化学镀镍废水处理工艺优化：催化-氧化法的可行性研究

化学镀镍废水处理工艺优化：催化-氧化法的可行性研究

生于七月)手机号码(*******0061)(地址:重庆市永川宣化路essNi-摘要：分析了化学镀镍废水的特点及危害，研究了采用催化氧化法处理化学镀镍废水的可行性，确定了化学镀镍废水处理的最佳条件。结果表明，催化氧化法能有效去除化学镀镍废水中的磷酸盐、重金属镍、有机酸等。经检测，废水中总磷含量<0.5mg/l，COD<100mg/l，重金属离子Ni<0.5mg/l，达到国家排放标准。关键词：化学化学镀镍；废水处理；工艺：-,,,1.引言化学镀镍工艺是液压系统重要零部件表面处理的关键工艺，由于化学镀镍层均匀，耐腐蚀、耐磨性能优良，广泛应用于机械、电子、化工、航空、航天等许多领域，因此，化学镀镍工艺是机械、电子、化工、航空、航天等许多领域的一种重要的表面处理工艺。发展十分迅速，应用范围也越来越广泛。随着化学镀镍技术的发展和推广，由此产生的环境污染问题也日益严重，引起了人们的高度重视。化学镀镍废水中含有的镍、磷等及多种有机物质都是国家禁止直接排放的物质，必须进行处理。

由于化学镀镍废水中成分复杂，废水处理难度大，目前国内还没有特别完善的处理化学镀镍废水的工艺，因为需要处理引起总磷超标的重金属离子、亚磷酸盐、次磷酸盐以及COD达标的络合物、缓冲液等有机物，尤其是总磷的处理，在国内还是一大难点。因此，化学镀镍废水处理技术的研究，无论从环境保护的角度，还是从化学镀镍技术的发展和推广的角度，都有着巨大的社会效益和经济效益。2、化学镀镍废水的成分及特点1.1、化学镀镍废水中存在镍络合物，且这些络合物大多为外轨道型，对镍有很强的络合性；例如：柠檬酸镍等。1.2、废水中含有大量具有还原性的物质，如次磷酸盐、亚磷酸盐等；1.3、 废水中含有大量的调节pH值的缓冲剂，如苹果酸、琥珀酸、醋酸等，还有大量的光亮剂、稳定剂等，化学镀镍废水中镍等重金属离子的存在会造成重金属离子超标，废水中络合物、缓冲剂等有机物的存在会造成COD超标，废水中含有大量的亚磷酸盐、次磷酸盐会造成总磷超标。 2、化学镀镍工艺体系 920硫酸镍25g/l、次磷酸钠20g/l 醋酸钠10g/l、柠檬酸钠10g/l 醋酸适量、氨水适量 稳定剂、光亮剂适量 PH：4.5 工作温度：85～90℃ 3、化学镀镍废水处理工艺理论假设及化学反应机理： 1、化学镀镍废水处理工艺理论假设： 1.1、总磷的处理 化学镀镍废水中含有高浓度的次磷酸盐和亚磷酸盐，它们是由Ni()降解为Ni过程中次磷酸盐被氧化产生的。

直接用一步法去除次磷酸盐和亚磷酸盐既不有效也不经济，因此实验研究主要集中于化学镀镍废水中磷和镍的初步化学氧化去除，即将次磷酸盐转化为亚磷酸盐，再转化为磷酸盐，然后用沉淀剂进行化学沉淀去除。1.2次磷酸盐的去除使用一般的沉淀剂不能有效去除次磷酸盐，因为次磷酸盐的溶解度很大，如果能在适当的温度和pH条件下，用合适的氧化剂将次磷酸盐转化为亚磷酸盐，则亚磷酸盐将更容易去除；1.3亚磷酸盐的去除当溶液的pH值接近中性时，亚磷酸钙的溶解度急剧下降，可以认为当pH值大于5时，溶液中亚磷酸钙的去除率在95%以上，处理后的废水仍然不能达标，需要进一步处理，即催化—氧化处理； 1.4.催化—氧化反应在不同pH值下，氯进入溶液与水反应的产物不同。pH值小于2时，氯以Cl的形式存在；pH值为4～6时，以HClO的形式存在；pH值大于9时，主要以ClO的形式存在。后两种形式存在时，其氧化能力强，这与温度、催化剂的存在有关。在废水中加入催化剂，可对废水进行深度处理，有机物被氧化成CO和水，次磷酸盐和亚磷酸盐被氧化成正磷酸盐，然后与钙离子沉淀。

