电镀含镍废水处理技术的研究及相关资源分享

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1. 辽宁化工 Vol.52, No.8 2023年8月 收稿日期 收稿日期：2022-12-15 作者简介 作者简介：马璐（1995-），女，四川省西昌市人，回族，研究生，研究方向：工业废水处理及资源化利用。 通讯作者 通讯作者：唐杰，男，教授，博士，研究方向：材料与工业废水处理及资源化利用。 含镍电镀废水处理技术研究 马璐1,2，张鹏1,2，唐杰1*，袁小超2，肖冷2，张云菊1 （1.绵阳师范学院资源与环境工程学院，四川绵阳；2.绵阳师范学院，四川绵阳） 摘要：

2、研究了US/H2O2+螯合树脂处理含镍废水，探究了该工艺对镍的去除机理及回收利用。电镀废水初始镍浓度为189.50 mg/L，实验结果表明，当温度为40℃，H2O2投加量为20 mL/L，US破膜15 min，再用D851螯合树脂处理，镍离子浓度为0.085 mg/L，达到排放标准。使用过的D851螯合树脂经淋洗液富集后，可返回电镀槽使用，实现了变废为宝，而且D851螯合树脂可多次回收利用。因此，其工艺在工业电镀含镍废水处理中具有良好的应用前景。关键词：电镀含镍废水；D851螯合树脂； 美国中文图书馆分类号：X703.1 文献识别码：A 文章编号：1004-09

3. 35 (2023) 08-1113-04 据不完全统计，我国有电镀厂1万多家，每年排放的电镀废水约40亿m3。电镀过程产生的废水不仅量大，而且含有自然界不能降解的铬、镍、铜等重金属，若废水处理不当，将对人类生产、生活和环境造成严重危害1-3。同时，金属镍具有优良的耐腐蚀性和延展性，广泛应用于汽车、建筑等领域4。因此，对镍形成完整的回收利用工艺，将有效减少含镍废水的污染，实现镍的资源化利用。在现有的电镀厂电镀工艺中，加入​​螯合剂来固定金属离子，这一过程会使废水中的物质形成稳定的配合物，成分变得复杂。 为了使其排放达标，采用H2O2来分解络合物，这是一种绿色处理方法，可以将废水转化为

4、水中的镍转化为5-7%的游离镍，使用D851螯合树脂能较快地吸附废水中的镍，达到排放要求。实验探究了镍离子浓度、H2O2加入量、US分解时间、温度等因素对镍离子吸附的影响。1实验1.1药物与仪器1）实验药物：30%双氧水、氢氧化钠、D851螯合树脂。2）实验仪器：原子吸收分光光度计、DL-1电子电驴、电子天平、PHS-25酸度计、F-100SD超声波清洗机、DF-101S集热器恒温加热磁力搅拌器。1.2反应原理将双氧水加入工业含镍废水溶液中，在其中通入超声波内照射，产生大量的羟基自由基，利用其强氧化性分解络合物，可将废水中的镍转化为游离镍。 该处理方法绿色、环保。

5,8然后用D851螯合树脂处理去除废水中的镍。1.3实验方法量取100mL废水置于300mL烧杯中，加入适量的H2O2，开启超声波，振荡一定时间，使络合物断裂，然后用螯合树脂处理废水，用火焰原子吸收光谱法（GB/T)9测定溶液中镍离子浓度。1.4实验过程含镍废水先用双氧水处理，再用超声波处理，再用螯合树脂处理，含镍废水达到排放要求，用稀硫酸洗脱使用过的螯合树脂，回收高纯度的硫酸镍，然后用氢氧化钠对树脂进行再生，实现螯合树脂的重复利用。 流程图如图1所示。图1 流程图2 螯合树脂2.1 D851螯合树脂的基本性质本实验选用D851型

6.型螯合树脂，D851为带亚氨基二乙酸功能的大孔苯乙烯结构螯合树脂。由于D851中亚氨基二乙酸功能团的化学性质，对多价金属离子能形成具有多个配位基团的稳定螯合键10-11，因此对二价以上金属离子有极高的选择性吸附，主要用于从溶液中除去二价以上金属阳离子。其基本性质见表1。表2 D851在不同pH下对Ni2+的选择系数指标名称指标外观淡黄色不透明颗粒结构大孔骨架苯乙烯系列管状功能团亚氨基二乙酸厂家类型Na+湿表观密度/(gmL-1)0.720.78湿真密度/(gmL-1)1.101.20粒径范围/mm

