CN104532293B - 化学镀镍废液中提纯镍的方法及镍提纯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学镀镍废液中提纯镍的方法，包括以下步骤：将化学镀镍废液进行过滤并调整pH至8～9；将pH调节后的化学镀镍废液进行电解，镍在阴极上析出，其中，阳极位于阳极盒内，阴极位于阴极室内，阳极盒由陶瓷膜制成。陶瓷膜制成的阳极盒能够阻止阳极产生的酸进入阴极室内。从而使阴极室内保持已调制好的pH环境，这样可以保证镍在阴极上正常析出，有效地保持电解过程较高的电流效率，可降低电能消耗。采取上述镍提纯方法，能够使产品镍沉积表面平整结构紧密，金属光泽好，质量达到标准阴极镍。相应地，本发明还提供了一种用于实现上述化学镀镍废液中提纯镍的方法的镍提纯装置。

Description

化学镀镍废液中提纯镍的方法及镍提纯装置
技术领域
本发明属于工业二次资源再生有色金属技术领域，特别涉及一种化学镀镍废液中提纯镍的方法及镍提纯装置。
背景技术
化学镀镍是一种无电解镀，化学镀镍技术广泛应用于航空航天、电子计算机、机械与塑料等工业。化学镀镍液使用若干周期后，副产物含量不断升高，造成镀液性能恶化，镀层质量下降，甚者镀层出现针孔，镀液变浑浊，导致化学镀镍镀液的报废，产生废液。
目前从化学镀镍废液中回收镍资源的方法总体上可分为化学法和物理法，主要有化学法、传统电解法、RO膜分离技术等。化学法通常是向化学镀镍废液中投加各种沉淀剂，如氢氧化钠、石灰、硫化钠等，然后以沉淀形式沉镍。化学法工艺简单成熟且投资小，但不能避免的造成二次污染、沉渣量大、药剂消耗量大等不良因素；传统电解法处理化学镀镍废液多是采用不溶性材料为阳极进行处理，且电能消耗大、电解效率也不高；RO膜分离技术，目前来说这类技术存在设备投资大，运行成本高，经济效益和社会效益不对等，难以推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种避免二次污染、运行成本低、电能消耗小的化学镀镍废液中提纯镍的方法。相应地，本发明还提供了一种镍提纯装置。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种化学镀镍废液中提纯镍的方法，包括以下步骤：
将化学镀镍废液进行过滤并调整pH至8～9；
将pH调节后的化学镀镍废液进行电解，镍在阴极上析出，其中，阳极位于阳极盒内，阴极位于阴极室内，阳极盒由陶瓷膜制成。
由此，陶瓷膜制成的阳极盒能够阻止阳极产生的酸进入阴极室内。从而使阴极室内保持已调制好的pH环境，这样可以保证镍在阴极上正常析出，有效地保持电解过程较高的电流效率，可降低电能消耗。采取上述镍提纯方法，能够使产品镍沉积表面平整结构紧密，金属光泽好，质量达到标准阴极镍。
在一些实施方式中，化学镀镍废液电解过程中，在阳极盒内滴加碱液，用于中和电解产生的酸。由此，在阳极盒内滴加碱液，及时中和电解产生的酸，避免了传统电解过程中直接滴加碱液到电解槽时造成阴极沉积成氢氧化镍或者黑镍。
在一些实施方式中，阳极盒内盛放有稀硫酸溶液。由此，稀硫酸溶液用于导电。
在一些实施方式中，电解后的化学镀镍废液中镍浓度低于40ppm。由此，电解后化学镀镍废液中镍浓度可达到较低值。
在一些实施方式中，化学镀镍废液调整pH时的pH调节剂为质量分数40～60％的氢氧化钠溶液。由此，质量分数40～60％的氢氧化钠溶液具有良好的pH调节效果。
在一些实施方式中，化学镀镍废液电解时槽电压为2.9～4.5V、电流密度为100～500A/m2。由此，在此槽电压及电流密度范围内能够获得较好的电解效果。
在一些实施方式中，化学镀镍废液电解过程中的温度为20～50℃。由此，在此温度范围内能够获得较好的电解效果。
相应地，本发明还提供了一种用于实现上述化学镀镍废液中提纯镍的方法的镍提纯装置，包括用于盛放电解液的阴极室和阳极盒，阳极盒位于阴极室内，阴极室内设有阴极，阳极盒内设有阳极，阳极盒的材料为陶瓷膜。由此，陶瓷膜制成的阳极盒能够阻止阳极产生的酸进入阴极室内，使阴极室内保持已调制好的pH环境，从而可以保证镍在阴极上正常析出，有效地保持电解过程较高的电流效率，可降低电能消耗。
