CN104291498A - 一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法及对应的处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，其是一种环境友好的处理方法，具有可观的综合环境和经济效益。该方法包括以下步骤：(1)将含镍废液过滤，去除机械杂质；(2)将含镍废液通过扩散渗析膜分离出硝酸；(3)对过膜后的含镍废液进行pH调节，调节pH至3.5～4.0，然后过滤；(4)将含镍废液过螯合树脂回收镍，然后用盐酸洗脱吸附在树脂上的镍制备氯化镍；(5)向过树脂后的废液中加入氧化剂，高温氧化除磷，然后过滤，过滤掉钙与磷酸盐形成的沉淀，回收磷酸钙；(6)向滤液中加入重金属离子捕集剂、反应30min～40min；(7)向滤液中加入絮凝剂PAC、PAM进行絮凝沉降，之后上清液达标排放。

Description

一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法及对应的处理系统
技术领域
本发明涉及废液处理的技术领域，具体为一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，本发明还提供了实现该方法的一种含硝酸的化学镀镍废液的处理系统。
背景技术
化学镀镍由于具有优良的耐蚀性、耐磨性和镀层厚度的均匀性等特点，而被广泛地应用于航空、航天、电子、石油化工、机械、纺织和汽车等领域。然而，在镀镍的过程中，会不断地积累亚磷酸根离子、钠离子、硫酸根离子等，导致镀液性能恶化，镀层质量下降，一般使用几个周期后会报废，产生化学镀镍废液。化学镀镍废液中一般含有镍离子2～7g/L，磷80～200g/L，此外，还含有大量的络合剂、稳定剂、缓冲剂等，化学需氧量(COD)高。镍是一种昂贵的短缺金属资源，并且镍离子已经被证实具有强的致癌作用，能在土壤中富集影响农作物生长，在水中影响渔业生产。磷是引起水体富营养化的主要污染因素之一。我国污水排放标准中对镍和磷的浓度都有严格的限制，最新的电镀污染物排放标准GB21900-2008要求出水中的Ni＜0.5mg/L、总磷＜1.0mg/L，太湖流域等采取特别保护措施的地区要求Ni＜0.1mg/L、总磷＜0.5mg/L。所以，化学镀镍废液必须经过处理之后才能排放。由于化学镀镍废液的组成复杂，处理相当困难。因此，化学镀镍废液中镍的回收利用及废液中其它有害成分的达标处理成为急需解决的课题。一些厂家的化学镀镍废液中混入了高浓度的硝酸废液，在中和沉淀过程中会产生大量的含氮废水，不仅会造成严重的环境问题，更是一种资源浪费。所以，如何实现混有硝酸的化学镀镍废液的资源回收利用，是一个难上加难的问题。
目前，对化学镀镍废液的处理方法主要有化学沉淀法、催化还原法、电解法、离子交换法、电渗析法、吸附法、溶剂萃取法等。经单一的处理方法处理后的废水无法达到国家一级排放标准(镍离子浓度＜0.1ppm)，既会导致环境污染，且造成资源的浪费。目前关于化学镀镍废液的文献资料，多是针对镍或是磷的单独处理，综合处理镍和磷的较少，没有文献涉及到含硝酸的化学镀镍废液的处理。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，针对含有10～30％的硝酸的化学镀镍废液，能够实现90％以上的HNO3的回收，既减少了污染，又实现了硝酸的资源回收利用；还能够实现磷99.9％的回收，镍离子＜0.1ppm，达到国家一级排放标准，是一种环境友好的处理方法，具有可观的综合环境和经济效益。
一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将含镍废液过滤，去除机械杂质；
(2)将经过步骤(1)的含镍废液通过扩散渗析膜分离出硝酸；
(3)对过膜后的含镍废液进行pH调节，调节pH至3.5～4.0，然后过滤；
(4)将经过步骤(3)的含镍废液过螯合树脂回收镍，然后用盐酸洗脱吸附在树脂上的镍制备氯化镍；
