化学镀镍废水处理设备：节能环保的表面处理工艺新选择

化学镀镍废水处理设备：节能环保的表面处理工艺新选择

专利名称：一种化学镀镍废水处理装置的制造方法

技术领域：

本发明涉及工业废水处理及回用，特别涉及一种化学镀镍废水处理装置。

背景技术：

化学镀是在金属催化下，通过可控的氧化还原反应产生金属沉积的工艺过程。化学镀具有镀层厚度均匀、针孔少、不需要直流电源设备、可在非导体上沉积等特点。与传统电镀相比，化学镀不产生剧毒的氰化物，不耗电，因此已在许多领域逐渐取代电镀，成为一种节能环保的表面处理工艺。目前，该技术已广泛应用于电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等行业。化学镀镍是最常见的化学镀工艺。镀液的主要成分是主盐——硫酸镍（NiSO4·6H20）和还原剂——次磷酸钠（·H2O）。在化学镀镍过程中，镍离子被次磷酸根离子催化还原为附着在镀件表面的金属镍，次磷酸根被氧化为亚磷酸根。 为保证镀液的稳定性，防止镍的水解，在镀液中还需要加入大量的螯合剂(如乳酸、柠檬酸等)、稳定剂(如醋酸铅、碘酸钾等)，以及pH调节剂和缓冲剂(氨水等)。镀液中的各种物质随着镀件的漂洗被带入漂洗水中，产生大量的化学镀镍漂洗废水。该废水成分复杂，且含有各类螯合剂和缓冲剂，处理难度较大。而最新的电镀污染物排放标准-2008要求出水口Ni＜0.5mg/L，太湖流域等采取特殊保护措施的区域要求Ni＜0.1mg/L，如此严格的标准进一步加大了化学镀镍废水的处理难度。

目前化学镀镍废水废液的处理方法主要有化学沉淀法、催化还原法、离子交换法、电解法、膜分离法等。化学沉淀法一般采用“氧化-pH调节-沉淀”的模式，需要先加入KMnO4、H2O2、漂白粉、次氯酸钠等氧化剂，将亚磷酸氧化，反应后在废液中加入沉淀剂，如石灰、氢氧化钠、硫化物、二甲基硫醚（DTC）、不溶性淀粉黄原酸酯（ISX）等，这些沉淀剂能与镍发生反应生成特殊的沉淀，调节溶液pH值至碱性，将镍等金属离子以沉淀形式除去。该法试剂消耗量大，成本高，处理后的镍只能勉强达到1mg/L，不能满足2008年电镀污染物排放标准的要求。 催化还原法需加入氯化钯等贵金属催化剂，以硼氢化钠为还原剂，将废水中的镍离子还原为金属镍而去除。此法可明显降低含镍废液中的镍浓度，但镍无法还原到1mg/L以下，且贵金属催化剂价格昂贵，回收困难，成本极高。离子交换法对重金属有很好的去除效果，因此常用于处理冶金、电镀等金属废水。但对于化学镀镍废水，常规树脂不具备交换镍的能力；而螯合树脂成本高，洗脱率低，易受有机物和氧化剂污染，寿命受影响。其他如电解耗电大，效率低，成本远大于效益；膜分离法设备投资和维护费用高，且易受有机物污染，浓水仍需再次处理。 总之，对于化学镀镍产生的废水、废液，目前尚无经济有效、既能满足2008年电镀污染物排放标准的要求，又能大规模投入实际生产应用的处理方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、操作方便、效果显著、运行成本低的化学镀镍废水处理装置。鉴于此，本发明提出一种化学镀镍废水处理装置，将企业原需报废再利用的蚀刻液引入，用于处理企业化学镀镍时产生的漂洗废水，使镍离子易于形成沉淀，从而达到化学镀镍废水的达标排放。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案包括一种化学镀镍废水处理装置，包括反应器、化学镀镍废水收集槽、废液槽、加酸机构、加碱机构。化学镀镍废水收集槽用于收集化学镀镍废水，并将化学镀镍废水输入反应器。加酸机构用于向反应器内加酸，调节反应器内溶液的pH值至pH<5。 废液槽用于收集三氯化铁蚀刻废液，加酸后输入反应器进行反应。加碱机构用于向反应器中加入碱，调节反应器内溶液的pH值至11以上，使反应器溶液中至少部分金属离子如非络合镍在反应器底部形成沉淀，反应器上层为清液，降低清液中镍离子浓度。在本发明的一个实施例中，上述化学镀镍废水处理设备还包括终端pH调节装置，用于输入反应器流出的清液，调节pH值达到排放标准后排放。在本发明的一个实施例中，上述化学镀镍废水处理设备还包括污泥泵，用于将沉淀物从反应器底部排出； 与污泥泵相连的压滤机用于将沉淀物固液分离，分离后的液体可输送至收集槽或终端pH调节装置。在本发明的一个实施例中，将化学镀镍废水的pH值调节至pH<5后，反应0～20分钟，再从废液槽输入三氯化铁蚀刻废液。在本发明的一个实施例中，输入三氯化铁蚀刻废液后，反应20～60分钟，再向反应器中加入碱。在本发明的一个实施例中，将反应器中溶液的pH值调节至11以上后，反应0～120分钟。在本发明的一个实施例中，加碱机构将废水的pH值调节至12～12.5。 本发明的一个实施例中，在沉淀生成后，可以加入聚丙烯酰胺等絮凝剂，以提高沉淀效果。本发明的一个实施例中，在沉淀生成后，可以直接通过压滤等方式实现固液分离，节省操作时间。由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：1、无需添加裂解剂、氧化剂、催化剂，充分利用了企业的蚀刻废液，以废治废。2、化学镀镍废水经处理后，Ni含量可稳定达到0.5mg/L的排放标准。3、工艺及设备组成简单，药剂成本低，无需对企业原有设施进行大幅度改造，实用性强。

