一种化学镀镍废液的节能型处理方法：解决镍污染与资源浪费问题

一种化学镀镍废液的节能型处理方法：解决镍污染与资源浪费问题

本发明属于工业废水处理领域，具体涉及一种化学镀镍废液的节能处理方法。

背景技术：

化学镀镍行业废液中含有二价镍离子、次磷酸盐、亚磷酸盐、氨氮及一些有机污染物（COD）。镍虽然价格昂贵，但是一种有毒的金属资源，因此该类废液直接排放不仅造成资源浪费，而且会造成严重的镍污染。另外，磷也是造成水体富营养化的主要原因。

技术实现要素：

本方案化学镀镍废液处理方法主要是根据次氯酸钠与二价镍离子之间的一些化学反应而设计的：

对于二价镍离子，由于二价镍离子容易与废水体系中的磷、氮化合物络合，而不能被氢氧离子沉淀，因此本方案中，向其中加入次氯酸钠，次氯酸钠与二价镍离子发生氧化还原反应，使镍离子从络合物中分离出来，形成羟基氧化镍沉淀，而羟基氧化镍作为催化剂，可以催化次氯酸钠自分解生成活性氧（o·），活性氧具有很强的氧化性，能将废水中的有机污染物充分氧化成无机物质。这里，次氯酸钠所涉及的化学反应为：

NaCl + 2Ni2 + 4OH- = + NaCl + H2O

NaCl = NaCl + O（NioOH是该反应的催化剂），

镍羟基氧化物NiOOH不太稳定，当水中的有机污染物去除后，停止向水中加入次氯酸钠NaCl，此时水中的镍羟基氧化物NiOOH又会转化回二价镍：1H2O=2Ni2++4OH-+O·，此时只要将水的pH值调节为10，就能将水中的二价镍离子析出：Ni2++2OH-=Ni(OH)2，过滤掉，即可得到纯净水。

但如前文所述，羟基氧化镍NioOH是一种理想的催化剂，能催化NaCl分解释放活性氧，对有机污染废水的净化具有重要意义。根据上段反应可知，一旦停止注入NaCl，羟基氧化镍NioOH就会转化成二价镍离子甚至氢氧化镍Ni(OH)2，失去催化作用。因此，若能使NioOH在过滤出来时基本保持不变，则可直接投加到其他有机污染水体中，并及时注入NaCl进行净化，从而实现NioOH的重复利用，大大节省了催化剂的用量或“将过滤后的氢氧化镍Ni(OH)2再次转化成NioOH”的工序。

对此，本发明提供了一种化学镀镍废水的节能处理方法，在搅拌条件下，向废水中不断加入次氯酸钠溶液，次氯酸钠逐渐与水中络合的二价镍离子发生反应，生成氢氧化镍（NaCl+2Ni2++4OH-=+NaCl+H2O），从而使二价镍离子沉淀下来，在搅拌条件下，生成的氢氧化镍沉淀物悬浮、分散在水中；另一方面，加入的次氯酸钠在氢氧化镍的催化作用下生成活性氧（NaCl=NaCl+O·），依靠其强氧化性，将废水中的有机污染物氧化成无机物。

对于氨氮，加入次氯酸钠可以将氨氮转化为氮气或者硝酸盐。

+2NH3＝N2+3NaCl+3H2O

+ NH3 = HNO3 + 4NaCl + H2O

对于次磷酸盐和亚磷酸盐，次氯酸钠可将其转化为+5价磷，大大降低了磷的毒性。

-+＝2NaCl+-

hpo32-+naclo＝nacl+hpo42-

当水中有机污染物被去除或有机污染物浓度降至不再下降的程度时，停止注入NaCl，将碘酸钾加入水中并充分分散，停止搅拌并将水过滤，将滤出的沉淀物晾干或直接在潮湿状态下保存，以备下次使用。

其中化学镀镍废水中含有二价镍离子、次磷酸盐、亚磷酸盐、氨氮及一些有机污染物COD，二价镍离子与含磷化合物、含氮化合物形成络合物（主要是与氨氮形成镍氨络合物）并分散在水中。

