含镍废水处理吸附材料研究进展与应用前景

含镍废水处理吸附材料研究进展与应用前景

山西化工27卷第6期

年12月

已收到：

作者简介：楼阳，男，1981年出生，2003年毕业于沈阳化工学院，

工程师。研究方向：精细化学品开发。

专题讨论

含镍废水处理吸附材料

洛阳

, 关玉明

,齐向阳

,杜雨茹

, 黄继跃

(1.中国石油辽阳石化研究院，辽宁辽阳；2.辽宁辽阳；

3.辽宁辽阳）

摘要：介绍了吸附法处理含镍废水所用的吸附材料，包括矿物材料及其改性制品、工农业废弃物、生物废弃物。

指出了吸附法处理含镍废水的研究方向和发展趋势。

关键词：废水处理；除镍；吸附剂；吸附

中图分类号：X703；TQ424 文献标识码：A 文章编号：（2007）

过量摄入镍会造成中毒，导致头发变白。

在污染严重的环境中，皮肤病的发病率很高。

二氧化碳结合生成四羰基镍，经呼吸道进入人体。

可能出现肺出血、水肿、白质出血和毛细血管壁脂肪

与退化有关的呼吸系统疾病、呼吸系统癌症等。

[1]

。国家

标准规定工业废水中镍含量不得超过1mg/L。

该附着方法由于材料廉价易得、成本低、去除效果好，一直受到人们的欢迎。

处理含镍废水的首选材料，近年来的研究主要集中在

在寻找更加合适的新型、廉价的吸附材料。

目前，含镍废水处理普遍采用吸附材料。

讨论了未来的研究方向和发展趋势。

1 矿物材料

1.1 天然材料

1.1.1 陶瓷骨料

陶粒骨料是一种人造轻质粗骨料，主要用于制备轻质

骨料混凝土、轻质砂浆及耐酸耐热混凝土骨料。

其内部多孔，比表面积大，化学稳定性和热稳定性好，具有

吸附性能良好，且易于再生重复利用。

这是一种廉价的吸附剂。

[2]

陶粒的用途

处理含镍废水试验中陶粒用量、废水酸度及接触时间

结果表明，当废水pH为

3-10，镍

2+

质量浓度条件0mg/L～200mg/L

在此条件下，以镍/陶粒质量比1:400加入陶粒，镍的去除

处理率达99%以上，处理后的废水均可达到排放标准。

1.1.2 凹凸棒石粘土

凹凸棒石是一种富含镁的粘土矿物，属于硅酸盐二象。

链状结构（角闪石）与层状结构（云母）的过渡类型，

它是一种2:1型粘土矿物。由于其独特的链状结构，

因此，它具有不寻常的吸附性能。与其他粘土相比，

凹凸棒石粘土具有较大的比表面积，有较强的吸附、脱色能力。

粘土成本低廉，来源广泛，广泛应用于

石油、化工、冶金、环保等行业。神华等。

[3]

使用粘土

及活化土壤吸附剂处理含镍废水

2+

水样，进行了不同的实验

吸附剂用量、燃烧时间和处理时间等条件都会影响

你

2+

研究了吸附速率的影响并获得了最佳实验条件。

结果表明，该吸附剂可用于处理质量浓度为

71mg/L的废水可使Ni

2+

残留浓度大大降低。

1.2 改性材料

1.2.1 改性膨润土

膨润土是一种新型吸附剂原料。

膨润土资源丰富且价格低廉，研究发现，可以对膨润土进行适当改性。

对溶液中的镍等重金属离子有良好的吸附能力

再生过程中释放出的吸附离子可以回收

使用。彭荣华等。

[4]

在静态条件下研究了改进的膨胀。

研究了土壤对重金属离子的吸附性能及吸附机理。

膨润土去除模拟水样中重金属离子Ni

2+

，光盘

2+

的

改性膨润土的适宜条件及再生方法。

镍用膨润土

2+

，光盘

2+

具有良好的吸附性能、pH值

这是影响改性膨润土吸附重金属离子的重要因素。

最佳吸附条件为pH=5.0~7.0,废水中Ni

2+

，

光盘

2+

质量浓度不大于45mg/L，搅拌时间约60分钟。

你

2+

，光盘

2+

所有产物去除率均达到98.5%以上，出水可达

达到国家排放标准。

1.2.2 改性沸石

沸石是最早用于重金属污染控制的矿物材料。

沸石的吸附性能来源于其离子交换容量。

立体结构使其具有较大的能隙，Al

3+

代替

硅

4+

因此局部负电荷 Na

, 钙

2+

, 凯

和其他积极因素

可电荷交换的离子占据了结构中的空隙，并且可以

你

2+

替补。陈尔宇

[5]

