工业镍废水处理与回收：保护环境与创造经济效益的有效方法

工业镍废水处理与回收：保护环境与创造经济效益的有效方法

科技情报开发与经济2007年17期21期目前，工业生产镍产品过程中产生的镍废水量很大。镍污染属于重金属污染，在自然环境中很难降解为无害物质，如果将废水直接排放，不仅会严重污染环境，而且会造成镍资源的浪费。因此，对含镍废水进行处理和回收利用十分必要，一方面可以保护环境，另一方面可以给企业带来一定的经济效益。目前已成功开发出许多处理和回收含镍废水的方法，包括化学沉淀法[1]、离子交换法[2]、蒸馏法和反渗透法[3]、扩展阴极电解法[4]等，但都存在着不同的问题。本文将综述含镍废水净化和综合回收利用方面的新进展。 1.膜分离膜分离技术自发明以来，由于其高效、快速、选择性强等特点，得到了迅速发展。利用乳化液膜处理含镍废水，无论从经济效益还是技术可行性上讲，都有着很好的前景[5]。兰州铁道学院刘飞文等[6]采用新型表面活性剂L113，以TBP为载体，以煤油为膜溶剂，以1.0 mol/L氨水为内相分解剂，制备了液膜处理含镍废水（质量浓度小于100 mg/L）。该工艺简单，分离速度快，萃取率可达96%以上，完全可以满足处理回收的要求，而且重复使用后液膜性能未见明显变化。

湖南湘潭大学冯敬远[7]对海面镍生产过程中含镍废水的处理进行了研究，在对废水进行离子交换处理之前，先使用无机膜进行过滤，有效地防止了杂质对树脂的影响，回收的镍离子可直接返回生产工序使用，使镍得到回收利用。欧阳申耕[8]等人对湖南电子材料厂含镍废水进行处理，采用中和沉淀法，即利用无机膜处理含镍废水，经过中试和半工业试验，发现无机膜分离技术处理含镍废水是可行的，具有流程短、占地面积小、操作简单等特点，排放废水中镍含量可达到国家环保标准，可最大程度解决工厂废水排放对当地环境污染的问题。含镍废水经过预处理后，悬浮的氢氧化镍不需沉降，直接采用无机陶瓷微滤膜进行浓缩分离。浓缩液经过滤、硫酸转化后可直接作为硫酸镍溶液重复利用至电镀生产工序，提高了资源的利用率。同时该技术也为其他重金属氢氧化物的分离提供了一定的实验研究基础和经验。2生物法利用生物法处理重金属废水是近几年才有报道[9]，最初仅用于处理含铬废水，现已发展到处理镍、铜、镉等重金属。其原理是通过细菌将有毒的重金属还原为低毒的沉淀物。束浩华等[10]采用趋磁细菌-磁场处理含镍废水，研究发现，经过此方法处理后，出水中镍离子浓度很低，可以达到排放标准。

1997年与成都中科院某研究所合作，建成生物废水处理站[11]。依靠人工培养的功能菌，通过功能菌的作用（静电吸附、酶催化转化、络合、絮凝、包合共沉淀和pH缓冲），使镍、铅、铜等重金属的二价离子被细菌吸附络合，经固液分离后废水达标排放或回用，重金属离子则沉淀成污泥。生物废水处理与化学沉淀十分相似，只是用生物菌代替化学药剂。生物法中，功能菌对金属离子的富集程度较高，从而减少污泥的生成。但功能菌繁殖较慢，平均需24小时以上，处理后的废水虽然达标，但仍有大量微生物存在。只能用于菌种制备或冲厕，不能在工业生产中重复使用。3.新型电解方法3.1膜电解膜电解是利用离子交换膜将电极与溶液隔开，在直流电场作用下，选择性地让部分溶质透过离子交换膜迁移，从而达到人为控制电极反应类型和程度，获得常规电解难以达到的反应效果。兰州交通大学唐玉林[12]在常规电解方法的基础上，研究了利用膜电解处理含镍废水，并比较了不同膜组合的效果和优缺点。研究发现，采用膜电解可以克服常规电解回收镍时由于pH升高而在阴极产生大量沉淀，从而影响镍的纯度和回收率的问题。同时，可以有效缓解氢气在阴极的析出，从而提高电解的电流效率。

双膜三室装置对Ni2+的去除率低于单膜两室装置，但在与其他工艺配合使用或在特殊工艺中使用时，可以考虑使用中间室的产物。在单膜两室装置中，常见的单阴离子膜装置优于单阳膜装置，去除率更高，但需要克服氯对阴离子膜的强氧化性，必要时可利用单阳膜的抗氧化性能。3.2双相电解质电解在纯废水组成的单相介质中添加两种与废水不相容但与废水有一定相互作用的其它电解质，可以大大增强介质电导率和放电离子的供给，从而提高电解过程的电流效率，降低能耗。天津大学化学系刘淑兰等利用阳离子交换树脂与苯乙烯的混合物与含镍废水进行了电解实验[13]。在同样的条件下，研究发现，双相电解质阳离子交换树脂的存在，使槽电压大大降低。其原因可能是离子交换树脂中可移动离子浓度较高，阴阳离子之间填充的颗粒形成离子导电网络，其电导率远高于含低浓度Ni2+的废水，从而提高了电解槽内阴阳离子之间的总电导率，降低了槽电压。但这种情况只发生在废水中镍离子浓度很低的情况下。研究人员还发现，在同样的电流密度下，双相电解质电解的电流效率和镍沉淀速度明显高于单相电解质。其主要原因是阳离子交换树脂的存在，提高了阴极表面液层中Ni2+的浓度，从而加快了镍的沉淀速度，导致电流效率高，能耗降低。

3.3 内电解法[14]内电解法一般利用铁屑和活性炭组成原电池，污染物在正负极发生化学反应，再加上原电池本身反应产生的Fe2+、H2、Fe(OH)2等物质的氧化还原、絮凝吸附等作用，可以达到去除污染物的目的。内电解法可以降低废水的COD，提高废水的可生化性。中科院大连化学物理研究所利用内电解法处理含有镍、镉、铅、铜等污染物的废水，金属离子浓度可以从几十毫克/升到几百毫克/升，处理后的水质可以达到国家排放标准。内电解法处理废水不消耗能源，处理成本低，但其缺点是速度慢，受pH值影响大。反应柱易堵塞，高浓度废水处理难度大。3.4微电解微电解技术以工业铸铁屑为原料，利用微电池的腐蚀原理引起的电化学、化学和物理反应(包括氧化、还原、置换、絮凝、吸附等)，生成一种新型的含镍废水。