CN108911229A - 一种铜镍电镀废液回收循环系统及回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铜镍电镀废液回收循环系统及回收方法,包括:电镀废水池、除铜反应系统、除镍反应系统,电镀废水池、除铜反应系统、除镍反应系统依次连接,除铜反应系统包括第一中和反应池和第一混凝反应池,第一中和反应池与第一混凝反应池通过管道相连,除镍反应系统包括氧化池、第二中和反应池、第二混凝反应池和离子交换树脂系统;氧化池的进水口连接混凝反应池的出水口,氧化池、第二中和反应池、第二混凝反应池和离子交换树脂系统依次相连。对金属镍的吸附率达到90%以上,且对浓度低至1ppm金属镍废水仍然有很好的回收效果。本发明中所涉及的树脂对金属镍离子的良好吸附性能,离子树脂通过碱洗、水洗、醇洗、水洗的方式进行再生。
Description
技术领域
本发明涉及综合电镀污水资源化回收利用的技术领域,尤其涉及含有镍、铜污水回收金属镍、铜以及回用水的方法。
背景技术
由于电镀的通用性强、应用广泛,随着工业的迅速发展,产生的电镀废水也越来越多。电镀废水的水质复杂,其中含有铬、铜、锌、镍等重金属离子。电镀废水多有毒,危害较大。因此,电镀废水必须妥善处理,充分回收利用,做到减少甚至消除对环境的不良影响。
目前,单重金属化学镀废液的回收产品较多,回收金属的方法主要是化学法、中和沉淀法、电解法和膜分离法。其中,化学沉淀法,是往水中加入化学药剂,使金属离子从可溶性化合物生成不溶性化合物继而沉淀分离的一种方法;反渗透法,是一种膜分离技术,它可以把溶解在中的物质与水分离出来,是净化废水和富集溶解金属的一种方法。在反渗透过程中,废水在一定的机械压力下通过一种特定的离子树脂半透膜,该膜只允许水分子通过(或选择透过性)阻滞溶解金属和杂质通过,并可循环使用,而被阻滞的金属化合物也可以直接回用。但上述这些方法普遍存在耗时长、操作性不佳和吸附效率低等不足。并且上述方法对于铜的回收利用率较高,但对于含有镍的电镀废液,存在镍的络合物很难利用传统方法处理达到国家标准,并且金属镍的回收率也较低。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题,本发明提供了一种铜镍电镀废液回收循环系统及回收方法。
本发明提供了一种铜镍电镀废液回收循环系统,其创新点在于:包括:电镀废水池、除铜反应系统、除镍反应系统,所述电镀废水池、除铜反应系统、除镍反应系统依次连接,所述除铜反应系统包括第一中和反应池和第一混凝反应池,所述第一中和反应池与第一混凝反应池通过管道相连,所述除镍反应系统包括氧化池、第二中和反应池、第二混凝反应池和离子交换树脂系统;所述氧化池的进水口连接混凝反应池的出水口,所述氧化池、第二中和反应池、第二混凝反应池和离子交换树脂系统依次相连。
进一步的,第一中和反应池、氧化池和第二中和反应池三者池壁上均安装有PH检测仪。
进一步的,所述第一中和反应池和第二中和反应池两者底部各自安装有搅拌装置,用于试剂和电镀废液两者充分混合。
进一步的,第一中和反应池中试剂为氢氧化钠溶液,第二中和反应池中试剂为过氧化氢与亚铁离子的结合试剂。
本发明还提供了一种运用上述回收循环系统进行的铜镍回收方法,具体步骤如下:
步骤1,利用泵将电镀废水池内电镀废液引流至第一中和反应池,第一中和反应池中加入氢氧化钠溶液,采用搅拌装置氢氧化钠溶液、电镀废液两者充分混合;调节混合液的PH值,混合液中铜离子与氢氧根结合形成不溶于废液的氢氧化铜,过滤废液中的氢氧化铜,遗留废液A;
