三废治理技术课程：离子交换法处理含镍废水工艺方案详解

三废治理技术课程：离子交换法处理含镍废水工艺方案详解

三废处理技术课程

离子交换法处理含镍废水工艺方案

离子交换法处理含镍废水工艺方案

1. 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、机械等领域。

工业。含镍

2+

含镍废水产生的废水对人体健康和生态环境有严重的危害。

处理方法有化学沉淀法、真空蒸发回收法、电渗析法、反渗透法和离子交换树脂吸附法等。

化学沉淀法成本低，但产生的固体废弃物需二次处理；真空蒸发法能耗高；电渗析、反渗透

渗透法设备投资、能耗较大，且存在膜易被污染的问题。

[1]

离子交换技术出水水质好，能回收有用物质，适合处理低浓度、小水量的废水。

离子交换法主要用于镀镍废水的处理。

主要作用为：（1）去除重金属镍离子，满足日益严格的排放标准；（2）回收废水中的镍离子

（3）提高水的重复利用率，节约日益紧缺的水资源；（4）减少环境污染

染料。

随着人们对镀镍废水资源化利用兴趣越来越大，离子交换技术在电镀废水中得到广泛的应用。

有效的深度加工方法再次受到关注。

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，其功能基团能与水发生反应。

镀镍废水中的离子发生交换反应。

2+

离子被阳离子交换树脂吸附。

树脂可以是强酸阳树脂，也可以是弱酸阳树脂，本文以弱酸阳树脂为例。

与弱酸性阳树脂进行交换时，由于H型交换速度极慢，树脂通常转为Na型。

2+

浪费

当水流经Na型弱酸性阳树脂层时，发生如下交换反应：

2R-COONa+Ni

2+

→(R—首席运营官)

镍+2Na

水中镍

2+

吸附在树脂上，Na

然后进入水中。

当所有树脂层

2+

当交换达到平衡时，一定浓度的HCl或H

所以

再生。

（R-COO)2Ni+H

所以

→2R—COOH+NiSO

此时树脂为H型，需要用NaOH转化为Na型。

R—COOH+NaOH→+H

树脂再投入运行，进入下一个循环，废水处理后返回清洗槽重复利用。

洗脱得到的硫酸镍经净化后可返回镀槽使用。

[2]

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，其性能和特点各有不同，需要选择合适的

树脂是该工艺中的一个主要问题。

在可用于处理含镍废水的树脂中，较为常见的是丙烯酸类弱酸性阳离子交换树脂。

所用树脂有110#、725#、116#、732苯乙烯系强酸性阳离子树脂

油脂也能吸收镍离子，并具有机械强度好、粒度均匀、阻力小的特点，但一般

适用于高浓度含镍废水的处理。工厂含镍废水浓度大多选用交换容量大、交换速度快、

易再生、机械强度高、膨胀度小#弱酸性阳离子树脂。

[3]

2.树脂的预处理

（1）每隔15分钟用60-70℃的热水反复清洗新树脂一次。

用水冲洗一次，直至泡沫很少。 （2）用树脂体积两倍的硫酸铵浸泡30分钟。 （3）用水冲洗

至pH值5（最好用去离子水）。（4）用4％NaOH（两倍树脂体积）浸泡30分钟。

（5）用水洗至pH值为9，备用。

离子交换处理镀镍废水以前主要采用固定床双塔串联工艺。

正如移动床镀铬废水处理一样，现在发展到移动床镀镍废水处理，其功能越来越齐全，占地面积也越来越小。

为防止设备饱和树脂排放再生后影响废水的交换，本装置设有树脂

储水桶。为了使设备功能齐全且易于操作，该设备包括水泵、流量计、过滤器、气体

泵、树脂再生系统和电源控制部分。

[4]

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

经仪表逆流进入交换塔后，从交换塔顶部流出的水中已将Ni除去。

2+

离子水，

反应如下：

2R—COONa+Ni

2+

→ (R—首席运营官)

镍+2Na

除了镍

2+

此外，自来水中含有钙

Z+

镁

Z+

其他阳离子，

有以下几种反应：

2R—COONa+Mg

Z+

=(RCOO)

镁+2钠

2R-COONa+Ca

Z+

=(RCOO)

