CN106587455A - 一种化学镀镍废液处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种化学镀镍废液处理方法及系统。化学镀镍废液处理方法为：将化学镀镍废液的pH值调节至8‑8.5，再加入可溶性钡盐进行破络反应，再将溶液的pH值调节至11‑12，之后进行混凝沉淀，得到第一混合液；对所述第一混合液进行固液分离，得到第一滤液；对所述第一滤液进行后续净化处理，实现回收和排放。化学镀镍废液处理系统，包括相互连接的破络装置和第一压滤机。本发明能够将化学镀镍废液中的络合镍破坏掉，生成游离的镍离子，从而通过中和法将废液中的镍完全去除，与现有的处理方法相比，净化效果大大改善。
Description
技术领域
本发明涉及化学镀镍废液处理领域，具体而言，涉及一种化学镀镍废液处理方法及系统。
背景技术
化学镀镍是一种不用外来电流，凭借氧化-还原作用在金属制品的表面沉积一层镍的方法，被广泛用于电子、汽车、机械等多种行业。我国自20世纪90年代以来，化学镀镍技术进入飞速发展时期，其工艺、镀层性能已达到或接近国际水平。在生产过程中随着氧化-还原反应的进行，镀液中的还原性物质会不断累积，氧化-还原反应的速度就会逐渐缓慢，甚至停止，这时就需要将其报废更换。
由于镀镍废液中含有大量的金属镍，其含量约2-6g/L。镍具有致癌、致敏的作用，同时又是一种昂贵的贵金属，因此必须对其彻底治理方能排放。生产中，为了保证镀液的稳定性、使用寿命和镀层质量，镀液中除需加入大量的可溶性镍盐和次亚磷酸盐外，还需加入大量的络合剂、加速剂、稳定剂、光亮剂和PH值缓冲剂等。在化学镀镍溶液中，应用的络合剂大多为有机酸，如柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、羟基乙酸、丁二酸和醋酸等等，络合剂中含有多种配位体，这些配位体与镍离子结合，形成了多种镍的络合物，比如镍与柠檬酸配位形成的Ni-柠檬酸络合物的稳定常数就比较大(其logK1＝14.3)，采用常规的中和法不能使镍离子全部与OH-反应生成氢氧化镍沉淀，就无法去除废液中绝大部分的镍。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种化学镀镍废液处理方法，所述的处理方法能够将化学镀镍废液中的络合镍破坏掉，生成游离的镍离子，从而通过中和法将废液中的镍完全去除，与现有的处理方法相比，净化效果大大改善。
本发明的第二目的在于提供一种化学镀镍废液处理系统，所述的处理系统设置的破络装置能够将化学镀镍废液中的络合镍分解为游离镍离子，从而将废液中的镍完全去除，与现有的处理系统相比，净化效果大大改善。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种化学镀镍废液处理方法，包括下列步骤：
步骤A：将化学镀镍废液的pH值调节至8-8.5，再加入可溶性钡盐进行破络反应，再将溶液的pH值调节至11-12，之后进行混凝沉淀，得到第一混合液；
步骤B：对所述第一混合液进行固液分离，得到第一滤液；
步骤C：对所述第一滤液进行后续净化处理，实现回收和排放。
上述处理方法能够将化学镀镍废液中的络合镍破坏掉，生成游离的镍离子，其破络原理为：pH值为8-8.5的环境中，钡离子不仅可与单啮络合物相互作用，还可与乳酸、柠檬酸等羟基羧酸与镍离子形成的十分稳定的五元环或六元环络合物相互作用，使其中的配位镍离子全部脱掉配位基形成自由镍离子。
