含镍废水处理 苏州天瑞环境科技有限公司的发明专利申请公布号 CN 112777774 A

含镍废水处理 苏州天瑞环境科技有限公司的发明专利申请公布号 CN 112777774 A

(19) 中华人民共和国国家知识产权局 (12) 发明专利申请 (10) 申请公开号 CN A (43) 申请公开日 2021.05.11 (21) 申请号 2.8C02F 101/20 (2006.01) (22) 申请日 2019.11.08 (71) 申请人地址 江苏省苏州市虞山镇祖冲之南路1666号清华科技园6号楼 (72) 发明人 闫丽娟 何逸群 朱金宝 余建 王玲 (74) 专利代理机构 苏州威仕鹏知识产权代理有限公司（普通合伙） 32235 代理人 韩晓媛 (51) Int.Cl.C02F 9/04 (2006.01) C22B 7/00 (2006.01) C22B 23/00 (2006.01) C02F 103/16 (2006.01) 权利要求书 1页 说明书 4页 附图 1页 (54) 发明名称 含镍废水处理装置及含镍废水处理方法 (57) 摘要 本申请提供了一种含镍废水处理装置及含镍废水处理方法，所述含镍废水处理装置包括依次连接的螯合破除预处理系统，对含镍废水进行螯合破除预处理；预处理系统，包括依次连接的芬顿氧化系统和臭氧催化氧化系统；深度处理系统，包括离子交换树脂；镍回收系统，包括依次连接的树脂解吸系统、萃取系统和蒸馏系统。

本申请的含镍废水处理装置采用预处理系统和深度处理系统进行处理，实现了废水达标和镍离子富集的双重目的，同时不引入其他污染物；再通过镍回收系统回收镍资源，回收过程中不产生固废。A4 7 7 7 7 7 2 1 1N C CN A 1/1 Page 1.一种含镍废水处理装置，其特征在于包括依次连接的螯合破除预处理系统，对含镍废水进行螯合破除预处理；所述预处理系统包括依次连接的芬顿氧化系统和臭氧催化氧化系统；所述深度处理系统包括离子交换树脂；所述镍回收系统包括依次连接的树脂解吸系统、萃取系统和蒸馏系统。2.根据权利要求1所述的含镍废水处理装置，其特征在于：所述离子交换树脂为大孔苯乙烯系螯合离子交换树脂。 3.一种含镍废水处理方法，包括：S1螯合预处理，向含镍废水中加入碱溶液进行螯合预处理，螯合预处理后的上清液作为预处理；S2预处理，将预处理水依次进行pH调节、氧化、臭氧催化氧化处理；S3深度处理，离子树脂富集镍；S4镍回收，将富镍树脂解吸得到含镍树脂再生液，将含镍树脂再生液萃取，将萃取液蒸馏。4.根据权利要求3所述的含镍废水处理方法，其特征在于：步骤S1具体包括用30％氢氧化钠溶液调节pH至10-11，起到部分螯合破除的作用。

5.根据权利要求4所述的含镍废水处理方法，其特征在于：步骤S1还包括在破络预处理后加入适量聚丙烯酰胺进行絮凝沉淀，静置，取上清液作为预处理水。6.根据权利要求3所述的含镍废水处理方法，其特征在于：步骤S2具体包括：S21，pH调节，用酸调节废水参数为pH值为3.0-4.0；S22，氧化，30％HO投加量约为1.0ml/L，Fe投加量约为150mg/L，反应进行第一预定时间；S23，臭氧催化氧化，将氧化后的废水直接进行臭氧催化，臭氧投加量为300-400mg/L，反应进行第二预定时间。 7.根据权利要求6所述的含镍废水处理方法，其特征在于，所述第一预定时间与所述第二预定时间的比例为1:3。8.根据权利要求3所述的含镍废水处理方法，其特征在于，步骤S3中pH值范围为5～6，离子交换树脂为大孔苯乙烯系螯合离子交换树脂。9.根据权利要求3所述的含镍废水处理方法，其特征在于，步骤S4中树脂解吸过程为：利用酸对富镍离子交换树脂进行解吸再生，得到含镍树脂再生液。 10.根据权利要求3所述的含镍废水处理方法，其特征在于，步骤S4中，萃取过程具体为​​：先调节含镍树脂再生液的pH值至约4.5，然后加入与酸性介质相适应的萃取剂进行萃取，萃取剂与废水的体积比为1:1，萃取时间为2-4分钟，萃取后静置分层；然后用硫酸将富含镍的有机相与镍离子分离，即反萃取，有机相与硫酸的体积比为1:2，萃取后静置分层。