7. 0.451.25 含水量（Na+）/%5565 球形度/%90.0 变容膨胀率（H+Na+）/%40 H+交换容量，（湿，体积）/（meqL-1）2.00 Na+交换容量，（湿，体积）/（meqL-1）1.40 H+型pH使用范围1.56 Na+型pH使用范围410 2.2 D851螯合树脂的反应原理及交换性能 D851是一种带有亚氨基二乙酸功能团的树脂，树脂形态分为氢型或钠型，溶液中的重金属离子很容易被二羧基功能团离子和氮原子捐献的电子吸引而螯合，如图1所示。式中：Me代表二元金属阳离子 图2 反应原理图 D851为弱酸性螯合物，特别适合于重金属的去除。 在不同pH值下，D851

8、螯合树脂不同的交换性能，对Ni2+的相对选择系数也有所差异，如表2所示。D851具有大孔树脂结构，有利于良好的离子扩散，能有效到达树脂内部的功能基团，能表现出良好的离子交换性能。表1 D851螯合树脂基本理化性质pH值相对选择系数pH=4 57pH=9 303 结果与讨论3.1单因素试验3.1.1 H2O2的影响取100mL含镍废水，加入到4个300mL烧杯中，分析H2O2加入量对废水的影响，温度为40℃，US分解时间为15min，然后用D851螯合树脂处理。 通过测量溶液中的镍浓度得到澄清液体，如图2所示。从图2可以看出，加入H2O2

9、随着加入量的增加，镍离子浓度逐渐降低，当加入量超过20 mL/L后，镍离子浓度趋于稳定，这是因为废水溶液已达到饱和状态，加入过多的H2O2对反应没有影响。图3 H2O2投加量对反应的影响3.1.2温度的影响取100 mL含镍废水，加入到4个300 mL烧杯中，以不同的温度作为实验变量，H2O2加入量为2 mL/L，US分解时间为15 min后，纯水经螯合树脂处理，通过试验，结果如图3所示。从图3可以看出，温度的升高有利于废水的反应，有利于镍离子的去除，但当温度超过50℃后，对废水反应影响就很小了。 图4 温度对反应的影响 3.1.3 US分解时间的影响

10,52,No.8马璐等：电镀含镍废水处理技术研究1115分别取含镍废水100mL加入到4个300mL烧杯中，探究US分解时间对反应的影响。温度为40，H2O2加入量为2mL/L。随后用螯合树脂处理，清液通过检测。结果如图4所示。从图4可以看出随着US分解时间的增加，镍离子浓度逐渐降低后趋于稳定。综上所述，US分解时间15min较为合适。图5US分解时间4响应面法试验在单因素试验的基础上，采用12.0和Box-设计三因素三水平响应面试验。温度（A）、H2O2投加量（B）

11、US分解时间（C）、镍离子浓度为响应值。 设计试验及结果如表3所示，响应面方差分析如表4所示。 3 30 2 10 0.11 7 50 2 20 0.23 8 50 2 20 0.21 9 40 1 10 0.14 10 40 3 10 0.15 11 40 1 20 0.29 12 40 3 15 0.083 13 50 3 20 0.11 14 50 3 20 0.29 15 40 1 10 0.14 16 50 2 10 0.23 17 50 2 20 0.21 18 50 2 20 0.2

12、24 13 40 2 15 0.085 14 40 2 15 0.082 15 40 2 15 0.083 16 40 2 15 0.087 17 40 2 15 0.084 表 4 响应面方程方差分析 项目方差与因子方差 F 值 P 值 模型 4.5710-2 9 5.110-3 54.07 0.0001 A 310-4 1 310-4 3.46 1.05110-1 B 810-4 1 810-4 8.3 2.3610-2 C 1.3610-2 1 1.3610-2 144.91 0.0001 AB 0 1 0 2.15610-1 6.56510-1 AC 610-4 1 610-4

