探索高效处理镍废水的方法，保障人体健康与环境保护

探索高效处理镍废水的方法，保障人体健康与环境保护

【摘要】：镍在电镀、印刷电路板、材料等行业应用广泛，这些行业每天都会排放大量的含镍废水。镍具有致癌性，《“十二五”金属污染综合防治规划》明确规定，镍作为第二大重点控制的重金属污染物，排放浓度须小于1mg/L。目前，我国含镍废水分布以“多、小、散、乱”为主要特点，严重危害人体健康。寻找一种简便、廉价、有效的镍废水处理方法是解决这一问题的关键。目前，常规处理镍废水的方法主要有沉淀法、萃取法、氧化还原法、吸附法、离子交换法、生化法等，其中沉淀法具有操作简单、处理成本低等优点，是大多数中小企业采用的方法。 但传统的沉淀法无法处理镍络合物废水，使得大多数企业排放的镍废水不符合国家环保要求。螯合沉淀法处理镍废水是目前研究的热点之一，可以去除镍废水中的络合物镍。但寻找一种廉价、无毒、高效的螯合剂是制约螯合沉淀法广泛应用的难题。目前，研究最多的螯合剂是二硫化物和硫氮螯合剂。但二硫化物螯合剂在酸性条件下易释放出H_2S气体，在空气中易氧化为砜而失活；硫氮螯合剂在空气中也易氧化为亚硝基而失活。 针对以上螯合剂的缺陷，本文设计合成了空气稳定、低毒的氧硫螯合剂5-甲基-2-巯基苯甲醇(MSL)、5-甲基-2-巯基苯甲酸(MSD)和氯硫螯合剂4-甲基-2-氯硫酚(MCP)，并探讨了它们的合成条件、处理镍矿废水的效果及脱螯合的相关内容。

具体研究结果如下：（1）在碱性条件下，以甲醛为原料，通过羟甲基化反应合成MSL，并采用红外光谱法对其结构进行确认。随后，对合成反应条件进行优化，并考察了pH值、MSL用量、混合试剂（反应后不分离MSL的混合物）用量以及MSL的脱螯合等因素对镍矿废水处理的影响。结果表明：当对甲硫酚与甲醛的摩尔比为1：1.5、温度为50℃、时间为12h、氢氧化钠用量为对甲硫酚质量的20%时，MSL的产率最高；在pH=9时，MSL的实际产量为理论产量的1.3倍；当混合试剂的质量为镍的17.8倍时，处理镍矿废水的效果最好。 (2)对甲硫酚与草酰氯羧化后得到MSD，通过红外光谱对其结构进行确证。随后优化合成反应条件，考察pH值、MSD用量对镍矿废水处理及MSD脱螯合的影响。结果表明：对甲硫酚：草酰氯：无水三氯化铝的物质的量之比为1.1：1：2.2，反应温度为25℃，反应时间为2h，产率最高；当pH=9，MSD实际用量为理论用量的1.2倍时，处理镍矿废水的效果最好。用10 mol/L盐酸对沉淀物进行脱螯合，脱螯合率可达98%。

(3)以对甲硫酚为原料，用磺酰氯进行氯化反应得到MCP，并通过红外光谱对其结构进行确认。随后对其合成条件进行优化，并考察了pH值、MCP投加量对镍矿废水处理及MCP脱螯合的影响。结果表明：当对甲硫酚与磺酰氯的物质的量之比为1：1.3、反应温度为40℃、反应时间为2h时，产率最高；当pH=9、MCP实际投加量为理论投加量的1.1倍时，镍矿废水处理效果最好。用浓盐酸对MCP进行脱螯合，脱螯合率高达98%以上。