经过破络后的废液再投加碱液调节至PH＝11-12，废液中的自由镍离子与OH-反应生成氢氧化镍沉淀，然后投加混凝剂(例如PAM)进行混凝沉淀。最后经过固液分离，除去氢氧化镍沉淀及其它固体杂质，实现去除镍的目的，完成回收和排放。
其中，破络时的钡盐可采用氯化钡、硝酸钡等，但优选采用氯化钡，以免引入的硝酸根产生氨氮类污染物。
优选地，所述步骤A中，将化学镀镍废液的pH值调节为8-8.5的方法为：加入生石灰或熟石灰调节。
加入生石灰或熟石灰有三个作用：一是调整废液的PH值，二是给废液提供Ca2+，废液中的磷酸根、游离的有机酸根与Ca2+反应生成钙盐沉淀物以，三是游离的Ni2+与OH-反应生成氢氧化镍沉淀物，由此以来，废液中剩下的就是在络合状态下的Ni-柠檬酸络合物、镍氨络合物等多种络合物。
优选地，进行所述破络反应时，每升所述化学镀镍废液加入2-4g可溶性钡盐，反应时间优选为5-10min。
加入以上浓度的钡盐破络反应的化学动力学速率快，且在5-10min内基本破络完全。
优选地，在所述步骤A之前还包括：对化学镀镍废液进行电解处理，在阴极上析出镍单质。
电解有两个作用：一是回收金属镍，二是降低后续破络处理的药剂费用；很明显，用化学处理方法，废液中污染物浓度越高，相应的所需处理药剂就会更多。如果不经过电解，既浪费了镍又增加处理药剂的量。
优选地，进行所述电解时，阴极材料为泡沫镍。
采用材料是为了便于收集金属镍。
优选地，进行所述电解时，阳极材料为Ti基RuO2涂层。采用此阳极材料，电解速率快。
同样为了提高电解速率和产物量，所述电解的反应条件优选为：pH＝7-8，表观电流为0.45-0.5A，温度为75-80℃。
优选地，所述后续净化处理的方法为：
步骤C1：向所述第一滤液中加入芬顿试剂，发生氧化反应，得到第二混合液；
步骤C2：将所述第二混合液的pH值调至呈碱性，再混凝沉淀，经过固液分离得到第二滤液；
步骤C3：中和所述第二滤液，实现回收和排放。
经过破络处理的废液镍基本去除，但是废液的COD值高，排放后对环境污染大，而加入芬顿试剂可以将多种有机酸氧化分解以及氧化具有还原性的次亚磷酸盐等，降低废液的COD值，实现达标排放。另外，再将第二混合液的pH值调至碱性，可以使铁离子形成氢氧化铁或磷酸铁沉淀，从而过滤除去铁离子。
优选地，所述步骤C2中，将所述第二混合液的pH值调至9-10。
在除去铁离子时，pH值为9-10时沉淀基本饱和。
一种化学镀镍废液处理系统，包括相互连接的破络装置和第一压滤机；
所述破络装置用于：将化学镀镍废液的pH值调节至8-8.5，再加入可溶性钡盐进行破络反应，再将溶液的pH值调节至11-12，之后进行混凝沉淀，得到第一混合液；
所述第一压滤机用于：对所述第一混合液进行固液分离，得到第一滤液。
处理系统与上文处理方法的原理相同，该系统也能将化学镀镍废液中的络合镍分解为游离镍离子，从而将废液中的镍完全去除，与现有的处理系统相比，净化效果大大改善。
其中，上述系统中的连接方式以管线连为佳。
优选地，在所述破络装置的上游还连接有电解装置；
所述电解装置用于：对化学镀镍废液进行电解处理，在阴极上析出镍单质。
同理，上述电解装置有两个作用：一是回收金属镍，二是降低后续破络处理的药剂费用；很明显，用化学处理方法，废液中污染物浓度越高，相应的所需处理药剂就会更多。如果不经过电解，既浪费了镍又增加处理药剂的量。