13. 6.65 3.6510-2 BC 410-4 1 410-4 4.26 7.810-2 A2 210-4 1 210-4 2.21 1.80510-1 B2 910-4 1 910-4 9.46 1.7610-2 C2 2.7810-2 1 2.7810-2 296.09 0.000 1 残差 710-4 7 110-4 拟合度不足 610-4 3 210-4 57.91 0.000 9 总误差 R2 0 4.6410-2 0.985 8 4 16 3.700E-06 利用软件对实验数据进行分析，拟合方程为以镍离子浓度为响应值得到： ?=0.745 175-0.001 682?-0.087

14.225?-0.083 280?+0.000 225?0.000 250?+0.002 000?+0.000 070?2+0.014 525?2+0.003 451?2（R2=0.985 8，P0.000 1）拟合方程的方差为0.985 8，调整方差为0.967 6，表明此模型与实验拟合度较好，预测性较好，可以用于实验结果分析。取5组平行实验对回归分析结果进行实验验证。实验条件为：废水100 mL，温度40℃，H2O2（30%）投加量20 mL/L，US分解时间为15 min。 五次实验的结果表明，清液中镍的浓度分别为0.085、0.082、0.083、0.087和0.084 m

15，L，结果与预测结果一致，说明优化结果及拟合方程合理，能准确反映反应温度、US分解时间、H2O2投加量对含镍废水中镍离子的影响。5结论采用US/H2O2+螯合树脂工艺处理电镀含镍废水，该工艺具有操作简单、高效、清洁等优点，当温度为40℃，H2O2投加量为20 mL/L，UV分解15 min，再经螯合树脂过滤后，废水镍离子浓度为0.085 mg/L，达到规定的排放标准。与单一树脂处理废水相比，先用US/H2O2预处理含镍废水的US/H2O2+螯合树脂工艺，能将络合态电镀含镍废水解络为游离镍离子，然后再用D851螯合树脂进行处理。

16.能提高镍离子的去除率。因此，US/H2O2+螯合树脂工艺处理工业电镀含镍废水具有很好的应用前景。参考文献：1 G,V,M,et al.and of heavy and their in beach from high-- area,,.

17，2015，91(1):389-400.2 SL，CR，C，等.金属与金属氧化物.，2014，103:172-180.3 赵云霞，杨子轩，毕廷涛，等.电镀废水处理技术研究现状及展望 J.电镀与涂饰，2021，40(15):1215-1224.4 李超男，李梅，高英武.含镍废水处理

18. 处理与资源化技术在工业中的应用进展。化学推进剂与高分子材料学报，2019，17(4):33-38.5 张伟. 含镍电镀废水处理工艺优化研究。电镀与涂饰学报，2021，43(10):41-45.6 赵宣，高文燕，周希林等. 废水中复合重金属形态、去除机理及净化技术研究进展。燕山大学学报，2022，46(4):297-308.7 邹亚晨，李春琴，张庆芳等. 高级氧化法处理含复合重金属废水研究进展。应用化工学报，2022，51(07):2064-2068.8 杨世英，薛逸超，王满艳. 含络合重金属废水处理：基于高级氧化技术的解络合机理. 化学进展，2019, 31(08): 1187-1198.9 GB/T

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20、rs ， ，中国；2. 银河股份有限公司， ，中国）：用US/H2O2+树脂制备的-的含量为，用该树脂制备的和的含量为。质量浓度

21、 的浓度为189.50 mgL-1,当浓度为40,H2O2为2 mLL-1,反应时间为15 min,再经D851树脂纯化时,离子的浓度可达0.085

22, mgL-1,满足使用要求。D851树脂经处理后可转入槽内使用,且D851树脂可多次使用。,具有良好的耐划伤性。

23、el- .关键词： - ;D851树脂;US （上接第1099页） 铁盐 同到 张斌1，孙伟2，肖晖-（1.

24，l，吉林，中国；2. 吉林，吉林，中国）：有毒，不，且毒性高。当它进入水体时，对水体有毒性。在这种情况下

25,s,为研究对象,考察了时间、pH、纳米Fe3O4对纳米Fe3O4聚合率的影响,并研究了最佳聚合条件。

26、当NaOH浓度为40 mmol·L-1,反应时间为120 min,pH为7时,NaOH浓度为50,纳米Fe3O4产率为84%。将Co-Fe3O4用于纳米Fe3O4制备时,当NaOH浓度为40 mmol·L-1,反应时间为120 min,pH为7时,NaOH浓度为25,纳米Fe3O4产率为2.5 g·L-1,纳米Fe3O4产率为93%。关键词:纳米Fe3O4;;