离子交换法——废水处理领域的创新工艺，完美升级现有处理工艺

离子交换法——废水处理领域的创新工艺，完美升级现有处理工艺

离子交换法，开创废水处理新工艺

一、概述

镀镍是一种常用的表面处理工艺，广泛应用于电子、汽车、机械等行业。

2+

的

废水对人体健康和生态环境有着严重的危害，其常见的处理方法有化学沉淀法、真空蒸发回收法、

废水处理方法有电渗析、反渗透、离子交换树脂吸附等。化学沉淀法虽然成本低，但会产生固体废物。

需要进行二级处理；真空蒸发消耗大量能源；电渗析、反渗透的设备投资和能耗较大。

另外还存在膜易被污染的问题，可见现有的含镍废水处理工艺都有各自的优点和缺点。

离子交换技术是对现有含镍废水处理工艺的完美升级，出水水质好，能回收有用物质，适用于

它具有处理浓度低、废水量大的镀镍废水的优点，被广泛应用。

离子交换法处理镀镍废水的优点：

（1）高效除镍达标：去除重金属镍离子，满足国家排放指标要求

（2）资源增值：从废水中回收有价值的镍金属

（3）循环利用：提高水的重复利用率，节约水资源

（4）节能环保：减少环境污染

随着人们越来越认识到镀镍废水处理资源价值，离子交换技术被用作电镀废水的深度处理。

有效的方法正在逐渐受到重视。

2. 原理

离子交换树脂是一种具有三维结构的不溶性高分子化合物，其功能基团能与水中的离子发生相互作用。

镀镍废水中的Ni

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离子被阳离子交换树脂吸附，所用的树脂一般为弱酸性阳离子交换树脂。

采用弱酸性阳树脂进行交换时，通常将树脂转为Na型。

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废水流经Na型弱酸阳离子

当树脂层形成时，发生以下交换反应：

2R-COONa+Ni2+→(R-COO)2Ni+2Na+

水中镍

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树脂上的 Na+ 进入水中。

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交换

当达到平衡后，用一定浓度的HCl或H2SO4进行再生。

(R-COO)2Ni+H2SO4→2R-COOH+NiSO4

此时树脂为H型，需要用NaOH转化为Na型，方法如下：

R一COOH+NaOH→+H2O

树脂即可重新投入运行，进入下一个循环，废水经处理后可返回清洗槽重复利用。

硫酸镍经净化后可返回镀槽使用。

3.工艺方案论证

1.树脂选择

目前，可以处理含镍废水的树脂有很多，其性能和特点各不相同，所以选择合适的树脂是该过程中的重要步骤。

一大难题。在可用于处理含镍废水的树脂中，弱酸性阳离子交换树脂（即螯合树脂）

强酸性阳离子树脂也能吸收镍离子，但该树脂易受到含镍废水中的盐、钙、镁的影响。

因此处理工厂含镍废水多选用交换容量高、交换速度快、易再生、机械强度高、膨胀性小的材料。

弱酸性阳离子树脂（螯合树脂）。

2.树脂预处理

我公司的-90除镍螯合树脂在出厂前经过活化处理为钠型。

使用前用清水冲洗直至pH值达到9左右。

离子交换处理镀镍废水过去主要采用固定床双柱串联工艺，近年来已与移动床镀铬废水联合使用

目前已发展成为移动床式镀镍废水处理，其功能越来越完善，占地面积越来越小，为了不使设备饱和

树脂排废再生后影响废水的交换，设备上设有备用树脂罐，设备功能齐全，操作简便。

该装置包括水泵、流量计、过滤器、气泵、树脂再生系统、电源控制部分。

3.废水处理工艺

（1）废水交换：

工作时，水泵将废水池中的含镍废水抽入过滤器，废水从过滤器出来后经过流量计流回交易所。

从交换塔顶部流出的水中已不含镍。

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离子水（下游或上游）

根据具体设计工艺要求，反应如下：

2R-COONa+Ni2+→(R-COO)2Ni+2Na+

从有机玻璃交换柱中可以明显看到，树脂被加压水均匀地支撑着，随着吸附的进行，镍离子被吸附。

树脂交换区变成绿色，由下向上逐渐移动，当交换区移动到交换柱的三分之二处时，

交换柱底部树脂颜色很深，已达到饱和状态，螯合树脂需要再生。

（2）废水处理工艺：

弱酸性阳离子树脂CH-90对水中相同浓度各种阳离子的交换顺序

Cu2+>Pb2+>Ni2+>Co2+>Cd2+>Fe3+>Mn2+>Mg2+>Ga2+>>Na+

（3）树脂再生

再生时，由于树脂的收缩和膨胀率很大，即树脂吸收饱和的Ni2+后，其体积要收缩30-40%。

转化为Na+型后又会恢复到原来的体积，树脂再生时，先用再生树脂体积的2倍的H2SO4或HCL。

将溶液（3%-5%）逆流再生，直接返回再生反应，反应如下：

(R-COO)2Ni+2H+→+Ni2+

树脂完全再生后，用正反两个方向的水冲洗，然后用两倍于再生树脂体积的4%-5%NaOH溶液流过树脂管。

树脂，将树脂转化为钠型（转化为钠型后，Ni2+容易吸附交换，交换容量较大）。转化后的树脂体积将

增加30%以上，然后用软水（或纯净水）充分冲洗树脂（约为树脂体积的2倍）。

处理和树脂再生的全过程。

操作方式：树脂操作、再生是顺流还是逆流？一般是顺流操作，逆流再生，淡水正常运行。

反冲洗及运行方式可根据实际工艺过程确定。

四、结论

随着新型大孔离子交换树脂及离子交换连续工艺的不断涌现，镀镍废水深度处理、高

在价态金属镍盐的回收方面，离子交换技术日益显示出其他方法无法比拟的优势。

水的重复利用率及符合日益严格的排放标准，预期离子交换技术将与微电脑控制技术相结合，

使设备设计标准化、自动化，开创废水处理领域的新格局。