CaO/(NH4)2CO3 二次沉淀法再生化学镀镍废液工艺及其影响
2024-07-11 22:06:51发布 浏览48次 信息编号:78495
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CaO/(NH4)2CO3 二次沉淀法再生化学镀镍废液工艺及其影响
应用技术
CaO/(NH4)2CO3 二次沉淀再生化学
镀镍废水处理工艺及对镀液成分的影响
冯黎明
(山东建筑大学材料科学与工程学院,济南)
摘要:为了延长化学镀镍溶液的使用寿命,提出了CaO/(NH4
2CO3二次沉淀
研究了沉淀工艺条件对镀液成分的影响,确定了化学镀镍废液的再生工艺。
2+
]/[HPO
2+
3]=111,
在处理时间为3.5h的情况下,常温至85℃化学电镀废水中亚磷酸盐和硫酸盐的去除率分别达到95%和57%以上,镍盐的损失率
率不超过10%,次磷酸盐基本没有变化;络合剂总损失为46%~50%;残余的钙离子用碳酸铵除去,再用活性炭吸收。
处理后镀液主要成分基本保持不变;再生镀液的沉积速度、镀层硬度、孔隙率等指标与新配制镀液接近。
关键词:化学镀镍;废液再生;CaO/(NH4
2CO3二次沉淀
中图分类号:TQ153 文献标识码:A 文章编号:(2008)
/(NH4)离子
(,rsity,,中国)
:fe,le
/(NH4
。命运
% 和 57% 时, 当 [Ca
2+
]/[HPO
2+
3]=1.1,.5h≤85℃。
n10%。
%~50%。
氨气(NH4)
。
:2P;gy;fCaO/(NH4)2CO3
0 前言
化学镀镍具有镀层均匀、硬度高、耐磨性好、
镀件具有不受形状限制的优点,在航空航天、
电子、机械、石油、化工等工业领域。
但目前国内外报道的化学镀镍溶液的使用寿命一般
经过7~9个循环,电镀速度为15~25μm/h,镀液老化。
这仍是制约化学镀镍推广和使用的重要因素。
镀镍废水一般含硫酸镍7~20g/L、亚磷酸盐80~20g/L。
200g/L及大量的有机络合剂。废液排出后,
一方面严重污染环境,另一方面造成镍资源的浪费。
如何延长化学镀镍溶液的使用寿命是各国化学镀研究的热门话题。
收到:;修订:
重要课题之一。
目前国内外用于再生的方法有离子交换法、膜分离法。
有化学镀镍溶液报道,但投资大,运行成本高
[1-5]
;改变
化学再生法投资少,工艺简单,但易引入杂质,影响
涂层性能
[6-8]
本文以 CaO 和 (NH4)2CO3 作为
沉淀剂,通过二次沉淀,同时净化化学镀镍溶液
NH
4.对化学镀镍也有一定的加速作用
[9]
, 得到一个
该方法可以节约镍资源、减少污染,提高经济效益和环境效益。
研究了化学镀镍溶液的最佳再生工艺。
后期制作槽液性能的影响。
1 试验方法
1.1 废电镀液的主要成分及含量
化学镀液主要含有镍离子、次磷酸盐、亚磷酸
·23·
第 29 卷,第 1 期
2008 年 1 月
腐蚀与防护
&
第29卷第1期
盐、硫酸盐和络合剂。在本试验中,镍离子通过液滴络合
磷酸和次磷酸盐的测定采用测定法,磷酸和次磷酸盐的测定采用硫酸测定法。
用钡盐沉淀该盐,然后用EDTA滴定法进行测定。
具体的测定步骤就不详细描述了。
描述
[10]
通过上述测试方法测得的废电镀液主要成分为:
.81 克/升, .60 克/升,
176.4克/升, 二氧化硫
2-
487.75g/L、柠檬酸钠39.27g/L、
琥珀酸78.20g/L、乳酸155.6ml/L。
1.2 废液再生试验
(1)去除亚磷酸盐和硫酸盐 取50毫升废液
在150毫升烧杯中,加入不同量的氧化钙悬浮液。