(5)向过树脂后的废液中加入氧化剂，高温氧化除磷，然后过滤，过滤掉钙与磷酸盐形成的沉淀，回收磷酸钙；
(6)向经过步骤(5)的滤液中加入重金属离子捕集剂、反应30min～40min；
(7)向经过步骤(6)的滤液中加入絮凝剂PAC、PAM进行絮凝沉降，之后上清液达标排放。
其进一步特征在于：
所述步骤(1)中的含镍废液中含有质量分数10％～30％的硝酸；
所述步骤(2)中的扩散渗析膜为阴离子扩散渗析膜；
所述步骤(2)中的含镍废液要与水同时过扩散渗析膜，含镍废液与水的体积比为1:1，速度都为8～10L/min；
所述步骤(3)中用10％～50％的氢氧化钠溶液对过膜后的含镍废液进行pH调节，调节pH至3.5～4.0；
所述步骤(4)中的螯合树脂具体为D403型螯合树脂；
所述步骤(5)中加入的氧化剂为次氯酸钙，次氯酸钙还起到调节pH和沉淀剂的作用；
所述步骤(5)中每吨废液中次氯酸钙的用量不小于60kg；
所述步骤(6)中的重金属离子捕捉剂为二硫代胺基甲酸盐类衍生物；
所述步骤(6)中的重金属离子捕捉剂要配成2％的溶液，用量为每吨废水1L；
所述步骤(7)中PAC配成5‰的溶液、PAM配成2‰的溶液，用量均为每吨废水2L；
所述步骤(7)中经过絮凝沉降后的上层清液可以选择排入废水处理系统，再次经过废水处理系统净化后排放，更进一步确保排放出的废水的环保性。
一种含硝酸的化学镀镍废液的处理系统，其特征在于：其包括废液净化装置、扩散渗析装置、离子交换柱、氧化反应釜和絮凝沉降槽，所述扩散渗析装置包括自来水高位储槽、扩散渗析膜和回收硝酸储槽；废液储槽连接所述废液净化装置的进口，所述废液净化装置的出口连接所述扩散渗析膜的原液进口，自来水高位储槽连接所述扩散渗析膜的扩散液进口，所述扩散渗析膜的扩散液出口连接至所述回收硝酸储槽，所述扩散渗析膜的原液出口连接至搪瓷反应罐，所述搪瓷反应罐的出口连通至1#板框过滤机，所述1#板框过滤机的滤液出口连接至离子交换柱的入口，所述离子交换柱内布置有树脂，所述离子交换柱的出口连接至所述氧化反应釜的入口，所述氧化反应釜的出口连通至2#板框过滤机，所述2#板框过滤机的出口连接至所述絮凝沉降槽，所述絮凝沉降槽中加入重金属离子捕集剂、PAC和PAM进行絮凝沉降。
其进一步特征在于：所述废液净化装置包括1#进料泵与砂芯过滤器，所述废液储槽顺次连接所述1#进料泵、砂芯过滤器，所述砂芯过滤器的出口连接至所述扩散渗析膜的原液进口；
优选地，所述砂芯过滤器的出口连接至废液高位储槽，所述废液高位储槽的出口连接至所述扩散渗析膜的原液进口；
所述1#板框过滤机的滤液出口通过2#进料泵连接至渗析残液储槽的入口，所述渗析残液储槽的出口连接至所述离子交换柱的入口。
采用本发明后，针对含有高浓度硝酸的化学镀镍废液的综合处理，可以实现硝酸的资源回收利用，减少含氮废水的产生量，经过处理废水的Ni含量﹤0.1ppm，达到国家一级排放标准，可以实现99.9％以上的磷资源的回收利用，同时能够显著降低废水中的COD，该方法具有工艺简单，对环境污染小，处理效果好等优点。
附图说明
图1为本发明的方法步骤示意图；
图2为本发明的系统的结构示意框图；
附图中的序号及对应名称如下：
废液储槽1、1#进料泵2、砂芯过滤器3、废液高位储槽4、自来水高位储槽5、回收硝酸储槽6、扩散渗析膜7、搪瓷反应罐8、1#板框压滤机9、2#进料泵10、渗析残液储罐11、离子交换柱12、氧化反应釜13、2#板框压滤机14、絮凝沉降槽15。
具体实施方式
一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，针对含有高浓度硝酸的化学镀镍废液的综合处理，可以实现硝酸的资源回收利用，减少含氮废水的产生量，经过处理废水的Ni含量﹤0.1ppm，达到国家一级排放标准，可以实现99.9％以上的磷资源的回收利用，同时能够显著降低废水中的COD，该方法包括以下步骤，见图1：
(1)将含有质量分数10％～30％的硝酸的含镍废液过滤，去除机械杂质；
(2)将经过步骤(1)处理的含镍废液通过阴离子扩散渗析膜分离出硝酸，含镍废液要与水同时过扩散渗析膜，含镍废液与水的体积比为1:1，速度都为8～10L/min；
