镀镍废水处理技术的发展与应用：去除有害重金属，回收有价值金属镍

镀镍废水处理技术的发展与应用：去除有害重金属，回收有价值金属镍

离子交换技术与镀镍废水处理1引言我国的电镀废水处理经过五十年的发展,得到了迅速的发展。在镀镍废水处理中,主要技术有:(1)离子交换技术(1)离子交换循环…1)去除有害重金属镍离子,满足日益严格的排放标准;(2)回收废水中有价值镍;(3)提高水的重复利用率,节省日益紧缺的水资源;(4)减少环境污染,提升企业形象。近年来,随着人们对镀镍废水资源化利用的兴趣越来越浓厚,离子交换技术作为深度处理电镀废水的有效方法再次受到人们的关注。2离子交换器的发展离子交换器有很多种,20世纪初人们发现沸石对多种重金属都有良好的交换性能,是处理低浓度大水量的电镀废水的良好交换器。 国内利用沸石处理重金属废水已有成功经验和成熟设备，但由于沸石需要化学预处理，难以大规模制备，其工业化应用有一定的难度[1]。用作离子交换剂的腐殖酸物质出现于20世纪30年代，主要有两类物质：一类是天然富含腐殖酸的风化煤、泥炭、褐煤等；另一类是用富含腐殖酸的物质制成的腐殖酸树脂[1]。

腐殖酸树脂在处理镀镍废水方面已有成功的经验和设备[2]。1935年英国Adams等人发表了关于由甲醛、苯酚和芳香胺制备的缩合高分子材料的离子交换性能的工作报告，开创了离子交换树脂领域的先河。20世纪50年代末，世界上几个实验室(包括我国南开大学化学系)几乎同时合成了大孔离子交换树脂，这是离子交换树脂的一个重要里程碑。20世纪80年代后，我国开始工业规模生产和应用。目前，大孔吸附树脂多用于工业废水处理、食品添加剂的分离纯化、中草药、维生素和抗生素有效成分的分离纯化、化学药品的脱色、血液的净化等[3,4]。 近年来，各种新型离子交换树脂和吸附树脂不断推出，为国内离子交换树脂行业的发展奠定了基础，并起到了巨大的推动作用。同时，国外离子交换树脂也得到了迅速发展，据统计，美国离子交换树脂的使用量正以每年%的速度增长。仅1998年，在水处理、金属回收、化学加工等领域就使用了1亿磅离子交换树脂[5]。3离子交换树脂处理镀镍废水的原理离子交换树脂是一种具有三维空间结构的不溶性高分子化合物，其功能基团能与水中的离子进行交换。镀镍废水中的Ni2+离子为二价金属阳离子，因此采用阳离子交换树脂进行吸附。

所用的树脂可以是强酸阳离子交换树脂，也可以是弱酸阳离子交换树脂，本文以弱酸阳离子交换树脂为例。用弱酸阳离子交换树脂进行交换时，由于H型交换速度极慢，通常将树脂转为Na型。当含有Ni2+的废水流经Na型弱酸阳离子交换树脂层时，发生如下交换反应：2R-COONa+Ni2+(R-COO)2Ni+2Na+这样，水中的Ni2+被吸附在树脂上，而树脂上的Na+则进入水中。这样处理的废水中含有Ni2+。当整个树脂层与Ni2+的交换达到平衡时，用一定浓度的HCI或H2S04进行再生，反应如下：(R-COO)2Ni+-COOH+NiS04此时树脂为H型，需用NaOH将其转为Na型。 其反应为：R-COOH+NaOH+H2O这样树脂即可重新投入运行，进入下一个循环。处理后的废水可在漂洗槽中回用，洗出的硫酸镍经净化后可回用于镀槽[6,7]。4 离子交换技术处理镀镍废水国内发展现状我国离子交换树脂法处理镀镍废水始于20世纪70年代，80年代逐渐发展起来。随着离子交换树脂技术的不断进步，离子交换法作为镀镍漂洗水“零排放”的手段曾一度引起电镀行业的兴趣。