钙+2钠

正常情况下，交换柱中阳离子的分布如下：

从有机玻璃交换柱上可以明显看到树脂被压力水均匀地提升。

树脂层与分水板的距离约为100mm，随着吸附的进行，吸附的镍离子变成了绿树。

脂质交换区由下向上逐渐移动，当交换区移动到交换柱的三分之二处时，交换

柱底树脂颜色很深，已达到饱和状态。这部分树脂约占交换柱完全饱和状态的四分之一，可以

树脂由高位水箱的水压送至交换塔旁边的再生塔进行再生，树脂储存

桶内再生的新鲜树脂被排入交换柱，使交换柱顶部始终保持一段新鲜树脂。

排出的水用一般的分析方法检测不到镍离子，可以返回清洗槽再利用。

镍

2+

之后体积减少30%以上，为了防止树脂在操作过程中发生紊乱，应考虑树脂

根据脂质体积的收缩，逐渐向交换柱中加入新鲜的树脂，使交换柱中的树脂高度保持在

1400毫米。

废水处理工艺

弱酸性阳离子树脂对同一浓度水中各阳离子的交换顺序

=H

>铁

3+

〉A1

3+

〉钙

2+

>镍

2+

〉K

〉钠

从上可以看出，弱酸性阳离子树脂具有较强的

2+

Fe 的吸附顺序

3+

、A1

3+

, 钙

Z+

在后面

但当你

Z+

当含量浓度超过其他离子的浓度时，Ni

2+

离子的交换电位将高于其他离子的交换电位。

它被吸附在交换柱的最底部。因此，为了更好地去除Ni

2+

，应减少冲洗水量，

这增加了废水中的镍含量

2+

浓度，有利于树脂的交换。

2.树脂再生及树脂输送

再生时，由于树脂的收缩和膨胀率较大，导致树脂中Ni达到饱和状态。

2+

此后，音量会减少 30-40%。

当树脂再生为Na

再生后，柱内饱和树脂不能

填满后，一般只填至再生柱的3/5即可，避免改造后树脂膨胀，损坏再生柱。

再生树脂时，先用两倍再生树脂体积的3N H2O。

所以

：溶液在下游直接再生

回收利用，硫酸镍

〃7小时

O、洗脱液中硫酸镍含量约200-250g/L，pH值在3.5以上，再生

反应如下：

(首席运营官)

镍+2氢

→+镍

2+

由于其中含有少量的钙、镁离子，还会发生下列反应：

(R-COO)2Ca+2H

→+钙

2+

(R—COO)2Mg+2H

→+镁

2+

上述反应可能会增加回收溶液中的Ca含量。

2+

镁

2+

离子，少量的 Mg

2+

在镀镍槽中

效果不显著，但有一定好处，而且Ca

2+

然后用SO

2—

形成沉淀。

钙

2+

+所以

2-

→硫酸钙

↓

因此，为了去除钙

2+

放置后硫酸镍即可沉淀除去。

上清液。

当再生溶液用完时，开始使用1.5倍再生树脂体积的4N H

所以

再生树脂，

树脂完全再生后，液体返回酸罐以供下次再生使用。

用水冲洗，然后将两倍于再生树脂体积的3％NaOH溶液通过树脂。

树脂转化为钠形式（转化为钠形式后，Ni

2+

易于吸附和交换）。改造后树脂体积增大30%

此时用软水（或纯净水）充分冲洗树脂，然后利用水箱与设备之间的液位差将树脂

树脂输送至再生柱上方的树脂储料斗内备用。至此完成废水处理、树脂再生及树脂回收。

脂肪运动的全过程。

[5]

四、结论

随着新型大孔离子交换树脂和离子交换连续工艺的不断涌现，镀镍废液

在水深度处理和高价镍盐回收方面，离子交换技术日益显现出其他方法

为了提高水的循环利用率，满足日益严格的排放标准，预计

离子交换技术将与微机控制技术相结合，使设备设计标准化、自动化，开创废水处理的新纪元

正在处理的一个新世界。

参考：

[1] 李娇, 杨春萍, 陈虹, 等. 螯合剂对化学镀镍废水处理的影响[J]. 环境工程学报,

2011(8):1713-1717.

［2］李春华.离子交换法处理电镀废水[M].北京:轻工业出版社,1989.104-105.

[3]罗耀宗.移动床离子交换树脂处理含镍废水[J].水处理技术，1986.voL12

[4]沈品华.电镀废水处理方法探讨[J].电镀与环保，1998，18（5）：28-31。

[5] 万兴荣. 离子交换法处理含镍、铜电镀废水[J]. 环境科学