用 NaOH 处理天然斜发沸石

通过熔融改性制备了一种与天然斜发沸石孔道不同的新型沸石

采用分光光度法对改性沸石（Na2Y型）进行了研究。

沸石（Na2Y 型）用量、温度和接触时间对

电镀废水中的镍

2+

结果表明，在室内

在温度和pH=4.50条件下，添加0.4%（质量）改性沸石

量分数)、吸附时间2h、废水溶液中Ni

2+

移动

回收率达到99%以上，处理后废水中的Ni

2+

含量低于国内

排放标准要求用 HCl 处理处理过的 Na2Y 沸石，

NaCl混合溶液经再生后可重复使用。

2工业和农业废弃物

2.1 粉煤灰

粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉排出的废弃物。

化学成分主要包括SiO

、铝

和 Fe

， 有许多

铝、硅活性中心具有强的吸附能力。

大部分的活动都是潜在的，需要外界条件的激发。胡浩

等待

[6]

采用EDTA滴定法对火电厂废弃物中的粉煤灰进行测定。

吸附剂，研究了含镍废水的吸附性能，并研究了吸附剂对镍废水吸附的影响。

影响粉煤灰吸附工业废水中重金属离子的几种因素

结果表明:低温、高镍离子浓度、细小粉煤灰颗粒及大量的

大量的添加可以提高粉煤灰的吸附效率。

2.2 炉渣

矿渣是冶炼生铁时从高炉排出的工业废渣。

铁矿石中的土壤成分与石灰石熔剂结合在一起。

在1400℃～1500℃高温下冶炼，由高炉生产。

流出后用水淬火得到的细颗粒，疏松、无

规则的骨架结构和较大的比表面积。郑利生等

[7]

使用

结果表明，当 pH ≥ 3 时，ρ(Ni

2 +

)≤

处理400mg/L废水，镍去除率达到99%以上。

且处理后的废水pH值接近中性。

2.3 钢渣

钢渣是炼钢产生的废弃物，用于处理含有重金属离子的废水。

从而达到“以废治废”的效果。

[8]

钢渣

对含镍废水的处理进行了试验研究，探讨了钢渣投加量、废渣

研究了水体酸度和接触时间对镍去除的影响。结果表明

当废水pH > 3时，ρ(Ni

2 +

) ≤300 mg/L，根据

当废水中添加钢渣时，镍的去除率为1:15。

废水处理后99%以上均可达到国家排放标准。

2.4 玉米芯

甄宝琴

[9]

玉米芯的治疗用途

你

2 +

结果表明，玉米芯对镍

2 +

有更好的

活化玉米芯粉对Ni的吸附效果

2 +

BiP 的吸附

玉米芯粉效果较好，溶液pH=7-8，吸附时间

当温度为 5 h 时,Ni

2 +

吸附率可达96%以上。

3 生物材料

应用生物材料处理含镍废水是一项新技术。

与传统技术相比，具有以下优点：1）投资少，运行成本低

1）消耗低，无二次污染；2）处理效率高，金浓度低

可以选择性地去除物质；3）pH 值和温度条件范围

宽度（40℃～90℃）

[10]

。

3.1 酵母融合

何宝艳等

[11]

利用酵母融合菌RJ与活性污泥接触

实验结果表明，酵母融合菌可以有效处理含镍废水。

水体中镍具有较强的富集性能，当加入10g/L细菌时，

处理20mg/L含镍废水，去除率可达70.10%；

6g/L活性污泥，去除率提高到80.73%，出水固液

提高了分离效果，溶解氧是影响曝气生物吸附的因素。

在缺氧或富氧环境中，生物吸附都会受到抑制。

溶解氧浓度（DO）为2.5mg/L～4.5mg/L

吸附效果较好。

3.2 米根霉

王国谦等

[12]