步骤2,将废液A继续引入第一混凝反应池中进行反应,反应生成不溶于废液的硫化铜,将废液中的硫化铜过滤获得废液B;
步骤3,将废液B引入氧化池中,调节氧化池中废液B的PH值,加入过氧化氢与亚铁离子的结合试剂破除镍络合物获得废液C;
步骤4,废液C进入第二中和反应池,在第二中和反应池中持续加入持续加入氢氧化钠调节PH值,通过计量泵向第二中和反应池中加入聚合物PAM凝絮剂,获得上层废液D;
步骤5,上层废液D引入第二混凝反应池,第二混凝反应池中装有硫化钠溶液,与废液反应生成不溶于废液的硫化镍沉淀物,获得废液E;
步骤6,将废液E引入离子交换树脂系统中,再依次通过硫酸、蒸馏水,强碱夜和乙醇进行解析得到浓缩金属镍离子溶液,并且对离子树脂进行重生进而实现连续提取。
进一步的,所述步骤1中混合液PH值调节至PH5-7。
进一步的,所述步骤2中第一混凝反应池中加入硫化钠溶液。
进一步的,所述步骤3中废液B的PH值调节至PH2-3。
进一步的,所述步骤6中废液E在离子交换树脂系统反应具体步骤如下:
步骤61,树脂活化:以盐水、氢氧化钠和盐酸对羧酸基阳离子树脂进行活化;
步骤62,树脂吸附:用活化后的,树脂对电镀废水进行逆向动态吸附,得到产出水和吸附后的树脂;
步骤63,树脂解析:对吸附后的树脂,依次使用硫酸、蒸馏水、碱液和乙醇进行解析,得到解析水,该解析水为浓缩金属镍离子溶液;在解析过程中,树脂与强酸反应转为H型,继而用氢氧化钠反应转化为Na型树脂,实现树脂的再生;
步骤64,对解析水进行真空干燥,得到金属镍成品。
进一步的,在所述步骤62中,树脂的使用量为:每1升电镀废水使用30~80克羧酸基阳离子树脂进行吸附;所述步骤63中使用蒸馏水对树脂解析时,蒸馏水的空间流速为1~5bv/h,蒸馏水的体积为3~10bv;此外,步骤63中使用的乙醇为质量浓度为60%~95%的乙醇;步骤64中对含镍废水解析水进行真空干燥的温度为80~150摄氏度。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本实施方式的回收方法中,对金属镍的吸附率达到90%以上,且对浓度低至1ppm金属镍废水仍然有很好的回收效果。本发明中所涉及的树脂对金属镍离子的良好吸附性能。此外,本发明所涉及的离子树脂的再生,可通过碱洗、水洗、醇洗、水洗的方式进行再生,再生后的树脂具有良好的吸附能力。
附图说明
图1是本发明所提供的系统流程图
图2是离子交换系统的过程图
具体实施方式
以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
为了解决上述技术问题,如图1所示,本实施方式提供了一种铜镍电镀废液回收循环系统,主要包括:电镀废水池、除铜反应系统、除镍反应系统,所述电镀废水池、除铜反应系统、除镍反应系统依次连接,所述除铜反应系统包括第一中和反应池和第一混凝反应池,所述第一中和反应池与第一混凝反应池通过管道相连,所述除镍反应系统包括氧化池、第二中和反应池、第二混凝反应池和离子交换树脂系统;所述氧化池的进水口连接混凝反应池的出水口,所述氧化池、第二中和反应池、第二混凝反应池和离子交换树脂系统依次相连。
