治理含镍离子废水的技术有哪些？膜技术是节能高效的方法吗？

治理含镍离子废水的技术有哪些？膜技术是节能高效的方法吗？

目前，随着工业的发展，重金属废水对环境的污染日益加剧。

至于含镍废水，过量摄入镍会导致

镍污染严重的环境会导致中毒、头发变白、皮肤病的发生

废水中含有的镍离子排入环境后很难降解。

它参与食物链，最终在生物体内积累，破坏生物的正常生长。

生物体的代谢功能对生物环境造成很大污染 国家标准

根据规定，工业废水中镍含量不能超过1毫克/升。

处理镍离子废水的技术主要有化学沉淀法、离子交换法

方法、蒸馏和反渗透、扩展阴极电解

[1]

其中膜技术

超滤技术是一种相对节能、高效的方法。

主要用于分离溶液中的大分子、胶体和颗粒。

分离效率高、能耗低的特点。络合-超滤技术是近年来发展起来的

超滤膜在水处理中的新应用是

膜元件的相对分子质量通常在10万以上。

利用冶炼厂处理含镍废水，回收镍离子。

水回用问题，采用低分子量截留超滤膜和

低成本络合剂用于重金属离子去除的研究。

对镍离子纯化的影响因素进行了实验，得到了分离规律，即

对湿法冶金废水的资源化利用提供了一定的参考价值。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

所用试剂包括：Ni(NO

）

6H

O、NaOH、丙烯酸、海

海藻酸钠、乙二胺四乙酸二钠 (EDTA)、NaCl、过硫酸钾、

全部为分析纯；聚丙烯酸 (PAA) 由丙烯酸单体聚合而成。

所用仪器包括：中空纤维超滤膜、相对分子截留率

Mass 6000原子吸收光谱仪，美国产品。

1.2 测试方法

（1）聚丙烯酸的合成。加入350毫升

该 PDF 文件是使用“”的试用版创建的。

第 6 期

将去离子水与适量的丙烯酸单体放入水浴中加热至80℃；

排除所有空气后，加入80%过硫酸钾溶液，待溶液变成

当变得粘稠时停止反应。

(2) 模拟废水的制备。称取适量的Ni(NO

）

6H

加

加入一定量的自来水，配制成镍离子浓度为30mg/

L水样模拟实际废水，用1mol/LNaOH溶液调节

pH值在3至9范围内。

（3）超滤工艺。EDTA、海藻酸钠和聚丙烯酸

聚合物配体与原水箱中的镍离子发生反应，生成

大分子配合物。络合反应速度快，通常配体与镍结合

离子混合后，复合反应在30分钟内即可达到平衡。

原水经水泵进入超滤膜，大分子网络

该化合物被超滤膜截留，从而达到去除镍离子的目的。

该流程如图1所示。

(4)去除率计算：去除率按下式计算：

R=Q

/问

100％

式中，R为镍离子去除率(%)；Q

, 问

分别出水口和进水口

流量(L/min)；C

， C

出水和进水的镍离子质量为

浓度（毫克/升）

2 结果与讨论

2.1 不同配体对镍离子去除效率的影响

以EDTA、海藻酸钠和聚丙烯酸为配体。

图2显示了这三种配体与镍离子的络合情况。

大分子复合物经超滤膜后对镍离子的去除效果。

从图2可以得出，超滤过程与相对分子质量密切相关。

实验用超滤膜元件的截止相对分子质量为6 000。

因此，对于分子量较小的EDTA，

生成的复合物很难被超滤膜保留。

数量较大的海藻酸钠和聚丙烯酸与镍离子反应生成

大分子复合物的相对分子质量大于超滤膜的保留容量。

相对分子量大，使镍离子能更好的被超滤膜元件吸收

还应该注意的是，在接下来的实验中，重点是

研究丙烯酸作为配体，因为它可以合成

本发明方法得到的聚丙烯酸分子量容易控制

[2]

，能

通过控制反应条件，合成了不同相对分子质量的聚丙烯酸。

在未来的实验中，我们将研究超滤膜的去除效率和相对分离效果。

子群体之间的关系。

2.2 pH值对镍离子去除率的影响

水样pH值与镍离子去除率关系如图3所示。

从图3可以看出，随着pH值的升高，超滤膜的

离子去除效率提高，产水中镍离子浓度逐渐降低。

pH值对镍离子与聚丙烯酸的络合反应影响较大。

主要原因是当与聚丙烯酸复合时，H

含镍离子

竞争存在于

[3, 4]