11.根据权利要求10所述的含镍废水处理方法，其特征在于：萃取剂为二(2-乙基己基)磷酸和煤油的混合物，二(2-乙基己基)磷酸与煤油的体积比为15％。22 CN A 说明书 1/4页 含镍废水处理装置及含镍废水处理方法 技术领域 [0001] 本发明涉及废水处理领域，特别涉及一种含镍废水处理装置及含镍废水处理方法。 背景技术 [0002] 电镀是通过电化学的方法在产品表面沉积所需的镀层，以对金属或非金属表面进行保护和改性，使产品获得新的性能。近年来，我国电镀行业发展迅速，镀镍是金属表面改性的主要方法，该过程会产生大量的含镍废水。 据不完全统计，全球每年排放的电镀废水有40亿m3，其中50%达不到排放标准。电镀废水中的污染物难以生物降解，且易在生物体内积累，排入环境中将对环境和人类造成严重威胁。目前处理含镍废水常用的方法是基于氢氧化物和硫化物的传统化学沉淀法，主要适用于处理游离态镍，但对络合态镍的去除较为困难。其他方法如电解、离子交换、吸附、高级氧化还原法等均能保证出水总镍含量达标，但一般成本较高、反应时间较长，且容易产生二次污染，限制了其实际应用。

随着废水排放标准的日益严格，要求处理后的含镍电镀废水中残余Ni2+浓度低于《电镀污染物排放标准（-2008）》中0.1mg/L的特别排放限值，因此需要开发一种更加稳定有效的含镍废水深度处理方法。[0003]电镀废水的镍资源回收主要通过含镍废水转化为含镍污泥、在线回收或树脂吸附等方式进行，回收率低，回收的镍盐纯度差，难以作为产品销售，如何提高镍盐的回收率和纯度仍是亟待解决的技术问题。[0004]鉴于此，需要提供一种改进的含镍废水处理装置及含镍废水处理方法，以解决上述技术问题。 发明内容 [0005] 本申请的目的是提供一种含镍废水处理装置及含镍废水处理方法，以至少解决上述问题之一。 [0006] 为了实现上述申请目的，本申请采用如下技术方案： [0007] 一种含镍废水处理装置，包括 [0008] 依次连接的螯合破除预处理系统，用于对含镍废水进行螯合破除预处理； [0009] 预处理系统，包括依次连接的芬顿氧化系统和臭氧催化氧化系统； [0010] 深度处理系统，包括离子交换树脂； [0011] 镍回收系统，包括依次连接的树脂解吸系统、萃取系统和蒸馏系统。

[0012] 进一步地，所述离子交换树脂为大孔苯乙烯系螯合离子交换树脂。 [0013] 为实现上述应用目的，本申请还采用如下技术方案： [0014] 一种含镍废水的处理方法，包括： [0015] S1螯合预处理，向含镍废水中加入碱溶液进行螯合预处理，螯合预处理后的上清液作为预处理； 33 CN A 说明书 2/4页 [0016] S2预处理，将预处理水依次进行pH调节、氧化、臭氧催化氧化处理； [0017] S3深度处理，通过离子树脂对镍进行富集； [0018] S4镍回收，将富镍树脂解吸得到含镍树脂再生液，将含镍树脂再生液提取，将提取液蒸馏。 [0019] 进一步地，步骤S1具体包括用30%氢氧化钠溶液调节pH至10-11，起到部分螯合的作用。[0020] 进一步地，步骤S1还包括，在破络预处理后，加入适量聚丙烯酰胺进行絮凝沉淀，静置，取上清液作为预处理水。[0021] 进一步地，步骤S2具体包括：[0022] S21、pH调节，用酸调节废水参数至pH值为3.0-4.0；[0023] S22、氧化，30%H2O投加量约为1.0ml/L，Fe投加量约为150mg/L，反应第一预定时间； [0024]S23、臭氧催化氧化，将经过氧化后的废水直接进行臭氧催化，臭氧投加量为300-400mg/L，反应第二预定时间。

