化学镀镍废水的处理方法及资源化应用探究

化学镀镍废水的处理方法及资源化应用探究

目前，化学镀镍在表面处理行业应用十分广泛，在此过程中会产生大量的化学镀镍废水，这些废水中镍浓度较高，若不妥善处理，一方面会对环境造成严重污染，另一方面也会造成金属镍资源的大量流失，因此亟待进行资源化处理。化学镀镍老化液和清洗水是化学镀镍废水的两个主要来源，镍在其中以络合物形式存在，传统方法难以高效去除。本文以实际废水为对象，分别采用电化学方法处理化学镀镍老化液和EDTA-Ni清洗水，探究络合镍去除的最佳反应条件，并通过对降解产物进行分析得到镍分解去除机理。值得注意的是，本文通过进行模拟/实际废水处理实验，探究电化学方法对络合镍溶液资源化处理的广泛适用性。 具体研究内容为：1.通过UPLC-MS测试分析实际高浓度化学镀镍老化液废水中有机物的具体种类；在无法对所有有机物进行定性定量分析的情况下，进行络合镍的稳定性分析，得出废水中络合镍的整体稳定性较弱。随后，以Pt网为阳极，不锈钢为阴极，改变电流、电极间距、搅拌速度、反应时间等探究去除镍的最佳反应条件。最后得出结论：在电流4.5 A、电极间距2 cm、磁力搅拌转速0 rpm、反应时间2 h的条件下去除效果最好，在此条件下镍的去除率最高，可达96.6%。

采用SEM-EDS对处理后的阴极镍形貌元素进行分析，回收镍的纯度高达83.66%。2.通过电化学处理模拟EDTA化学镀镍清洁水，研究EDTA-Ni的去除效果及去除机理。考虑到EDTA的稳定性较强，选用BDD为阳极材料的电化学方法对其进行处理。首先将BDD电极对EDTA-Ni的去除效率与其他三种常用阳极材料的去除效率进行比较。结果表明，BDD电极对EDTA-Ni的去除效率优于其他三类电极，最高可达100%。同时，EDTA的矿化效率也达到了94.72%，且经过24次循环后效果稳定。 其次通过反应条件优化实验,发现在电流密度100 mA/cm~2、硫酸盐电解液加入量0.2 mol/L、磁力搅拌转速0 rpm、电极间距10 mm、反应时间1 h、镍浓度2 mmol/L条件下,镍的去除率高达100%。最后探究了EDTA-Ni的去除机理。结果表明:电化学作用下产生的?OH是降解EDTA的主要活性物质,在?OH作用下,EDTA中的CN和CC键被氧化断裂,生成ED3A、NTA、IMDA等中间体,进一步氧化为小分子酸,最后产生的有机中间体大部分被矿化成CO_2、H_2O、NH_4~+、NO_3~-。

在此过程中镍主要以Ni OOH和Ni(OH)_2沉淀形式被去除。在模拟废水处理得到的最佳反应条件的基础上，采用电化学法处理实际化学镀镍清洁水，受实际废水中复杂有机物的影响，在初始镍浓度较低时，镍的去除效果不如模拟废水，但对于30.86 mg/L的实际EDTA化学镀镍清洁水，去除率仍然高达97.47%。进一步考察了反应体系在实际废水中的循环性能，结果表明，BDD阳极具有优异的稳定性，在循环次数为24次时，镍的去除效果仍然高达95.22%。