处理，统称为综合处理法。 2 结晶沉淀法简介 结晶沉淀法属于化学处理方法的范畴，在镀镍废水中放入碳酸盐、硫化物、氢氧化钠等化学物质，使之与重金属离子产生反应，形成沉淀并吸附在结晶材料上，然后随之一起取出。与传统化学沉淀法不同的是，结晶沉淀法工艺简单、操作方便、占地面积小、处理量大、重金属回收简单方便，且形成的沉淀物含水率较低、结构密实，在实际处理过程中，采用的频率比较高，发展前景十分广阔。 3 影响镍离子去除的相关因素分析 1）双氧水用量。当在废液中加入双氧水时，镍离子的去除效果十分明显，效率得到了快速提升，并且随着双氧水用量的不断增加，镍离子的去除率也随之增加，只是效果并不如初始状态那么明显。因为双氧水打破了以络合物状态存在的镍元素，使之成为了游离状态。当镍离子去除率不再变化时说明双氧水的用量达到了最佳值。 2）氢氧化钠用量。氢氧化钠用量对于镍离子的沉淀程度有着直接的影响，当氢氧化钠过量的时候，虽然镍离子能够完全沉淀，但是会使废水的pH值偏碱性，达不到污水排放的要求标准，需要对其进行中和处理，浪费资源；用量过少会导致沉淀不完全。当镍离子沉淀不随氢氧化钠的增加量而增加时，证明镍离子已经完全沉淀。 3）氧化破络时间。在实际镀镍废水处理过程中，反应时间越长，氧化破络的程度就越彻底，证明镍离子的去除率越高，一段时间过后，镍离子去除率的变化并不会随时间的延长而明显变化，证明氧化破络的时间恰到好处。氧化破络时间过长会是双氧水发挥过多，进而影响废水的处理效果。 4）沉淀反应温度。温度增加会是离子之间的活动加剧，进而能够促进分子之间的反应，加速镍离子的去除。镍离子与氢氧化钠生成沉淀的反应的剧烈程度与沉淀反应温度有着直接的关系，温度高不仅会促进二者反应，还会使双氧水的氧化破络作用得到促进，使废液中游离的镍离子含量增加，反应更彻底。 4 常用的结晶沉淀法处理化学镀镍废水工艺分析 在实际生产过程中，常用的结晶沉淀法主要有碳酸镍结晶法和硫化镍结晶法2种。 1）碳酸镍结晶法。碳酸镍结晶法主要是采用碳酸钠作为结晶沉淀剂对镀镍废水进行处理，使之形成碳酸镍沉淀，然后再进行过滤，将剩下的碳酸镍进行反复冲洗后回流至调节池二次溶解，再加入次氯酸离子进行氧化预处理，能够进一步提高镍离子的结晶效果，由于钙离子能够对沉淀效应起到促进协同的作用，因此在实际操作工艺中使用次氯酸钙的频率比较高。使用该方法，针对只含有镍离子一种重金属离子的废水，能够短时间内使镍离子去除速率达到稳定，且去除率很高，实际上镀镍废水往往含有多种重金属离子，这会直接影响沉淀反应的稳定性。结合剂的含量过高，会使镍的去除率大大降低，整个运行反应过程起伏不定，很难保证稳定性。 2）硫化镍结晶法。与碳酸镍结晶法不同的是，硫化镍结晶法使用的是硫化氢作为沉淀剂，且络合剂不会与硫化氢对镍离子展开竞争，反应生成的硫化镍的溶解度要比碳酸镍小得多。在实际生产过程中，增大含镍废水的面积，通入硫化氢气体，硫离子和硫氢跟离子都会增多，控制好硫化氢气体的输入量，使镍离子和硫离子达到化学平衡，沉淀就完全产生了。由于硫离子对镍离子的竞争吸引力度要明显更强些，因此使用硫化镍结晶法会省略预氧化的阶段，提高操作的简便性，在实际生产处理过程中所受的欢迎程度也会更高。所产生的硫化镍沉淀质地十分密实，当过滤装置表面附着满沉淀时，不需要立即更换滤布就可以继续过滤沉淀。 5 沉淀物的处理方法 针对常用的硫化镍结晶法，过滤完毕后将滤布从设备上拆下，通过焚烧的方式去掉后滤布，对剩余沉淀进行分离，将其放入蒸馏水中洗涤，将其他溶于水的物质清楚，在120℃的环境下烘干两个小时，得到比较纯净的氢氧化镍固体，然后再用硫酸与沉淀溶解反应，形成七水硫酸镍，镍离子得到了有效的收集。 6 结论 综上所述，在构建资源节约型和环境友好型社会的大背景下，采用结晶沉淀法对化学镀镍废水进行处理，能够有效将镍离子从废水中提取出来，使废水达到排放的标准，减少工业生产对自然环境的破坏污染，还能够有效地节约稀缺资源。鉴于当前相关技术发展还不够成熟，需要不断地完善现有技术，开发研究新技术，来实现镍元素更高纯度的提取。 参考文献 [1]吴之传，陶庭先，孙志娟.偕胺肟螯合纤维处理镀镍废液的研究[J].安徽工程科技学院学报：自然科学版，2003（2）. [2]李能斌，罗韦因，刘钧泉.国内外化学镀镍清洁生产技术概况[A].2005（贵阳）表面工程技术创新研讨会论文集[C]，2005. [3]王晓波，萨如拉，杨润昌，罗卫玲.化学镀镍废液处理新工艺及机理研究[J].湘潭大学自然科学学报，2004（1）. [4]曹梦，唐雪娇，韩长秀，张宝贵.非金属基体化学镀镍在电磁屏蔽方面的研究现状[J].天津化工，2006（4）. [5]张文雪，周振君，何成，李钢.镁合金无铬前处理工艺及化学镀镍[J].吉林大学学报：工学版，2011（1）. |
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