米根霉

对电镀废水制备的模拟环境进行了研究。

废水中镍的静态吸附特性及测试溶液浓度、pH值与细菌数量的关系

投加量及吸附时间对吸附效果的影响

初步探究了菌株的细胞形态变化和吸附机制。

结果表明，OR细菌对镍的吸附在30 min内即可完成。

在20℃、pH=3.1～8.6条件下，细菌数量

溶液浓度对吸附效率有显著影响;25 mL镍质量浓度

将0.3 g OR菌加入到浓度为33.6 mg/L的废水中，搅拌速度为

在转速150 r/min，反应时间30 min时，镍去除率可达97.1%；

当镍离子浓度不高于66毫克/升时，或

细菌的吸附量随浓度线性增加；吸附过程

・ 3 5 ・ 2007年12月，楼阳等，吸附材料用于含镍废水处理

从单层机制来看。透射电子显微镜照片显示

吸附镍后菌株细胞壁厚度明显增加，细胞

更多材料填充表面，使其看起来更饱满。镀银微区X射线衍射分析

研究结果还证实了细胞中存在镍、铁、铜、锌等。

3.3 趋磁细菌

趋磁细菌广泛存在于海水中，

在湖泊和土壤中，它们可以在地磁场的影响下朝一定的方向移动。

它对重金属有很强的吸附性能，因此越来越

国外文献报道趋磁细菌

重金属回收率可达90%以上。

等待

[13]

研究了趋磁细菌对Ni的吸附。

2 +

最佳吸附条件

试验结果为：pH=5.0，室温，微生物质量浓度为80g/L，吸附

用于表面吸附。分离趋磁细菌时，

将线框垂直于磁场放置比将其平行于磁场放置更有效。

好。磁场强度为100G时吸附率很高；100G以上

此后吸附效果并未明显改善。

利用细菌作为溶液中镍的生物吸附剂还有进一步研究的空间。

价值。

4。结论

1)天然材料、工业和农业废弃物对镍离子具有良好的亲和力。

其吸附性能良好，成本低廉，来源广泛，具有应用和推广价值。

2）改性物质的吸附效果明显提高，如改性沸石

先进技术在环境保护领域的应用前景广阔。

材料改性是吸附技术的发展方向。

3）生物吸附是去除废水中镍离子的有效方法。

该方法工业化缓慢的原因在于吸附机理。

目前研究还不够深入，需要探索吸附机理，建立更完善的

吸附过程模型、生物吸附剂再生及实际工业应用

废水实验中的生物质固定还需进一步研究。

制约吸附法发展的瓶颈是二次污染问题。

解决镍离子饱和吸附剂洗脱再生过程中的流出物问题

镍金属的处理、回收及废渣处理的问题将使得吸附法

发挥更大环境保护作用。

参考：

[1] 刚宝琪,庄志雄.我国镍毒理学研究进展[J].

科学杂志，2000，14（3）：。

[2] 郑立胜, 王世龙, 闫诗柱. 陶粒处理含镍废水的试验研究

研究进展[J].农业环境保护，1999，18(5)：.

[3] 沉华，杨卫东，史忠良． 废水处理含有

(J).含镍(Ⅱ)废水的研究[J].辽宁化工，2005,34(5):1872

189.

[4] 彭荣华, 李小祥. 酸改性膨润土对镍、镉离子的吸附去除研究。

[J].材料保护，2006，39（1）：65267。

[5] 陈尔余. 一种新型改性沸石处理含镍废水.

2 +

电镀废水的研究

[J].材料保护，2007，40（2）：55261。

[6] 胡浩,孙向阳,姜辉.粉煤灰对含镍废水的吸附研究.

[J].环境保护科学，2005(4):123.

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贵州环境保护科技，2003，9（2）：45248。

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2005,35(3).16217.

[10] 黄俊涛, 熊帆, 谢伟丽, 等. 吸附法处理重金属废水研究.

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, 张建国, 等. 镍的吸附特性研究[J]. 四川大学学报: 工程科学版,

2004,26(3):56259.

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含镍废水的研究[J].离子交换与吸附,2005,21(4):2652

269.

药物应用研究

，

,齐

，

，

（ 1. ， ， 中国 ；

2. ，，中国；

3. （ ， ，中国）

:的，以及它们用于治疗Ni -

是。的和趋势也被放在2

病房。

关键词：处理；镍；；

・ 4 5 ・ 山西化工 2007年12月