经过不同的反应温度和反应时间后,采用真空抽滤除去
钙盐沉淀。
(2)去除多余的钙氧化钙处理后的镀液中含有
钙离子含量过高会使涂层变脆、疏松,影响涂层质量。
为此,使用(NH4)2CO3溶液使过量的Ca
2 +
溶解度
将体积较小的碳酸盐沉淀过滤。
4.对电镀速度的催化作用
使用,可改善镀液的性能;CO
2 -
3 在酸性介质中变成CO2。
对镀液无影响,因此本工艺采用碳酸铵作为Ca
2 +
该沉淀剂不仅不会引入杂质,而且还能改善镀液的性能。
(3)试验结果表明,脱钙后镀液沿杯壁
逐滴加入碳酸铵,若无沉淀生成,则表示钙离子已完全除去。
2 试验结果与分析
2.1工艺条件对镀液中无机物含量的影响
(1)[钙
2 +
]/ [ 氢能
2 -
3](喂料比)喂料的影响
由于配比不同、加入的氧化钙的量不同,溶液的pH值也不同。
[Ca
2 +
]/ [ 氢能
2 -
3]进料比为0.9、1.0、
pH值为1.11、1.2、1.3时化学电镀废水中主要无机物质
成分变化如表1所示。
表1 进料配比对废水pH值及主要无机组分的影响
项目
[钙
2 +
]/ [ 氢能
2 -
3 ]
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
pH 值 9.2 9.8 11.0 11.5 12.0
NiSO4损失率,% 1.41 8.45 9.37 11.97 37.45
去除率,% 75.80 88.87 99.7 100 97.13
所以
2 -
4 去除率,% 36.93 47.46 57.99 52.74 65.89
由表1可以看出,随着投料配比的增大,镀液pH值上升。
磷酸盐和硫酸盐的去除率有所提高,但随着进料配比的增加,
当[Ca
2 +
]/ [ 磷酸氢钙
2 -
]高于1.2,硫酸镍的损失
由于pH值的升高,速率明显加快,这可能导致氢氧化镍和
亚磷酸镍沉淀。
当投料比为1.1时亚磷酸盐的去除率可达99.7%。
硫酸盐去除率为57.99%,镍离子损失率仅为9。
37%,因此饲料比为1.1时处理效果较好。
(2)静置时间的影响沉淀反应需要一定的沉淀量
时间。在室温下,进料比[Ca
2 +
]/ [ 氢能
2 -
3]=1.1,
改变静置时间、过滤、沉淀,分析废液中各成分的变化。
测试结果如图1所示。
图1 静置时间和沉淀温度对镀液主要无机成分的影响
如图1所示,随着处理时间的增加,亚磷酸盐和硫酸的浓度不断增加。
除盐率略有增加,而镍离子的损失率略有增加。
3.5小时后温度明显升高。因此,化学镀镍废水的最佳处理方法是
時間在3.5小時以內。
(3)温度的影响化学镀镍时,镀液温度一般为
研究温度的上限约为85℃。
[钙
2 +
]/ [ 氢能
2 -
3] = 1.1,处理时间为3.5小时
接下来研究了处理温度对废水成分的影响。
如图1所示,温度对亚磷酸盐和硫酸盐去除的影响
去除率受影响较小,而硫酸镍的损失率随温度的升高略有增加。
因此在工业生产中,镀液报废后,可直接
添加氧化钙进行沉淀处理不仅不影响有害成分
去除还可以减少镍盐的损失。
2.2工艺条件对镀液中络合剂含量的影响
由[Ca
2 +
]/ [ 氢能
2 -
3] 进料比、放置时间和温度对
对化学镀废水中络合剂总量影响的实验表明,在不同络合剂用量下
投料比(0.9~1.3)、不同处理温度变化(40~70℃)
对不同存储时间(2~4.5h)下镀液中的有害成分进行分析。
处理后镀液中络合剂的总损失率变化不大。
46%至50%之间。
化学电镀废液处理后,柠檬酸钠、琥珀酸、乳酸
浓度分别为20.37 g/L、40.58 g/L和80.74 ml/L。