(3)用10％～50％的氢氧化钠溶液对过膜后的含镍废液进行pH调节，调节pH至3.5～4.0，然后过滤，去除一些含镍的沉淀；
(4)将经过步骤(3)含镍废液过D403型螯合树脂回收镍，然后用盐酸洗脱吸附在树脂上的镍制备氯化镍；
(5)向过树脂后的废液中加入次氯酸钙作为氧化剂，高温氧化除磷，然后过滤，过滤掉钙与磷酸盐形成的沉淀，回收磷酸钙，其中次氯酸钙还起到调节pH和沉淀剂的作用，且确保每吨废液中次氯酸钙的用量不小于60kg；
(6)向滤液中加入重金属离子捕集剂，重金属离子捕捉剂为二硫代胺基甲酸盐类衍生物，重金属离子捕捉剂要配成2％的溶液，用量为每吨废水1L；
(7)向经过步骤(6)的滤液中加入絮凝剂PAC、PAM进行絮凝沉降，之后上清液达标排放，其中PAC配成5‰的溶液、PAM配成2‰的溶液，用量均为每吨废水2L。
步骤(7)中经过絮凝沉降后的上层清液可以选择排入废水处理系统，再次经过废水处理系统净化后排放，更进一步确保排放出的废水的环保性。
文中英文简称的中文解释如下：
PAC：聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂，又被简称为聚铝；
PAM：聚丙烯酰胺，是一种现状的有机高分子聚合物，同时也是一种高分子水处理絮凝剂产品。
文中所有的百分比、千分比均为质量分数比。
一种含硝酸的化学镀镍废液的处理系统，见图2：其包括废液净化装置、扩散渗析装置、离子交换柱12、氧化反应釜13和絮凝沉降槽15，所述扩散渗析装置包括自来水高位储槽5、扩散渗析膜7和回收硝酸储槽8；所述废液净化装置包括进料泵2与砂芯过滤器3，所述废液储槽1顺次连接所述进料泵2、砂芯过滤器3，所述砂芯过滤器3的出口连接至废液高位储槽4，所述废液高位储槽4的出口连接至所述扩散渗析膜7的原液进口；自来水高位储槽5连接所述扩散渗析膜7的扩散液进口，所述扩散渗析膜7的扩散液出口连接至所述回收硝酸储槽6，所述扩散渗析膜7的原液出口连接至搪瓷反应罐8，所述搪瓷反应罐8的出口连通至1#板框过滤机9，所述1#板框过滤机9的滤液出口通过2#进料泵10连接至渗析残液储槽11的入口，所述渗析残液储槽11的出口连接至所述离子交换柱12的入口，所述离子交换柱12内布置有树脂，所述离子交换柱12的出口连接至所述氧化反应釜13的入口，所述氧化反应釜13的出口连通至2#板框过滤机14，所述2#板框过滤机14的出口连接至所述絮凝沉降槽15，所述絮凝沉降槽15中加入重金属离子捕集剂、PAC和PAM进行絮凝沉降。
其中所述扩散渗析膜7具体为阴离子交换膜扩散深吸器，其为现有产品，其具有扩散液流入的扩散液进口和供扩散液流出的扩散液出口、供原液流入的原液进口和供原液流出的原液出口，其内部通过若干阴离子交换膜片和隔板间隔设置并分割成多个原液腔室、多个扩散液腔室，即每一膜片的两侧分别是原液腔室和扩散液腔室；原液腔室的两端分别与原液进口、原液出口连通，扩散液腔室的两端分别与扩散液进口、扩散液出口连通。
其工作原理如下：将废液储槽1中的含硝酸的化学镀镍废液通过1#进料泵2泵入砂芯过滤器3，过滤去除机械杂质，滤液进入废液高位储槽4备用，在自来水高位储槽5中加入自来水备用，控制废液与自来水的相对流速，利用液位差使化学镀镍废液与自来水同时通过扩散渗析膜7，经扩散渗析，化学镀镍废液中的大部分硝酸进入水中，达到分离硝酸的目的，回收的硝酸进入回收硝酸储槽6中暂存，部分水进入化学镀镍废液中产生渗析残液，渗析残液进入搪瓷反应罐8中，在搪瓷反应罐8中加入液碱调节渗析残液的pH至3.5～4.0，然后经过1#板框过滤机9压滤，滤液收集并通过2#进料泵10泵入渗析残液储槽11中，渗析残液经过离子交换柱12进行离子交换，残液中的镍吸附到树脂上，经过离子交换柱12之后的残液进入氧化反应釜13中，在氧化反应釜13中加入次氯酸钙进行氧化破络并生成磷酸钙沉淀，之后通过2#板框压滤机14进行压滤，滤液进入絮凝沉降槽15，在絮凝沉降槽中加入重金属离子捕集剂、PAC和PAM进行絮凝沉降。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质多作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，其特征在于：
