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除镍离子交换树脂法去除电镀废水中的镍

日期:2019-10-09    来源:Ofweek

国际节能环保网

2019
10/09
08:56

关键词: 工业废水 电镀废水 镍去除

   镀镍作为一种常用的表面处理技术,被广泛应用于电子、汽车、机械等多种行业。含Ni2+的废水对人体健康和生态环境有着严重危害,其常见处理方法有化学沉淀法、真空蒸发回收、电渗析、反渗透及离子交换树脂吸附等废水处理法。化学沉淀法虽然成本低,但产生的固废需要进行二次处理;真空蒸发法能耗大;电渗析、反渗透法需要较大的设备投资和能耗,而且存在膜易受污染的问题,可见,现有含镍废水处理工艺各有利弊。
  离子交换技术是现有含镍废水处理工艺的完美升级,因出水水质好,可回收有用物质,适用于处理浓度低而废水量大的镀镍废水等优点,得到广泛应用。
  采用离子交换法进行镀镍废水处理的优势:
  1.高效除镍可达标:去除重金属镍离子,满足国家排放指标要求
  2.资源价值化:回收废水中有价值的金属镍
  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
  随着人们对镀镍废水处理资源价值化的意识越来越强,离子交换技术作为电镀废水深度处理的有效方法也逐渐得到重视。
  原理:
  离子交换树脂是具有三维空间结构的不溶性高分子化合物,其功能基可与水中的离子起交换反应。镀镍废水中的Ni2+离子采用阳离子交换树脂吸附。所用树脂可以一般采用弱酸性阳树脂,采用弱酸性阳树脂交换时,通常将树脂转为Na型。当含Ni2+废水流经Na型弱酸性阳树脂层时,发生如下交换反应:
  2R-COONa+Ni2+→(R-COO)2Ni+2Na+
  水中的Ni2+被吸附在树脂上,而树脂上的Na+ 便进入水中。 当全部树脂层与Ni2+交换达到平衡时,用一定浓度的HCl或H2SO4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转为Na型,反应如下:
  R-COOH+NaOH→RCOONa+H2O
  如此树脂可重新投入运行,进入下一循环。废水经处理后可回清洗槽重复使用,洗脱得到的硫酸镍经净化后可回镀槽使用。
  工艺方案论证:
  树脂的选择
  目前能处理含镍废水的树脂很多,其性能和特点各不相同,所以选择合适的树脂是工艺中一个主要的问题。能够用于处理含镍废水的树脂中以弱酸性阳离子交换树脂(也就是螯合树脂)较多,而强酸性阳树脂也能吸附镍离子,但是此款树脂容易受含镍废水中盐分,钙镁的影响。故工厂含镍废水多选用交换容量高、交换速度快、容易再生、机械强度高、膨胀度小的弱酸阳树脂(螯合树脂)。
  树脂的预处理
  除镍螯合树脂,出厂时经活化处理好为钠型,使用前只需用清水冲洗至PH为9左右就可以使用。
  离子交换处理镀镍废水,以前主要是固定床双柱串联工艺流程,近年来与移动床镀铬废水处理一样,发展到移动床镀镍废水处理。其功能越来越全,占地越来越小。为了不使设备在饱和树脂排放再生以后影响废水的交换,装置上有备用树脂罐一个。设备功能齐全,操作方便,装置包括水泵、流量计、过滤器、气泵、树脂再生系统以及电源控制部分。
  废水处理工艺流程
  1、废水的交换:
  工作时,水泵将含镍废水从废水池抽入过滤器,废水从过滤器出来,经流量计后逆流进交换柱,从交换柱顶部出来的水,就是己经去除了Ni2+离子的水了(顺流进水还是逆流进水可以根据具体的设计工艺要求选择),其反应如下:
  2R-COONa+Ni2+→(R-COO)2Ni+2Na+
  除镍离子交换树脂法去除电镀废水中的镍
  2、废水处理流程:
  弱酸性鳌合树脂对水中各种阳离子在浓度相同的情况下,对阳离子的交换顺序为:
  Cu2+>Pb2+>Ni2+>Co2+>Cd2+>Fe3+>Mn2+>Mg2+>Ga2+>>Na+
  除镍离子交换树脂法去除电镀废水中的镍
  3、树脂的再生:
  再生时,由于树脂收缩膨胀率较高,即树脂吸附饱和Ni2+后,体积缩小30-40%,当树脂再生转成Na+型后,又将恢复到原来的体积. 树脂再生时,先用再生树脂体积2倍的H2SO4或HCL溶液(3%-5%)逆流再生,并直接回收再生反应如下:
  (R-COO)2Ni+2H+→2RCOOH+Ni2+
  待树脂全部再生后,用水正反冲洗洗净,然后用2倍再生树脂体积4%-5%的NaOH溶液流过树脂,将树脂转成钠型(转成钠型后,Ni2+容易吸附交换,交换量更大)。转型后的树脂体积将增加30%以上,这时用软水(或纯水)充分淋洗树脂(约2倍树脂体积).从而完成了废水处理、树脂再生的全过程。
  对于树脂运行与再生是顺流还是逆流。一般是顺流运行,逆流再生和清水正反洗,运行方式可根据实际工艺具体确认。
       运行方式:
  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涌现,在镀镍废水深度处理、高价金属镍盐的回收等方面,离子交换技术越来越展现出其它方法难以匹敌的优势。为了提高水的循环利用率和符合日趋严格的排放标准,预期的离子交换技术将与微机控制技术联用,使设备设计走向定型化、自动化,开创废水处理领域新格局。
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