优选地，所述电解装置的阴极材料为泡沫镍，阳极材料为Ti基RuO2涂层。
采用的泡沫镍是为了便于收集金属镍，而以Ti基RuO2涂层为阳极材料的电解速率快。
优选地，所述第一压滤机的下游还依次连接有芬顿反应装置、混凝沉淀池、第二压滤机和中和反应装置；
所述芬顿反应装置用于：向所述第一滤液中加入芬顿试剂，发生氧化反应，得到第二混合液；
所述混凝沉淀池用于：将所述第二混合液的pH值调至呈碱性，再混凝沉淀；
所述第二压滤机用于：将所述混凝沉淀池中混凝沉淀的产物进行固液分离，得到第二滤液；
所述中和反应装置用于：中和所述第二滤液，实现回收和排放。
经过破络装置处理的废液镍基本去除，但是废液的COD值高，排放后对环境污染大，而加入芬顿试剂可以将多种有机酸氧化分解以及氧化具有还原性的次亚磷酸盐等，降低废液的COD值，实现达标排放。另外，再将第二混合液的pH值调至碱性，可以使铁离子形成氢氧化铁或磷酸铁沉淀，从而过滤除去铁离子。
另外，与破络装置相比，芬顿反应装置减少了可以混凝沉淀的功能，使氧化反应和混凝沉淀在不同的空间内进行，这样使为了避免混凝沉淀时过高的碱性环境对芬顿反应液造成污染，使芬顿反应无法进行，即为了保证整个处理过程处于循环持续状态。
优选地，所述破络装置位于所述电解装置的下方，并且两者通过设有阀门的管道连接。
采用以上连接方式，可以借助重力的作用使电解后的废液自由流入破络装置中，省去了泵等电力注入装置，降低能耗。
同理，所述芬顿反应装置位于所述第一压滤机的下方，优选地，所述中和反应装置位于所述第二压滤机的下方。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)利用破络效应提高化学镀镍废液中镍的去除率。
(2)开发出一种综合处理化学镀镍废液的方法及系统，不仅将常规污染物镍去除，还可以降低COD值，去除磷酸根、亚磷酸根、铁等污染物。
(3)在净化化学镀镍废液的同时，还可以将去除的各种污染物分类回收起来，而不是混杂在一起难以分离利用。例如，金属镍、难溶性铁盐、镍沉淀等。
(4)开发出的处理系统巧妙利用重力的作用，节省了能耗，并且将同一类型的反应集中在同一设备中反应，简化了系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明提供的化学镀镍废液处理系统的主视图；
图2为图1的透视图；
图3为图2的A-A剖面图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种化学镀镍废液处理方法，包括下列步骤：
用氢氧化钙将化学镀镍废液的pH值调节至8-8.5，每升废液再加入2g氯化钡进行破络反应，再将溶液的pH值调节至11-12，之后加入PAM进行混凝沉淀，得到第一混合液；
对所述第一混合液进行固液分离，得到第一滤液；
对所述第一滤液进行中和，实现回收和排放。
实施例2
一种化学镀镍废液处理方法，包括下列步骤：
用氢氧化钙将化学镀镍废液的pH值调节至8-8.5，每升废液再加入4g氯化钡进行破络反应，再将溶液的pH值调节至11-12，之后加入PAM进行混凝沉淀，得到第一混合液；
对所述第一混合液进行固液分离，得到第一滤液；
对所述第一滤液进行中和，实现回收和排放。
实施例3
一种化学镀镍废液处理方法，包括下列步骤：
用氢氧化钙将化学镀镍废液的pH值调节至8-8.5，每升废液再加入3g氯化钡进行破络反应，再将溶液的pH值调节至11-12，之后加入PAM进行混凝沉淀，得到第一混合液；