[0025] 进一步地，所述第一预定时间与所述第二预定时间的比例为1:3。[0026] 进一步地，在步骤S3中，pH值范围为5～6，所述离子交换树脂为大孔苯乙烯系螯合离子交换树脂。[0027] 进一步地，在步骤S4中，所述树脂解吸过程为：利用酸对所述富镍离子交换树脂进行解吸再生，得到含镍树脂再生液。[0028] 进一步地，在步骤S4中，所述萃取过程具体为​​：[0029] 首先，调节含镍树脂再生液的pH值至约4.5，然后加入适应于酸性介质的萃取剂进行萃取，萃取剂与废水的体积比为1:1，萃取时间为2-4min，萃取后静置分层； [0030] 然后用硫酸将富镍有机相与镍离子分离，即反萃取，有机相与硫酸的体积比为1:2，静置分层。[0031] 进一步地，萃取剂为二(2-乙基己基)磷酸与煤油的混合物，二(2-乙基己基)磷酸与煤油的体积比为15%。[0032] 本申请的有益效果是：本申请的含镍废水处理装置采用预处理系统和深度处理系统进行处理，实现了废水达标和镍离子富集的双重目的，同时不会引入其他污染物；再通过镍回收系统回收镍资源，回收过程中不产生任何固体废弃物。

附图简要说明 [0033] 图1为本发明含镍废水处理装置的结构示意图。 具体实施例 [0034] 下面结合附图所示的具体实施例对本申请进行详细描述。 但这些实施例并不限制本申请，本领域普通技术人员根据这些实施例所做的结构、方法或功能上的改变均涵盖在本申请的保护范围内。 [0035] 在本申请的各个图中，为了便于说明，某些结构或部件的尺寸会相对于其他结构或部件进行夸大，因此，它们仅用于说明本申请主题的基本结构。 44 CN A 说明书 3/4 页 [0036] 如图1所示，本发明优选实施例的含镍废水处理装置包括依次连接的螯合预处理系统、预处理系统、深度处理系统和镍回收系统。 [0037] 此处的“依次连接”是指相邻两系统按照废水处理工艺依次排列，相邻系统之间可以通过管道直接连接，便于废水自动流向下一处理系统，也可以是间接连接，即两者之间没有管道，通过人工干预将废水从上一处理系统转移到下一处理系统。[0038] 含镍废水依次经过螯合破除预处理系统、预处理系统、深度处理系统和镍回收系统，实现废水处理达标和镍离子富集的双重目的。[0039] 螯合破除预处理系统通过向废水中加入碱溶液进行螯合破除，减少了后续预处理系统使用的化学试剂量，提高了后续工艺的处理效果。

[0040] 预处理系统包括芬顿处理系统和臭氧催化氧化系统；芬顿处理系统可以分解废水中的部分有机污染物，既可以达到氧化、破络的效果，使络合的金属镍转化为游离态；又可以氧化废水中的有机物。臭氧催化氧化系统可以进一步氧化有机物，降低废水的COD，同时去除部分金属离子，如铁等。[0041] 深度处理系统内含吸附富集镍的离子交换树脂，优选包含两级或两级以上串联。离子交换树脂优选为对废水中镍离子吸附去除效果最好的大孔阳离子交换树脂，如大孔苯乙烯系螯合离子交换树脂。[0042] 镍回收系统包括依次排列的树脂解吸系统、萃取系统、蒸馏系统。 萃取系统用于萃取镍和萃取分离其它杂质金属，本申请优选采用两级或两级以上的多级萃取系统，萃取率较高。蒸馏系统为真空蒸馏系统。[0043]本发明处理含镍废水的方法包括以下步骤：[0044]S1螯合破除预处理，向含镍废水中加入碱溶液进行螯合破除处理，螯合破除预处理后的上清液作为预处理。一般电镀含镍废水呈酸性，先通过螯合破除预处理系统调节pH，例如用30％氢氧化钠溶液调节pH为10-10.5，起到部分螯合破除的作用。