本发明的有益效果为：在化学镀镍废液中提纯镍的方法中，陶瓷膜制成的阳极盒能够阻止阳极产生的酸进入阴极室内，使阴极室内保持已调制好的pH环境，从而可以保证镍在阴极上正常析出，有效地保持电解过程较高的电流效率，可降低电能消耗。电解过程中，在阳极盒内滴加碱液，及时中和电解产生的酸，避免了传统电解过程中直接滴加碱液到电解槽时造成阴极沉积成氢氧化镍或者黑镍。采取本发明的化学镀镍废液中提纯镍的方法，能够使产品镍沉积表面平整结构紧密，金属光泽好，质量达到标准阴极镍。本发明的化学镀镍废液中提纯镍的方法具有以下优点：工艺流程简单化，设备稳定经济可行，且易于操作；脱镍产品可直接达到标准产品要求，且脱除效果好；脱镍过程中无需加热及添加剂，降低生产运行成本经济效益显著提高，生产过程无二次环境污染。
相应地，本发明还提供了一种用于实现上述化学镀镍废液中提纯镍的方法的镍提纯装置，能够保证镍在阴极上正常析出，有效地保持电解过程较高的电流效率，可降低电能消耗。
附图说明
图1为本发明一实施方式的镍提纯装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的说明。
化学镀镍废液中提纯镍的方法，包括以下步骤：
S1、将化学镀镍废液进行过滤并调整pH至8～9。调整pH时的pH调节剂为质量分数40～60％的氢氧化钠溶液。一般情况下，化学镀镍废液形成时的镍离子含量为4～6g/L。
S2、将pH调节后的化学镀镍废液进行电解，镍在阴极3上析出，其中，阳极4位于阳极盒2内，阴极3位于阴极室1内，阳极盒2由陶瓷膜制成。阳极盒2内盛放有质量分数5％的稀硫酸溶液，使阳极盒2内的液面高度与阴极室1内的液面高度相等。电解时槽电压为2.9～4.5V、电流密度为100～500A/m2、温度为20～50℃。化学镀镍废液电解过程中，在阳极盒内滴加碱液，用于中和电解产生的酸，碱液为质量分数40～60％的氢氧化钠溶液。电解后的化学镀镍废液中镍浓度为低于40ppm。
电解过程中，电积产生的焦耳热能够使电解液温度维持在20～50℃，因此，电解过程中无需加热或降温。
电解过程中，阳极4产生的氢离子由于陶瓷膜的机理作用留在阳极盒2中，使阴极室1内的pH稳定在8～9。
图1为能够实现上述化学镀镍废液中提纯镍的方法的镍提纯装置。如图1所示，该镍提纯装置包括用于盛放电解液的阴极室1和阳极盒2，阳极盒2位于阴极室1内，阴极室1内设有阴极3，阳极盒2内设有阳极4，阳极盒2的材料为陶瓷膜。阴极3和阳极4均与电源连接。电解时，化学镀镍废液充满阴极室1，阴极3均浸入化学镀镍废液中，阳极盒2内的稀硫酸溶液的液面高度与阴极室1内化学镀镍废液的液面高度相同，阳极4浸入稀硫酸溶液中。然后将阴极3和阳极4通电。需要说明的是，同一镍提纯装置可具有多组阳极盒2和阳极4。
以下通过实施例进一步详细解释本发明的化学镀镍废液中提纯镍的方法。
实施例1
将化学镀镍废液进行过滤，过滤后采用质量分数40～60％的氢氧化钠溶液将化学镀镍废液pH调节至8。阳极盒2内盛放有稀硫酸溶液。然后将化学镀镍废液引入阴极室1内，使化学镀镍废液的液面高度与阳极盒2内的液面高度相等，阴极3和阳极4通电开始电解。电解过程槽电压为2.9V、废液的电流密度为100A/m2、温度为20～50℃。电解过程中，向阳极室2滴加适量的碱液，用于中和电解反应产生的酸，使阳极室2内溶液的pH值保持不变。电解过程中，镍离子浓度通过化验室分析测定，待溶液中镍离子浓度降至40ppm及以下时，停止电解。阴极3上得到标准阴极镍。镍的直收率为99％，阴极3上获得的镍的纯度高于99.5％。
实施例2
将化学镀镍废液进行过滤，过滤后采用质量分数40～60％的氢氧化钠溶液将化学镀镍废液pH调节至8。阳极盒2内盛放有稀硫酸溶液。然后将化学镀镍废液引入阴极室1，使化学镀镍废液的液面高度与阳极盒2内的液面高度相等，阴极3和阳极4通电开始电解。电解过程槽电压为3V、废液的电流密度为200A/m2、温度为20～50℃。电解过程中，向阳极室2滴加适量的碱液，用于中和电解反应产生的酸，使阳极室2内溶液的pH值保持不变。电解过程中，镍离子浓度通过化验室分析测定，待溶液中镍离子浓度降至40ppm及以下时，停止电解。阴极3上得到标准阴极镍。镍的直收率为99％，阴极3上获得的镍的纯度高于99.5％。