对所述第一混合液进行固液分离，得到第一滤液；
对所述第一滤液进行中和，实现回收和排放。
实施例4
一种化学镀镍废液处理方法，包括下列步骤：
以Ti基RuO2涂层为阳极材料，泡沫镍为阴极材料，在pH＝7-8，表观电流为0.45A，温度为75℃下对化学镀镍废液进行电解处理，在阴极上析出镍单质，回收单质镍，废液进入下一步处理；
用氢氧化钙将化学镀镍废液的pH值调节至8-8.5，每升废液再加入3g氯化钡进行破络反应，再将溶液的pH值调节至11-12，之后加入PAM进行混凝沉淀，得到第一混合液；
步骤B：对所述第一混合液进行固液分离，得到第一滤液；
步骤C1：向第一滤液中投加酸液，调节其PH＝3.0-4.0，达到设定值后，以废液中COD的含量按照质量浓度H2O2:COD＝1:1先计算出所需H2O2投加量，然后再按摩尔浓度Fe2+:H2O2＝1:3计算所需FeSO4的投加量，先投加FeSO4反应15min后投加H2O2反应40min，得到第二混合液；
步骤C2：将所述第二混合液的pH值调至9-10，再加入PAM混凝沉淀，经过固液分离得到第二滤液；
步骤C3：中和所述第二滤液，实现回收和排放。
实施例5
一种化学镀镍废液处理方法，包括下列步骤：
以Ti基RuO2涂层为阳极材料，泡沫镍为阴极材料，在pH＝7-8，表观电流为0.5A，温度为80℃下对化学镀镍废液进行电解处理，在阴极上析出镍单质，回收单质镍，废液进入下一步处理；
用氢氧化钙将化学镀镍废液的pH值调节至8-8.5，每升废液再加入3g氯化钡进行破络反应，再将溶液的pH值调节至11-12，之后加入PAM进行混凝沉淀，得到第一混合液；
步骤B：对所述第一混合液进行固液分离，得到第一滤液；
步骤C1：向第一滤液中投加酸液，调节其PH＝3.0-4.0，达到设定值后，以废液中COD的含量按照质量浓度H2O2:COD＝1:1先计算出所需H2O2投加量，然后再按摩尔浓度Fe2+:H2O2＝1:3计算所需FeSO4的投加量，先投加FeSO4反应15min后投加H2O2反应40min，得到第二混合液；
步骤C2：将所述第二混合液的pH值调至9-10，再加入PAM混凝沉淀，经过固液分离得到第二滤液；
步骤C3：中和所述第二滤液，实现回收和排放。
实施例6
一种化学镀镍废液处理系统，包括相互连接的破络装置和第一压滤机。
实施例7
一种化学镀镍废液处理系统，如图1至3所示，包括相互连接的电解装置1、破络装置8、第一压滤机2、芬顿反应装置9、混凝沉淀池11、第二压滤机3和中和反应装置12，上述装置之间通过设有阀门的管线连接，
其中，破络装置8位于所述电解装置1的下方，芬顿反应装置9位于所述第一压滤机的下方2，中和反应装置12位于所述第二压滤机3的下方。
另外，还设置有电解装置1的进水管13、第一压滤机2的排水管14(用于芬顿反应装置进水)、第一压滤机2的进料口15、第二压滤机3的进料口16、第二压滤机3的排水管17(用于中和反应装置进水)，第一压滤机2的送料泵19(将破络装置8中的物料泵入第一压滤机2)，芬顿反应装置9与混凝沉淀池11之间的转换泵20，向芬顿反应装置9、破络装置8、混凝沉淀池11、中和反应装置12送风的送风管4(使空气流通起来)及风机18，送风管4上设有阀门，第二压滤机3的送料泵7(将混凝沉淀池11中的物料泵入第二压滤机3)，还设有收集第一压滤机和第二压滤机滤除的固体的污泥收集池10，以及电控箱5；中和反应装置12设有排放口13.
