化学工程废液处理及再生技术分析

化学工程废液处理及再生技术分析

黄炎善

身份证号码： 45092119880217 ****

摘要：随着我国经济的快速发展，环境问题也逐渐引起了人们的注意。其中化学工程的废液处理也成为了专家们研究的课题。本文主要从化学镀镍入手，探讨了其废液的回收与处理以及与其相关的再生技术，为化学工程的发展提供了方向。

关键词：化学工程；废液处理；再生技术

引言

化学镀镍是以硫酸镍为主盐,次亚磷酸钠作还原剂,在金属自催化作用下,通过可控制的氧化-还原反应,在金属或非金属制件表面形成镍-磷合金覆盖层的过程,亦称化学镀镍-磷合金。化学镀镍溶液使用数周期后,副产物亚磷酸镍等积累降低沉积速度,镀层性能下降,镀液老化失效面临废弃。此时镀液中含有相当数量的镍、磷,既浪费资源也形成大量工业废水。随着化学镀镍技术应用范围和生产规模的不断扩大,由此产生的环境污染问题越来越严重。

1化学镀镍废液处理的概述

目前我国工业所使用的化学镀镍都是以次磷酸钠为还原剂并且在碱性的环境中进行的。同时在进行化学镀镍作业时，通过使用络合物、稳定剂已经加速剂等来提高镀液的稳定性、使用寿命以积极镀层质量。此外，还会添加一些其他的助剂来减小废液和废水处理的难度。化学镀镍的废液的组成就有较强的复杂性，包含无机盐、有机物当多种物质。现阶段，我国化学工程废液处理采用的方法主要有：氧化还原法，吸附材料处理法，碱液法处理以及电渗析法等。为了使废液处理的效果得到进一步的提高，往往还会将2种或者2种以上的方法进行综合，但是这样的废水处理操作也会大大的增加化学工程在废液处理上的成本。

2化学镀镍废液的回收处理

2.1氧化还原法

有报道在报废的镀液中趁热加入氯化钯溶液,人为诱导化学镀镍废液自发分解,生成镍质量分数约为90%的黑色微粒而沉降分离。废液中Ni²⁺浓度降低数十倍,使后续化学沉淀、废渣处理变得容易。闫雷等用强还原剂硼氢化钠溶液处理化学镀镍废液,残余镍质量浓度降至10mg/L以下,每升废液获54g黑镍沉淀,镍质量分数达66.1%。袁孝友利用酸性化学镀镍废液合成Ni-P纳米粉,以PbCl₂为催化剂,制得Ni-P纳米粉,粒径约10-20nm,分散性好。氧化还原法作为镀镍废液初级处理有偿回收大部分镍资源,减少废水处理量,废液中镍含量显著降低。

2.2吸附材料处理法

因纤维状吸附材料直径小(<10μm),比表面积大,具有吸附率高、吸附速率快和洗脱率高、渗透稳定性极好等优点,人们开始将其应用于废水的处理。安徽工程科技学院吴之传等人用AOCF对含镍废水、废液中的镍离子进行吸附去除。研究表明,AOCF对镀镍废液中的镍离子吸附最佳条件：pH=2.5,吸附时间80min；静态吸附,AOCF用量为5.0g时,可一次性处理废液100mL,累积处理300mL。处理后废液中的镍离子的质量浓度小于110mgL,吸附后的AOCF可以再生,重复使用。郑礼胜用陶粒吸附处理含镍废水。在pH值为3-10、ρ(Ni2+)≤200mgL的废水中,按镍陶粒质量比为1：400投加,镍的去除率可达99%。

2.3碱液法处理

碱液处理法一般来说，通过化学方式进行镀镍需要通过高温来获得，因此化学镀镍废液在未冷却的时候，可以加入氢氧化钠溶液对其进行处理，但是这只能够回收处理其中的镍元素，随后还需要在废液中加入漂白粉，这样才能够保障镍元素和磷元素全部得到回收与处理。为了验证该方案的合理性，通过2组不同的实验可以看出氢氧化钠溶液与漂白粉对镍和磷的回收处理情况。一是在不同温度下，NaOH容易对镍的处理情况有所不同，以48g/L为分界，当NaOH溶液的加入量高于此量时，溶液中会有沉淀出现，当该氢氧化钠的加入量低于此量时，溶液中并无沉淀出现。从该实验可以看出，在温度为80℃时，加入48g/LNaOH溶液时废液中的镍被处理的更为彻底。在探究漂泊粉对于磷的处理情况时可以发现漂白粉的在废液中的含量越高，磷的处理效果就越好。但是在实验过程中需要注意的是，在进行漂白粉加入的过程中还需要考虑废液处在适宜的温度，并且需要进行搅拌处理，这样才能够保障废液处理的最佳效果。