详细描述

示例 1

(1)以镍元素质量浓度为4.87g/l(基本以二价镍形式存在)、次磷酸盐和亚磷酸盐的总磷元素质量浓度为17.25g/l、氨氮质量浓度以NH3计为14.08g/l、COD质量浓度为73.27g/l的化学镀镍废水20m3为待处理废水，在25℃搅拌条件下，先将氢氧化钠分散于废水中调节废水pH为10，再以100l/min的速度向废水中连续加入溶质质量分数为10%的次氯酸钠水溶液，连续注入次氯酸钠水溶液，共计344分钟，直至废水的ORP达到600mV，加入氢氧化钠调节水体pH为10；

(2)停止加入次氯酸钠水溶液后，保持搅拌状态，立即将25kg碘酸钾一次性加入废水体系中，碘酸钾在搅拌下充分分散于废水体系中，停止搅拌后进行过滤，从停止加入次氯酸钠水溶液到过滤完成的时间间隔为30分钟，过滤后的固体在50℃下充分干燥，得到固体重量152.3kg。

过滤后的滤液（或处理后的废水）中镍元素的质量浓度为0.2mg/L，次磷酸盐和亚磷酸盐中的总磷元素的质量浓度为0.3mg/L，以NH3计的氨氮的质量浓度为0.2mg/L，COD的质量浓度为407mg/L，废水得到了明显的净化。

示例 2

与实施例1相比，仅延长了“停止加入次氯酸钠水溶液”与“过滤完成”之间的时间：

（1）同实施例1；

(2)停止加入次氯酸钠水溶液后，保持搅拌状态，立即将25kg碘酸钾一次性加入废水体系中，碘酸钾在搅拌下充分分散于废水体系中，停止搅拌后进行过滤，从停止加入次氯酸钠水溶液到过滤完成的时间间隔为60分钟，过滤后的固体在50℃下充分干燥，得到固体重量152.4kg。

过滤后的滤液（或处理后的废水）中镍元素的质量浓度为0.2mg/L，次磷酸盐和亚磷酸盐中的总磷元素的质量浓度为0.3mg/L，以NH3计的氨氮的质量浓度为0.2mg/L，COD的质量浓度为401mg/L，废水得到了明显的净化。

[0047] 比较例 1

（1）同实施例1；

(2)停止加入次氯酸钠水溶液，然后停止搅拌，进行过滤分离。过滤分离操作同实施例1，停止加入次氯酸钠水溶液至过滤完成的时间间隔为30分钟。过滤后的固体物在50℃下充分干燥，得到固体物重量为153.6kg。

过滤后的滤液（或处理后的废水）中镍元素的质量浓度为0.4mg/L，次磷酸盐和亚磷酸盐中的总磷元素的质量浓度为0.19mg/L，以NH3计的氨氮的质量浓度为0.32mg/L，COD的质量浓度为382mg/L，废水得到了明显的净化。

比较例2

将对比例1步骤(2)所得固体部分分散于浓度为0.46g/l(即实施例1加入次氯酸钠水溶液后废水体系中分散的碘酸钾浓度)的碘酸钾水溶液中，浓度为2.8g/l(即实施例1过滤前固体的浓度)，搅拌充分分散后过滤，将过滤所得固体在50℃下充分干燥。

将上述实施例1、实施例2、对比例1、对比例2中过滤、干燥后得到的固体分别重新用于次氯酸钠水溶液净化同标准的有机污染废水，各净化实验操作一致：

所要处理的有机污染废水为印染废水，其COD质量浓度为80g/l。将溶质质量分数为10%的次氯酸钠水溶液一次性加入废水中，充分混合，次氯酸钠水溶液与印染废水的体积比为1:1。然后在搅拌条件下，将固体物质以1.8g/l的浓度加入到上述得到的次氯酸钠水溶液的印染废水中。加入固体物质后，继续搅拌30分钟，过滤，对得到的滤液进行检测：