[0045] 进一步的，在破络合物预处理后，加入适量聚丙烯酰胺（PAM)进行絮凝沉淀，静置后取上清液，作为预处理水。[0046] S2预处理，将预处理水依次进行pH调节、氧化、臭氧催化氧化处理。[0047] 步骤S2具体包括：S21 pH调节，通过酸调节废水参数至pH值为3.0～4.0；例如，通过2+硫酸调节废水pH值至约3.0；S22 氧化，30%H2O的加入量约为1.0ml/L，Fe2+的加入量约为150mg/L，反应第一预定时间； S23臭氧催化氧化，将氧化后的废水直接进行臭氧催化，臭氧投加量为300～400mg/L，反应第二预定时间，第一预定时间与第二预定时间的比例为1：3，预处理系统出水中镍浓度去除率可达60％～70％。[0048]S3深度处理，采用离子树脂富集镍，即将预处理后的含镍废水进行树脂离子交换深度处理，达到废水达标和镍离子富集的双重目的，同时尽量不引入其它污染物。[0049]优选地，采用两级或多级串联的树脂吸附柱进行吸附，以提高吸附效果。 具体地，所述离子交换树脂优选为对废水中的镍离子吸附去除效果最理想的大孔阳离子交换树脂，例如大孔苯乙烯系螯合离子交换树脂。

最佳处理参数为pH值在5～6范围内，随着树脂加入量的增加，镍的去除率提高，最终镍的去除率达到90％左右。[0051]S4镍的回收，对富镍树脂进行解吸再生，得到含镍树脂再生液，对含镍树脂再生液进行萃取，对萃取液进行蒸馏。[0052]具体的，树脂解吸过程为：采用酸溶液对富镍离子交换树脂进行解吸再生，得到含镍树脂再生液，其镍离子浓度达到几十g/L以上，具有回收价值。例如采用质量分数为3％的硫酸溶液对饱和的富镍离子交换树脂进行再生解吸，得到的镍树脂再生液的镍离子浓度达到20g/L。 [0053] 具体萃取过程为：首先将含镍树脂再生液的pH值调节为4.5左右，然后加入适应酸性介质的萃取剂进行萃取，萃取剂与废水的体积比为1:1，萃取时间为2-4分钟，静置萃取分层。萃取剂为二-(2-乙基己基)-磷酸(P204)和煤油的混合物，P204与煤油的体积比为15%。常温下，经过三级萃取，镍的萃取率可达90%以上，例如约为95%。[0054] 然后，用硫酸将富含镍的有机相与镍离子分离，即反萃，有机相与硫酸的体积比为1:2，静置萃取分层。

萃取分离是除去含镍树脂再生液中的其他杂质离子，如少量的铁、锌等金属杂质，得到纯度较高的含镍溶液。[0055]蒸馏工艺是：通过真空蒸馏将镍盐结晶回收，实现工业级镍盐资源的回收。萃取后的镍盐净化液在适宜的负压条件下将混合液蒸发浓缩至3倍，再经降温结晶，得到一定纯度的镍盐。本发明将作为废弃物的废水中的重金属镍离子转化为结晶镍盐产品，回收再利用，避免了资源的浪费，减少了危险废物的排放，具有良好的环境效益和经济效益。[0056]综上所述，本申请采用预处理系统和深度处理系统进行处理，实现了废水达标和镍离子富集的双重目标，同时不引入其他污染物； 然后通过镍回收系统回收镍资源，回收过程中不产生任何固体废弃物。[0057] 应当理解，本说明书虽然按照实施方式进行了描述，但并非每种实施方式都只包括一种独立的技术方案，说明书的这种描述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书视为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员能够理解的其他实施方式。[0058] 以上列举的一系列详细描述仅为对本申请可行的实施方式进行的具体描述，并非旨在限制本申请的保护范围，任何不背离本申请技术精神的等效实施方式或变化均应包括在本申请的保护范围内。66 CN A 说明书 图 1/1 页 图 177