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细的说明。

具体实施方式图1为本发明实施例提供的一种化学镀镍废水处理装置，图2为本发明实施例提供的一种化学镀镍废水处理流程图。

在印刷电路、电子、金属精加工等行业中，广泛使用三氯化铁溶液对铜、铜合金及铁、锌、铝等基体进行蚀刻。在腐蚀过程中，FeCl3被还原为FeCl2，同时生成Ni2+、Cu2+和Zn2+。随着FeCl3浓度的降低和Ni2+、Cu2+浓度的升高，腐蚀效率下降，必须定期将FeCl3蚀刻液作为废液排出系统。蚀刻废液酸性强，含有大量的Fe2+、Fe3+、Cu2+或Ni2+、Zn2+等，污染物浓度高，若单独处理，处理难度很大。有利的是，用于处理化学镀镍废水，可实现两种废水同时排放。图1为本发明实施例提供的化学镀镍废水处理装置。 如图1所示，该处理装置包括废水收集池10、废液池20、PAM池31、碱池32、酸池33、多个泵41-47、间歇式反应器50、终端pH调节装置60、污泥泵70和压滤机80。废水收集池10、间歇式反应器50、终端pH调节装置60、污泥泵70和压滤机80依次连接，作为处理工艺的主线。废液池20、PAM池31、碱池32和酸池33用于在适当的时间向上述各设备中添加所需的试剂。本实施例的处理装置中，设置有废水收集池10和蚀刻废液池20。化学镀镍废水流入废水收集池10，酸性蚀刻废液流入蚀刻废液池20。

另外还配备三个加药箱，分别配置有大分子絮凝剂（PAM）、碱溶液、酸溶液的PAM罐31、碱罐32、酸罐33。处理时，废水收集罐10中的化学镀镍废水通过泵41输入间歇式反应器50，由酸罐33、泵46及相应的阀门（未编号）组成的加酸机构自动加酸，调节pH值为2-2.5，需要一定的反应时间，反应器50可配备pH传感器、pH计，检测pH变化，由蚀刻废液罐20、泵43及相应的阀门（未编号）加入适量的蚀刻废液，需要一定的反应时间。 可在间歇式反应器50中加碱罐32、泵45及相应阀门（未编号）组成的加碱机构，调节pH>11。且优选地，通过由PAM罐31、泵44及相应阀门（未编号）组成的絮凝剂加碱机构加入大分子絮凝剂（PAM），需要一定的反应时间。对比以往加碱沉淀的方法发现，由于在酸性条件下加入三氯化铁蚀刻废液，在废水由强酸性转变为碱性的过程中，铁、镍离子等将能够形成大量的氢氧化物沉淀。反应器50中沉淀后的上清液静置一段时间后经过终端pH调节装置60，调节pH为6.9，使pH值达到排放标准。从终端pH调节装置60排出的废水已实现重金属达标排放。 反应器内沉淀后的污泥通过污泥泵70输入压滤机80进行压滤，滤液返回废水收集池10。可以理解的是，当需要控制各罐，如废液罐20、PAM罐31、碱罐32、酸罐33等输入或添加的试剂总量时，可以配备流量计，检测液体流量。在本发明的一个实施例中，可以采用控制器，如可编程逻辑控制器，控制各部件，如泵、阀门、传感器、仪表等的运行，实现设备整体运行的自动化。