同时，各个装置中都设有相应的投料口，例如破络装置设有氢氧化钙投料口、可溶性钡盐投料口、PAM投药口、pH探头；芬顿反应装置设有H2O2投料口、FeSO4投料口、硫酸投料口，混凝沉淀池设有氢氧化钙投料口、PAM投药口、pH探头；中和反应装置设有硫酸投料口、pH探头。
从上述系统的结构来看，将电解装置1、第一压滤机2、第二压滤机3设置在同一水平高度，而破络装置8、芬顿反应装置9、混凝沉淀池11和中和反应装置12在同一高度，这样既可以节省能耗，又可以节省设备占用的空间。另外，在两个高度之间设置操作平台，便于操作所有装置，同时为了方便步入操作平台，可在破络装置外部设有梯步6。
实验例
实施例1-5所处理的废液为同一批，其污染物含量如下表1所示。
表1化学镀镍废液的性质
| Ni含量 | 总磷量 | COD值 |
| 5g/L | 65g/L | 40g/L |
实施例1-3采用实施例6的系统进行，实施例4-5采用实施例7的系统进行，对上述废液进行处理，结果如表2所示。
表2实施例1-5的处理结果
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (10)
1.一种化学镀镍废液处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤A：将化学镀镍废液的pH值调节至8-8.5，再加入可溶性钡盐进行破络反应，再将溶液的pH值调节至11-12，之后进行混凝沉淀，得到第一混合液；
步骤B：对所述第一混合液进行固液分离，得到第一滤液；
步骤C：对所述第一滤液进行后续净化处理，实现回收和排放。
2.根据权利要求1所述的化学镀镍废液处理方法，其特征在于，所述步骤A中，将化学镀镍废液的pH值调节为8-8.5的方法为：加入生石灰或熟石灰调节。
3.根据权利要求1所述的化学镀镍废液处理方法，其特征在于，进行所述破络反应时，每升所述化学镀镍废液加入2-4g可溶性钡盐，反应时间优选为5-10min。
4.根据权利要求1所述的化学镀镍废液处理方法，其特征在于，在所述步骤A之前还包括：对化学镀镍废液进行电解处理，在阴极上析出镍单质。
5.根据权利要求4所述的化学镀镍废液处理方法，其特征在于，进行所述电解时，阴极材料为泡沫镍，阳极材料优选为Ti基RuO2涂层，所述电解的反应条件优选为：pH＝7-8，表观电流为0.45-0.5A，温度为75-80℃。
6.根据权利要求1所述的化学镀镍废液处理方法，其特征在于，所述后续净化处理的方法为：
步骤C1：向所述第一滤液中加入芬顿试剂，发生氧化反应，得到第二混合液；
步骤C2：将所述第二混合液的pH值调至呈碱性，再混凝沉淀，经过固液分离得到第二滤液；
步骤C3：中和所述第二滤液，实现回收和排放。
7.根据权利要求6所述的化学镀镍废液处理方法，其特征在于，所述步骤C2中，将所述第二混合液的pH值调至9-10。
8.一种化学镀镍废液处理系统，其特征在于，包括相互连接的破络装置和第一压滤机；
所述破络装置用于：将化学镀镍废液的pH值调节至8-8.5，再加入可溶性钡盐进行破络反应，再将溶液的pH值调节至11-12，之后进行混凝沉淀，得到第一混合液；
所述第一压滤机用于：对所述第一混合液进行固液分离，得到第一滤液。
9.根据权利要求8所述的化学镀镍废液处理系统，其特征在于，在所述破络装置的上游还连接有电解装置，所述电解装置的阴极材料优选为泡沫镍，阳极材料优选为Ti基RuO2涂层；
所述电解装置用于：对化学镀镍废液进行电解处理，在阴极上析出镍单质。
10.根据权利要求8所述的化学镀镍废液处理系统，其特征在于，所述第一压滤机的下游还依次连接有芬顿反应装置、混凝沉淀池、第二压滤机和中和反应装置；
所述芬顿反应装置用于：向所述第一滤液中加入芬顿试剂，发生氧化反应，得到第二混合液；
所述混凝沉淀池用于：将所述第二混合液的pH值调至呈碱性，再混凝沉淀；
所述第二压滤机用于：将所述混凝沉淀池中混凝沉淀的产物进行固液分离，得到第二滤液；
所述中和反应装置用于：中和所述第二滤液，实现回收和排放；
优选地，所述芬顿反应装置优选位于所述第一压滤机的下方，所述中和反应装置优选位于所述第二压滤机的下方。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170426 |