2.4电渗析法

电渗析法的原理是在电场力作用下,溶液中的阴、阳离子分别透过阴、阳离子交换膜,达到溶液脱盐目的,可大量去除有害的亚磷酸根离子和无用的钠离子、硫酸根离子,并尽量保留镀液中的Ni²⁺、次亚磷酸根离子和有机酸,使镀液得到再生。哈尔滨工业大学李朝林等用自制的电渗析装置净化再生化学镀镍废液,研究了发现：非均相膜在选择性和脱盐率两方面均优于均相膜,镀液中亚磷酸根、钠盐、硫酸盐均被去除50%；以络离子形式存在的镍损失不到30%,次亚磷酸根仅被去除10%,处理后镀液重新用于施镀,镀层质外观、耐蚀性、结合力符合生产要求,将镀液使用寿命延长至少17个周期。电渗析法可大大延长镀液使用寿命,节省镍、磷资源,降低化学镀镍成本,具有显著的经济效益和环境效益。不足之处是一次投资成本高,操作费用高,能耗大。

3化学镀镍废液碳酸钙过滤离子交换法再生技术

3.1再生原理

在进行化学工程废液处理和再生时，要先用碳酸钙滤床对化学镀镍废液进行过滤，在过滤过程中能够将镀液中的氢离子充分的与碳酸钙进行反应，将反应产生的硫酸钙等沉淀物沉淀到沉淀槽内，然后再用氨水来对废液的pH值进行调节，最后进行静置处理。再利用第一阳注和第二阳注交替的方法，通过第一阳注时其实现钠离子的饱和，达到相应的交换条件促使废液得到净化。

3.2影响化学镀镍废液再生技术的因素

为了更好的对化学废液的再生技术进行研究，做了一些实验在来验证。通过实验数据表明，对化学镀镍废液再生技术的影响因素主要有4个。第一个，温度。镍磷的去除率受温度的影响会发生很大的变化，当温度升高时，去除率也随着温度的升高再不断地增加。通过大量数据的表明，当环境温度在90℃时，从经济的角度来看，去除率最为理想。第二，时间。在化学废液的再生中，时间也是重要的影响因素。时间在2h以内去磷的效果最为理想，因此，在化学废液再生中，把2h作为最佳的时间。第三，pH值。溶液的酸碱性也会影响废液的再生。中性溶液中镍磷的去除效果最佳，也就是说当pH值大于7时，就会导致镍离子的损失增加，因此，把pH=7作为最佳的操作范围。第四，流速。流速也会对化学废液的再生产生影响，当流速增加时，磷离子的去除效率就会降低，当流速在0-1.1m/h内变化的效果不是很明显，因此把1.1m/h流速视为最佳，也即是说在进行化学废液再生时，控制流速在1.1m/h。

3.3再生镀液的施镀效果

在对镀镍废液进行过再生处理以后，在一定条件下就可以进行施镀。为了进一步验证施镀的效果，并采用增量法测定对其沉淀速度进行测量，同时对镀层进行耐腐蚀性和硬度的测量。如果测量的结果显示，镀层的效果和原液中的施镀的效果类似，并且镀层具有不脱落、不起层和较高的结合性，则说明化学镀镍废液的再生工作顺利完成。

结语

综上所述，实际上化学工程废液处理与再生对于资源的循环利用、生态环境的保护等都有着十分重要的意义，面对日新月异的废液处理与再生技术的出现，需要工作者不断通过废液处理与再生工作实践提高废液处理与再生效果。目前相关废液处理与再生技术也不是十分完善的，所以相关技术手段的创新工作任重而道远，行业工作者应该结合实践工作经验，不断推陈出新，提高化学工程废液处理能力，提升化学工作的环保能力。

参考文献

[1]刘佳音.基于全局水网络优化的电厂高盐脱硫废液资源化处理关键技术研究[D].中国科学院大学（中国科学院过程工程研究所），2018.

[2]丘伟聪.PCB废水处理及回用的技术方案及工程应用[D].武汉：武汉工程大学，2015.