在其他情况下，例如污泥量较大，沉淀困难时，为了提高操作效率，在加入碱和PAM并产生氢氧化物沉淀后，反应器50内的废水和泥浆可不经静置，直接利用污泥泵70输入压滤机80，直接进行固液分离。分离后的液体输入终端pH调节装置60，调节pH为6-9后排放。图2为本发明实施例总结的化学镀镍废水处理流程图。参见图2，其流程如下：步骤S1，加入酸溶液，调节化学镀镍废水的pH值为强酸性，pH<5，优选为2-2.5，反应一定时间，例如0-20分钟。步骤S2，向废水中加入适量的蚀刻废液。 步骤S3，加入碱溶液，调节废水为碱性，pH>11，优选12-12.5。在废水由强酸性变为碱性的过程中，铁、镍离子等会形成大量的氢氧化物沉淀。此步骤中，反应时间可在0~120分钟之间。从后续实验可知，随着蚀刻废液加入量的增加，反应时间会减少。另外，沉淀后溶液中的镍离子浓度也会随着蚀刻废液加入量的增加而降低。因此，在本发明的各实施例中，可根据目标镍离子浓度确定蚀刻废液加入量。步骤S4，将沉淀物从废水中分离出来。如步骤S5所示，在优选实施例中，将分离出的沉淀物过滤成固体，然后进行额外的无害化处理。步骤S6，固液分离后，符合镍离子标准的液体可进行pH调节，并在步骤S7中达标排放。 下面结合图1所示的设备和图2所示的工艺流程对本发明实施例的设备的具体实施应用进行描述。某标牌加工企业产生的酸性蚀刻废液，经检测含有较高浓度的铁、铜、锌等金属物质，如表1所示。表一蚀刻废液金属污染物组成

镍铬铜锌铁

名称 太阳 X -IX -Iτ-1τ-1τ-~L

蚀刻废液 546 1 某企业将化学镀镍废水与其它废水混合形成综合废水，对比常规沉淀法与蚀刻废液处理方法的效果，结果见表2。首先采用常规沉淀法进行处理，发现镍排放无法达标。其次采用蚀刻废液进行处理，具体流程为（一）调节pH=2～2.5，按5mL/L投加蚀刻废液，反应60min。（二）调节pH=12.5，沉淀过滤。表2 化学镀镍废水处理结果

权利请求

1.一种化学镀镍废水处理装置，包括反应器；化学镀镍废水收集槽，用于收集化学镀镍废水并将化学镀镍废水输入反应器；加酸机构，用于向反应器内加酸，调节反应器内溶液的pH值至5以下；废液槽，用于收集三氯化铁蚀刻废液，并将加酸后的三氯化铁蚀刻废液输入反应器；加碱机构，用于向反应器内加碱，调节反应器内溶液的pH值至11以上，使得反应器溶液中至少有部分金属离子在反应器底部形成沉淀，反应器上层为清澈液体，金属离子中包括非络合镍。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括终端pH调节装置，用于输入从反应器流出的清液，调节其pH值达到排放标准后排放。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括污泥泵，用于将沉淀物从反应器的底部排出；与污泥泵连接的压滤机，用于将沉淀物分离成固液，分离后的液体输送至废水收集池。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括污泥泵，用于将沉淀物从反应器底部排出；与污泥泵连接的压滤机，用于将沉淀物分离成固液，分离后的液体输送至废水收集池或终端pH调节装置。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，将化学镀镍废水的pH值调节至pH<5后，反应0.20分钟，然后从所述废液罐导入所述三氯化铁蚀刻废液。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，在输入所述三氯化铁蚀刻废液后，反应20-60分钟，然后向所述反应器中加入碱。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：将反应器中溶液的pH值调节至11以上，继续反应0至120分钟。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括絮凝剂添加机构，用于将反应器中的溶液的pH值调节至11以上后，添加絮凝剂。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：加碱机构调节废水的pH值为12-12.5。

全文摘要

本发明涉及一种化学镀镍废水处理装置，在酸性条件下引入三氯化铁蚀刻废液，以利于镍沉淀的形成，使废水中的镍离子降低至0.1mg/L以下。该装置包括反应器、化学镀镍废水收集槽、废液槽、加酸机构、加碱机构。化学镀镍废水收集槽收集化学镀镍废水，将化学镀镍废水输入反应器。加酸机构加酸调节pH值至pH<5。废液槽收集三氯化铁蚀刻废液，加酸后输入反应器。加碱机构调节反应器中溶液的pH值至11以上，使反应器溶液中未络合的镍在反应器底部形成沉淀，反应器上层为清液，降低清液中镍离子浓度。

文件编号C02F9/

公开日期：2013年1月2日 申请日期：2011年6月29日 优先权日期：2011年6月29日

发明人：王英华、邱海兵、张道新、潘宏杰 申请人：上海轻工业研究院有限公司