实施例3
将化学镀镍废液进行过滤，过滤后采用质量分数40～60％的氢氧化钠溶液将化学镀镍废液pH调节至8.5。阳极盒2内盛放有稀硫酸溶液。然后将化学镀镍废液引入阴极室1内，使化学镀镍废液的液面高度与阳极盒2内的液面高度相等，阴极3和阳极4通电开始电解。电解过程槽电压为3.5V、废液的电流密度为300A/m2、温度为20～50℃。电解过程中，向阳极室2滴加适量的碱液，用于中和电解反应产生的酸，使阳极室2内溶液的pH值保持不变。电解过程中，镍离子浓度通过化验室分析测定，待溶液中镍离子浓度降至40ppm及以下时，停止电解。阴极3上得到标准阴极镍。镍的直收率为99％，阴极3上获得的镍的纯度高于99.5％。
实施例4
将化学镀镍废液进行过滤，过滤后采用质量分数40～60％的氢氧化钠溶液将化学镀镍废液pH调节至8.5。阳极盒2内盛放有稀硫酸溶液。然后将化学镀镍废液引入阴极室1内，使化学镀镍废液的液面高度与阳极盒2内的液面高度相等，阴极3和阳极4通电开始电解。电解过程槽电压为4.2V、废液的电流密度为400A/m2、温度为20～50℃。电解过程中，向阳极室2滴加适量的碱液，用于中和电解反应产生的酸，使阳极室2内溶液的pH值保持不变。电解过程中，镍离子浓度通过化验室分析测定，待溶液中镍离子浓度降至40ppm及以下时，停止电解。阴极3上得到标准阴极镍。镍的直收率为99％，阴极3上获得的镍的纯度高于99.5％。
实施例5
将化学镀镍废液进行过滤，过滤后采用质量分数40～60％的氢氧化钠溶液将化学镀镍废液pH调节至9。阳极盒2内盛放有稀硫酸溶液。然后将化学镀镍废液引入阴极室1内，使化学镀镍废液的液面高度与阳极盒2内的液面高度相等，阴极3和阳极4通电开始电解。电解过程槽电压为4.5V、废液的电流密度为500A/m2、温度为20～50℃。电解过程中，向阳极室2滴加适量的碱液，用于中和电解反应产生的酸，使阳极室2内溶液的pH值保持不变。电解过程中，镍离子浓度通过化验室分析测定，待溶液中镍离子浓度降至40ppm及以下时，停止电解。阴极3上得到标准阴极镍。镍的直收率为99％，阴极3上获得的镍的纯度高于99.5％。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.化学镀镍废液中提纯镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将化学镀镍废液进行过滤并调整pH至8～9；
将pH调节后的化学镀镍废液进行电解，镍在阴极(3)上析出，其中，阳极(4)位于阳极盒(2)内，阴极(3)位于阴极室(1)内，所述阳极盒(2)由陶瓷膜制成；所述阳极盒(2)的底部与阴极室(1)的底部分离设置，所述化学镀镍废液电解过程中，在所述阳极盒内滴加碱液，用于中和电解产生的酸。
2.根据权利要求1所述的化学镀镍废液中提纯镍的方法，其特征在于，所述阳极盒(2)内盛放有稀硫酸溶液。
3.根据权利要求1所述的化学镀镍废液中提纯镍的方法，其特征在于，电解后的化学镀镍废液中镍浓度低于40ppm。
4.根据权利要求1所述的化学镀镍废液中提纯镍的方法，其特征在于，所述化学镀镍废液调整pH时的pH调节剂为质量分数40～60％的氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求1所述的化学镀镍废液中提纯镍的方法，其特征在于，所述化学镀镍废液电解时槽电压为2.9～4.5V、电流密度为100～500A/m2。
6.根据权利要求1所述的化学镀镍废液中提纯镍的方法，其特征在于，所述化学镀镍废液电解过程中的温度为20～50℃。
7.镍提纯装置，其特征在于，包括用于盛放电解液的阴极室(1)和阳极盒(2)，所述阳极盒(2)位于阴极室(1)内，所述阴极室(1)内设有阴极(3)，所述阳极盒(2)内设有阳极(4)，所述阳极盒(2)的材料为陶瓷膜。
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