配体 L、质子 H 和 Ni（域）之间存在化学键

反应方程式为：LH+H

; L+Ni (域) 深圳LNi

（域）。当水样呈酸性时，H

存在

镍离子朝以下方向移动

游离状态，不能被超滤膜截留。当水样pH值为碱性时

当上述平衡向形成LNi（畴）的方向移动时，复合

状态下的镍离子才能被超滤膜截留。

2.3 聚丙烯酸添加量对镍离子去除率的影响

络合超滤工艺是将络合工艺和超滤工艺结合在一起的膜工艺。

分离技术，因此络合过程对复合物是否能被超滤膜拦截没有影响。

图1 超滤流程图

图1 流程图

供水阀

原水箱

超滤膜

给水泵

供水阀

压力计

图2 不同配体与镍离子去除效率关系

图2和

离子

100

90

80

70

60

50

40

三十

20

10

配体类型

聚丙烯酸钠 海藻酸钠 EDTA

图3 pH值对镍离子去除率的影响

图3 pH值对

离子

120

100

80

60

40

20

pH

0 2 4 6 8 10 12

18

16

14

12

10

王宗海 袁等 络合-超滤技术处理含镍废水研究所 45

PDF文件是使用“pdf pro”试用版创建的。

天津工业大学学报第27卷

显然，添加的PAA越多，

镍离子与配体形成大分子配合物的条件越有利，越容易

超滤膜截留率，如图4所示。然而，需要指出的是，对于膜

从工艺上看，络合过程中加入的PAA越多，类水粘度就越高。

渗透压越大，分离压力越高。

这将增加能源消耗，减少产水量，因此掌握适当的

PAA 的添加量尤为重要。本实验中，镍离子浓度为

30mg/L模拟废水，PAA添加量为总体积的5%

镍离子去除率可达95%以上。

2.4 背景溶液对镍离子去除效果的影响

据报道，背景溶液的浓度会影响

配体的络合反应影响

[5, 6]

从而减少超滤膜对金属的影响

然而，在本实验中，使用低浓度的 NaCl 来去除

当以该液体作为背景溶液时，没有观察到类似的现象。如图5所示。

从图 5 可以看出，随着 NaCl 浓度的增加，

电导率明显提高,但超滤膜对镍离子的去除率没有明显提高

明显的变化。

3 结论

实验表明，络合与超滤技术相结合，可以有效去除

水中镍离子，凸显超滤工艺的高效性和低能耗性

特征。具体结论如下：

（1）研究了超滤膜的相对分子质量及去除率

超滤工艺与相对分子质量关系见表1。

全部相关。

（2）以人工合成的聚丙烯酸为配体，30

mg/L水样，添加5%体积的聚丙烯酸可达到更好的效果

去除效果。

(3)pH值对PAA与镍离子的络合反应影响较大。

随着pH值的升高，PAA与镍离子的络合反应增强。

完全，所以超滤膜对镍离子有较高的去除率。

(4)低浓度NaCl作为背景溶液对镍离子去除的影响

去除率影响不大。

参考研究所

[1] 胡元军.含镍废水处理及镍回收研究进展[J].科技信息

发展与经济，2007,21(17):155-156。

[2] 李淑琴. 低分子量聚丙烯酸钠的合成研究[J]. 广州化工,

2007, 35(5): 36-38.

[3] NP, 卢娜, HILAL N.

重金属离子与腐殖酸结合

[J]. ，2006，51：

48- 56。

[4] AROUA MK、ZUKI FM、N M.

离子来自 -

[J]. J Mater, 2007, 147: 752- 758.

[5] K，E，YU等。

/ 作为和

[J]. 分子科学杂志，1993,79：253- 272.

[6] LORES EM, J R.

Cd, Cr, Cu, Zn 对土壤、作物和动物健康的影响 [J]. 化学

，1998，37: 861- 874。

图5 背景溶液NaCl浓度与镍离子去除率关系

图5 NaCl作为

和

离子

100

90

80

70

60

50

40

三十

20

10

钠

浓度/(mmol·L

- 1

）

0 10 20 30 40 50

4 500

4 000

3 500

3 000

2 500

2 000

1,500

1 000

500

电导率

去除率

图4 PAA添加量与镍离子去除率关系

图4 PAA 和

离子

120

100

80

60

40

20

PAA添加量/%

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

二十五

20

15

10

46 想要

PDF文件是使用“pdf pro”试用版创建的。