经过上述实施例1所得固体与次氯酸钠水溶液净化后的印染废水中COD浓度降至953mg/l；

经上述实施例2所得固体净化的印染废水，经次氯酸钠水溶液处理后，COD质量浓度降至990mg/l；

经过上述对比例1所得固体与次氯酸钠水溶液净化后的印染废水中COD浓度降至21.8g/l；

经过上述对比例2所得固体与次氯酸钠水溶液净化后的印染废水中COD质量浓度降低至20.5g/l。

上述实施例和对比例中的步骤（1）中次氯酸钠与废液中的二价镍离子发生氧化还原反应，得到羟基氧化镍：NaCl+2Ni2++4OH-=+NaCl+H2O。羟基氧化镍NiOH作为催化剂，促使随后注入的次氯酸钠快速分解：NaCl=NaCl+O·，生成的活性氧（O·）具有强氧化性，将废水中的有机污染物、次磷酸盐、亚磷酸盐、氨氮等氧化净化，降低废液的毒性。

如上所述，羟基氧化镍NiOH是不稳定的，当停止次氯酸钠NaCl时，水中的羟基氧化镍NiOH又转化回二价镍：+H2O=2Ni2++4OH-+O·，二价镍离子与氢氧离子结合而沉淀。

但上述实施例1、2中，在停止投加次氯酸钠后立即向废水体系中加入碘酸钾，碘酸钾溶解在废水中，氢氧化镍 niooh固体在溶解有碘酸钾的水环境中存在长达30分钟甚至60分钟后，将该固体滤出并重新作为催化剂使用，促使次氯酸钠分解产生活性氧，对含有机污染的印染废水依然能产生非常理想的净化效果。由此可见：碘酸钾的存在，在停止投加次氯酸钠后，大大抑制了水体中的氢氧化镍 niooh转化为二价镍，从而保留了催化作用，并且氢氧化镍 niooh经滤出后可直接重新使用；

对比例1和对比例2中，最后滤出的固体物质很大程度上失去了催化作用，即固体物质加入印染废水后，在同等条件下次氯酸钠对印染废水中有机污染物的去除效果明显降低。这是因为，停止加入次氯酸钠水溶液后，直到固体沉淀物滤出水体并烘干为止，在此期间固体羟基氧化镍NiOOH始终与水接触，而水环境中又没有碘酸钾的抑制干预，导致在此期间沉淀物中的大量羟基氧化镍NiOOH被还原为二价镍：+H2O=2Ni2++4OH-+O·，而二价镍离子与氢氧根离子结合生成的氢氧化镍虽然也存在于固体物质中，但是羟基氧化镍NiOOH对次氯酸钠不具有催化作用；将固体物质与次氯酸钠一起分散投入印染废水中，导致相当一部分次氯酸钠首先与氢氧化镍反应转化为羟基氧化镍NiOOH：NaCl+2Ni(OH)2=+NaCl+H2O，而剩余的次氯酸钠才是印染废水中释放活性氧降解COD的物质，从​​整体上看，用于释放活性氧降解COD的次氯酸钠用量明显减少，印染废水的净化效果也相应降低。

综上所述：在实际净化或生产中，从“停止次氯酸钠投加”到“水体中的沉淀物过滤出并烘干”之间必然存在一段时间，且（在过滤操作不变的前提下）废水处理量越大，这个时间间隔越长。在此期间，固体沉淀物必然会与水相接触，导致固体物质中的羟基氧化镍NiOOH在这段时间内不断转化为二价镍，逐渐失去对次氯酸钠的催化作用。本方案中，在水环境中加入碘酸钾可以更好地抑制这种现象的发生，使过滤后的固体沉淀物在下一次净化操作中直接加入水体作为次氯酸钠分解催化剂，无需再生或改造。

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技术特点：

技术摘要

本发明属于工业废水处理领域，具体涉及一种化学镀镍废液的节能处理方法：在搅拌下向废液中连续加入次氯酸钠，当净化完成后停止加入NaClO，立即向废液中加入碘酸钾并充分分散，停止搅拌后过滤水体，将过滤后的沉淀物烘干或直接以湿态保存，这样得到的过滤沉淀物中大量保留了羟基氧化镍NiOOH，可直接作为分解次氯酸钠的催化剂。

技术研发人员：彭勇；简杰；赵贤慧;侯静宜

受保护的技术用户：

技术开发日：2019.08.06

技术发布日期：2019.10.01

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