该方法包括以下步骤：
(1)将含镍废液过滤，去除机械杂质；
(2)将经过步骤(1)的含镍废液通过扩散渗析膜分离出硝酸；
(3)对过膜后的含镍废液进行pH调节，调节pH至3.5～4.0，然后过滤；
(4)将经过步骤(3)的含镍废液过螯合树脂回收镍，然后用盐酸洗脱吸附在树脂上的镍制备氯化镍；
(5)向过树脂后的废液中加入氧化剂，高温氧化除磷，然后过滤，过滤掉钙与磷酸盐形成的沉淀，回收磷酸钙；
(6)向经过步骤(5)的滤液中加入重金属离子捕集剂、反应30min～40min；
(7)向经过步骤(6)的滤液中加入絮凝剂PAC、PAM进行絮凝沉降，之后上清液达标排放。
2.如权利要求1所述的一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，其特征在于：所述步骤(2)中的扩散渗析膜为阴离子扩散渗析膜。
3.如权利要求1所述的一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，其特征在于：所述步骤(2)中的含镍废液要与水同时过扩散渗析膜，含镍废液与水的体积比为1:1，速度都为8～10L/min。
4.如权利要求1所述的一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中用10％～50％的氢氧化钠溶液对过膜后的含镍废液进行pH调节，调节pH至3.5～4.0。
5.如权利要求1所述的一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，其特征在于：所述步骤(5)中加入的氧化剂为次氯酸钙，次氯酸钙还起到调节pH和沉淀剂的作用，所述步骤(5)中每吨废液中次氯酸钙的用量不小于60kg。
6.如权利要求1所述的一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，其特征在于：所述步骤(6)中的重金属离子捕捉剂为二硫代胺基甲酸盐类衍生物。
7.如权利要求1所述的一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，其特征在于：所述步骤(6)中的重金属离子捕捉剂要配成2％的溶液，用量为每吨废水1L；所述步骤(7)中PAC配成5‰的溶液、PAM配成2‰的溶液，用量均为每吨废水2L。
8.如权利要求1所述的一种含硝酸的化学镀镍废液的处理方法，其特征在于：所述步骤(7)中经过絮凝沉降后的上层清液可以选择排入废水处理系统，再次经过废水处理系统净化后排放。
9.一种含硝酸的化学镀镍废液的处理系统，其特征在于：其包括废液净化装置、扩散渗析装置、离子交换柱、氧化反应釜和絮凝沉降槽，所述废液净化装置包括1#进料泵与砂芯过滤器，所述扩散渗析装置包括自来水高位储槽、扩散渗析膜和回收硝酸储槽；所述废液储槽顺次连接所述1#进料泵、砂芯过滤器，所述砂芯过滤器的出口连接至废液高位储槽，所述废液高位储槽的出口连接至所述扩散渗析膜的原液进口，自来水高位储槽连接所述扩散渗析膜的扩散液进口，所述扩散渗析膜的扩散液出口连接至所述回收硝酸储槽，所述扩散渗析膜的原液出口连接至搪瓷反应罐，所述搪瓷反应罐的出口连通至1#板框过滤机，所述1#板框过滤机的滤液出口连接至离子交换柱的入口，所述离子交换柱内布置有树脂，所述离子交换柱的出口连接至所述氧化反应釜的入口，所述氧化反应釜的出口连通至2#板框过滤机，所述2#板框过滤机的出口连接至所述絮凝沉降槽，所述絮凝沉降槽中加入重金属离子捕集剂、PAC和PAM进行絮凝沉降。
10.如权利要求9所述的一种含硝酸的化学镀镍废液的处理系统，其特征在于：所述1#板框过滤机的滤液出口通过2#进料泵连接至渗析残液储槽的入口，所述渗析残液储槽的出口连接至所述离子交换柱的入口。
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