1.5、磷酸盐的去除。在含磷酸盐的废水中加入沉淀剂，调节pH值到9.5以上，磷酸盐很容易沉淀去除，去除后其浓度可降至0.2-0.4g/l，已达到国家废水排放标准。1.6、镍的去除。设想用氢氧化镍沉淀法去除镍离子。不同pH值下镍离子浓度不同，在无络合物存在下，pH大于9.2，可使镍离子浓度降至1.2mg/l。为有效去除镍离子，调节pH值至10-12效果更佳。但废水中存在大量络合物和缓冲剂，单纯用上述方法难以有效降低镍离子浓度。在稳定性较高的络合物Ni-柠檬酸(LgK=14.3)中，仅产生氢氧化镍沉淀是不够的。 络合物和缓冲剂会对处理产生负面影响。在含有高浓度柠檬酸铵的废水中，用沉淀法很难完全去除镍。要从废水中去除镍，必须先将废水中的络合物和缓冲剂分离氧化后再进行化学沉淀，这样会起到较好的处理效果。当与镍和铬结合的络合物和缓冲剂被氧化后，当pH值大于8时，过滤后的废水中已经检测不到镍离子的存在。1.7有机酸的去除化学镀镍废水中含有的铬络合物、柠檬酸等，可以用氧化钙提高镀液的pH值，使这些酸根生成相应的钙盐沉淀来除去。由于柠檬酸钙的溶解度很小，所以在pH接近8时，98%的柠檬酸根就能被去除。

剩余的有机酸自由基又可以被氧化剂氧化为CO2。1、沉淀反应：柠檬酸自由基沉淀：HO-C亚磷酸自由基沉淀：PO正磷酸自由基沉淀：2PO金属镍离子沉淀：Ni2+。 2、氧化催化反应：次氯酸在酸性介质中有两个基本反应：2HClO=2HCl+O）存在，反应几乎按式（1）进行，（2）为次氯酸的歧化反应（V）（指酸性溶液）+1.15ClO+1.27ClO+1.19ClO+1.+1.631/2Cl+1.358Cl+1.43+1.47（V）（指碱性溶液）ClO+0.36ClO+0.+0.+0.401/2Cl+1.358Cl+0.50+0.902.4、磷体系标准电位图：PO42-0.51–0.-2.05–0.。 化学镀镍废水处理工艺的确定：1、化学镀镍废水处理工艺实验：1.1、工艺实验方法：将废水稀释后，加入适量的沉淀剂CaO。在PH10的条件下，沉淀剂与废水中需去除的物质（亚磷酸盐、柠檬酸根、金属镍离子）发生反应，生成不溶性物质，经过滤去除。经上述反应后，在PH2-4的条件下向上层清液中加入适当的氧化剂（次氯酸钠），在催化活性物质（Cu）作用下，经爆破处理去除废液中的有机物。

有机物最终可以转化为COO，而次磷酸盐和亚磷酸盐可以转化为磷酸盐然后和沉淀剂反应生成沉淀，高分子絮凝剂PACS(无机)和PAM(有机)的加入可以加速沉淀。1.2水质检测方法：pH值测定：采用精密pH计进行检测。总磷测定：采用钼锑抗光法。重金属镍测定：丁二酮肟分光光度法COD测定：采用重铬酸钾法。2、结果与讨论：2.1 pH值对废水处理的影响通过实验确定了随着pH值的增加，H的去除率增大，当pH值等于7时去除率最高；当pH值等于8时，Ni的去除率最高；当pH值等于10时，PO的去除率最高。 2.2 沉淀静置时间对废水处理的影响 常温下试验，随着静置时间的延长H 2 去除率变化不明显，但在8 h内变化明显，从实际应用角度考虑，沉淀静置时间选定为16 h。 2.3 沉淀剂投加量对废水处理的影响 常温下加入沉淀剂，随着投加量的增加，废水的pH值不断升高，80g/l时pH值达8～10，120时pH值达10～12。考虑实际生产因素，沉淀剂投加量选定为100g/l。 2.4 氧化剂及催化剂对废水处理的影响 常温下，随着氧化剂投加量的增加，废水的氧化能力增强，亚磷酸盐被氧化成磷酸盐。氧化剂投加量与废水处理量的体积比为2∶1时氧化效果较好。

继续增加氧化剂投加量，氧化效果无明显变化。当废水中加入催化剂后，废水得到更深层的处理，当催化剂投加量为2g/l时，次磷酸盐和亚磷酸盐基本转化为正磷酸。实际生产中，氧化剂投加量与废水处理量的体积比为2:1，催化剂投加量为2g/l。2.5.结果处理后的中水经过滤检测，废水中总磷含量<0.5mg/l、COD<100mg/l、重金属离子Ni<0.5mg/l，达到国家排放标准。通过实验，确定选用催化氧化、混凝、化学沉淀综合处理工艺。 3、化学镀镍废水处理工艺优化条件： CaO(沉淀剂)：100g/l，处理时间：12～24h NaClO(氧化剂)：1：2(体积比)，工艺温度：室温 CuSO 4 爆炸处理 PASC(无机絮凝剂)：5% PAM((有机絮凝剂))：5% 五、小结由于化学镀镍废水成分复杂，废水处理较为困难，任何单一的方法都不能很好的达到处理目的。从目前的使用情况来看，催化氧化、混凝、化学沉淀的综合处理工艺是处理化学镀镍废水较为有效的方法。经检测，废水中总磷含量<0.5mg/l、COD<100mg/l、重金属离子Ni<0.5mg/l达到国家排放标准。 虽然化学镀镍废水处理技术还存在一些问题，需要进一步解决和改进，但我们相信随着科技的不断发展和创新，一定会产生既简便又有效的化学镀镍废水处理新技术、新工艺。有效的化学镀镍废水处理技术对于化学镀镍技术的发展和推广，特别是对于防止因总磷因素引起的水体富营养化等环境污染，具有巨大的社会效益和经济效益。