据不完全统计，1990年以前，仅上海市就有100多家企业采用此法。后来，由于离子交换再生洗脱液不能返回镀槽重复使用，又无很好的出路，废水处理成本难以控制，大多数企业放弃了离子交换法，而代之以迅速发展的化学法。1994年，上海市电镀协会对本市及郊区县226家电镀厂进行了抽样调查，废水处理方法中，气浮法占75%，离子交换法占75%，化学中和及斜板沉淀法占75%，电解法占75%，其他方法占75%[8]。至今，上海市仍有不到1%的企业采用离子交换法处理镀镍废水。 早在1979年，我国就提出建立区域性电镀废水、污泥处理中心、专业厂或服务公司，逐步实现废水处理的工业化、社会化[9]。但由于我国电镀厂分散、规模小，建设投资和处理费用较高，未得到社会响应。近年来，随着镍价、水价的快速上涨、环保要求的不断提高以及清洁生产措施的逐步实施，镀镍废水资源化利用问题再次受到重视，并尝试对镀镍废水进行社会化、集中回收利用。上海轻工业研究院建立的镍回收中心就是镀镍废水社会化集中管理的一个很好的例子。上海轻工业研究院处理镀镍废水的历史可以追溯到20世纪70年代，1977年该院与上海卷尺厂合作，开展了离子交换法处理含镍废水的研究，取得了满意的效果。

但由于社会环境的变化，离子交换法已逐渐淡出历史。目前，考虑到镍的经济价值和含镍废水对环境的污染程度，上海市轻工业研究院和上海市电镀协会在政府相关部门的支持下，在现有技术的基础上不断改进和开发镀镍废水资源回收设备。该设备一经推出，受到了众多电镀企业的欢迎，目前已有数十家用户使用该设备对镀镍废水进行了有效的处理，大大节约了企业的用水量，为社会回收了金属资源，取得了可观的社会效益和经济效益。5、国外镀镍废水处理离子交换技术发展现状国外对离子交换技术的研究始于20世纪30年代，工业上也应用离子交换法，但规模普遍较小，多将离子交换法作为电镀废水处理的辅助手段，而非主要手段[10]。 特别是在1972年美国联邦水污染控制法修正案和《电镀废水零排放计划》颁布后，许多废水处理工程都综合了几种废水处理方法。但经过几十年的研究和实践，“废水零排放”的目标仍未实现。2002年德国科学院的JORG对镍电镀漂洗水回收系统进行了优化设计，该系统包括八个逆流漂洗段和三个再生单元：电渗析、反渗透和离子交换。优化后漂洗废水量减少了10%，金属回收率超过99%[11]。

可见离子交换与工业自动化相结合，使其能更好地发挥作用。波兰的Jacek等人也采用电渗析-离子交换-电渗析联合技术处理蚀刻废液。首先用EDI除去蚀刻废液中的部分铁盐、铬盐、镍盐，然后经阳离子交换器除去99%的铁、镍离子和25%～31%的铬离子，最后用EDI除去残余的酸和铬盐。处理后的水可作为漂洗水回用[12]。随着离子交换技术的发展，离子交换由单一形式发展到连续形式。20世纪50年代，莫斯科化工学院发明了连续离子交换技术，最早用于铀的提取和净化。 该公司于2002年成功开发出不停机离子交换技术（如图2所示），应用于采矿、制药、电子、纺织、供水、废水处理等行业。该公司注册了Clean-iX商标，将技术商业化，并取得了可观的成果。目前，已有多家国际知名公司与该公司签订协议，在电镀和采矿工艺中使用Clean-iX和Resix技术。Clean-iX技术应用于电镀行业有以下优势：可达到最高的环保指标，将工业用地减少到最低限度，减少化工原料的使用。废水处理过程中不产生污泥，处理后的漂白水可循环使用，回收的金属溶液可作为电镀溶液再循环使用[13]。

图2 该公司不停歇的离子交换设备6结语随着新型大孔离子交换树脂及离子交换连续工艺的不断涌现，离子交换技术在深度处理镀镍废水、收集高价金属镍盐方面日益显示出其它方法无法比拟的优势。为提高水的重复利用率，满足日益严格的排放标准，有望将离子交换与微机控制技术相结合，使设备设计标准化、自动化，在废水处理领域开辟广阔的空间。参考文献：[1]李建，石凤林，尔丽珠，张慧媛.离子交换法处理重金属电镀废水及其发展趋势[J].环境工程，1993，11(3):。[2]杜养民.腐殖酸树脂处理镀镍废水[J].环境工程，1993，11(3):。 [3]大孔树脂吸附技术在中药复方制剂应用中需要注意的问题[EB/OL]../%%