初始制备镀液中柠檬酸钠、琥珀酸和乳酸的浓度为
浓度分别为5g/L、10g/L、20ml/L。因此,在再生过程中,
柠檬酸钠、琥珀酸、乳酸损失后,其含量仍高于正常值。
艺术范围。
2.3 活性炭吸附对镀液成分及性能的影响
(1)活性炭吸附对镀液成分的影响
・ 3 3 ・
冯黎明:CaO/(NH4
2 CO3二次沉淀法再生化学镀镍废水及对镀液成分的影响
液体经沉淀过滤后,仍然有浑浊度,主要是因为一些
原因是胶体状态的悬浮物较难过滤。
研究了活性炭对胶体物质的优先吸附。
不同温度下的吸附效果。活性炭添加量为10g/L。
样品在室温、40 ℃、60 ℃和80 ℃下处理0.5 h。
过滤后对镀液进行主要成分含量测定,测试数据如表2所示。
表2 活性炭吸附对镀液成分变化的影响
项目
吸附温度,℃
25 40 60 80
Ni SO4损失率,% 1.39 1.41 2.40 1.39
去除率,% 1.01 1.12 1.01 0.84
Na2 H2 PO2损失率,% 0.45 0.85 0.14 0.31
总络合剂损失率,% 1.20 1.11 1.31 1.22
由表2可知,活性炭对无机离子及小分子有良好的螯合作用。
该剂有一定的吸附作用,但作用很弱,且温度对活性炭没有影响。
吸附效果不会受到太大影响,但由于胶体本身的特性,处理液
经活性炭吸附后,澄清度提高。
(2)活性炭吸附对镀层性能的影响镀液再生
活性炭处理前后的涂层性能如表3所示。
表3 活性炭处理前后涂层性能
项目处理 处理前 处理后 处理新电镀溶液
外部的
银白色,细腻
制服
银白色,细腻均匀
均匀、明亮
细致
明亮的
沉积速度,μm/h 11.65 11.97 12.10 12.30 13.08
微硬
度(HV)
热处理前 566 578 556 549 550
热处理后 901 914 941 917 927
孔隙率,个/厘米
4. 1 4. 9 2. 0 2. 5 1. 5
光泽度 好 好 好 好 好
从表3可以看出,活性炭吸附能有效去除
镀速可达12.30μm/h,孔隙率降低至2.0
件/厘米
,镀层性能有所改善,基本接近新镀液。
3 结论
(1)利用CaO和(NH4)2CO3进行二次沉淀再生
处理化学镀镍废液在技术上是可行的。
(2)[钙
2 +
]/ [ 氢能
2 +
3] = 1.1,处理时间为3.5
h,在室温至 85 °C 的范围内,
去除率95%以上,镍损失率57%以上,
10%左右,络合剂总损失在46%~50%之间。
(3)用碳酸铵除去残留的钙离子,然后活化
经过炭吸附处理后,镀液的主要成分没有发生变化。
(4)镀液再生,沉积速度达到12.06μm/h,孔
孔隙率小于2.0/cm
,镀层硬度可达556HV;同
在此条件下,新配制镀液的镀速为13.08μm/h,镀层孔隙率为
1. 5片/厘米
,涂层硬度为550HV。
参考:
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工业出版社,2003:336-342。
上海市腐蚀科学技术学会阴极保护专业委员会成立
经过近一年的筹备,上海市腐蚀科学技术学会阴极保护专业委员会组织和联系了大批
阴极保护专业委员会成立条件已经成熟,并于2007年12月14日成立。
专业委员会地址:上海市浦东大道1525号中国石化大厦东楼11层邮政编码:
电话:邮箱:@
・ 4 3 ・
冯黎明:CaO/(NH4
2 CO3二次沉淀法再生化学镀镍废水及对镀液成分的影响
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