第一中和反应池、氧化池和第二中和反应池三者池壁上均安装有PH检测仪,用于检测废液PH值。所述第一中和反应池和第二中和反应池两者底部各自安装有搅拌装置,用于试剂和电镀废液两者充分混合;第一中和反应池中试剂为氢氧化钠溶液,第二中和反应池中试剂为Fenton试剂(过氧化氢与亚铁离子的结合)。
本实施方式中还提供了一种运用上述回收循环系统进行的铜镍回收方法,具体步骤如下:
步骤1,利用泵将电镀废水池内电镀废液引流至第一中和反应池,第一中和反应池中加入氢氧化钠溶液,采用搅拌装置氢氧化钠溶液、电镀废液两者充分混合;通过PH检测仪实时测定混合液的PH值,混合液PH稳定在5-7。PH稳定在该区间中可保证氢氧化钠溶液、电镀废液两者充分反应充分。混合液中铜离子与氢氧根结合形成不溶于废液的氢氧化铜,过滤废液中的氢氧化铜,遗留废液A。
步骤2,将废液A继续引入装有硫化钠溶液的第一混凝反应池中进行反应,反应生成不溶于废液的硫化铜,将废液中的硫化铜过滤获得废液B。经过上述步骤反应后,废液中的铜被提取回收进如循环利用,根据经验铜的回收率能达到98%,此时废液中的重金属主要为镍。
步骤3,由于电镀废液中镍主要以络合物形式存在,此时将去除铜后的废液引入氧化池中破除络合。将废液B引入氧化池中,调节氧化池中废液B的PH值,在PH值处于2-3区间内,加入Fenton试剂(过氧化氢与亚铁离子的结合)破除镍络合物获得废液C。
步骤4,为继续去除废液中的镍,废液C进入第二中和反应池,在第二中和反应池中持续加入持续加入氢氧化钠调节PH值,直至废液PH值至10左右,此时氢氧化镍的生成率最高,反应最快。为了使氢氧化镍快速沉淀,通过计量泵向第二中和反应池中加入聚合物PAM凝絮剂,氢氧化镍的絮体将凝聚为大量的矾花,加快絮凝颗粒的沉淀速度,获得上层废液D。
步骤5,上层废液D引入第二混凝反应池,第二混凝反应池中装有硫化钠溶液,与废液反应生成不溶于废液的硫化镍沉淀物,获得废液E。
步骤6,将废液E引入离子交换树脂系统中,再依次通过硫酸、蒸馏水,强碱夜和乙醇进行解析得到浓缩金属镍离子溶液,并且对离子树脂进行重生进而实现连续提取。主要是由于根据试验中和沉淀法只能提取废液中大约80%的镍元素,沉淀后废液中依旧还有超标的有毒镍元素。
由于废液中的镍离子剧毒,废液中镍离子含量必须低于0.1mg/L的排放限制值,达到国家关于《电镀污染物排放标准》。经过离子交换系统后的废液若检测镍离子指标超标,则向废液中添加重金属捕集剂,与废液中微量的镍离子迅速反应,生成不溶性的高分子螯合盐并形成絮状沉淀从而进一步去除微量镍离子使得废液到达排放标准。
进一步优选的,所述步骤6中废液E在离子交换树脂系统反应具体步骤如下,如图2所示:
步骤61,树脂活化:以盐水、氢氧化钠和盐酸对羧酸基阳离子树脂进行活化;
步骤62,树脂吸附:用活化后的,树脂对电镀废水进行逆向动态吸附,得到产出水和吸附后的树脂,该吸附过程发生如下反应:
2R–COONa+Ni2+→(R-COO)2Ni+2Na+
步骤63,树脂解析:对吸附后的树脂,依次使用硫酸、蒸馏水、碱液和乙醇进行解析,得到解析水,该解析水为浓缩金属镍离子溶液;在解析过程中,树脂与强酸反应转为H型,继而用氢氧化钠反应转化为Na型树脂,实现树脂的再生,继而能够实现熟树脂的重复利用。在解析过程中发生如下反应:
(R-COO)2Ni+2H+→2R-COOH+Ni2+
R-COOH+NaOH→R-COONa+H2O
步骤64,对解析水进行真空干燥,得到金属镍成品。
进一步地,在所述步骤62中,树脂的使用量为:每1升电镀废水使用30~80克羧酸基阳离子树脂进行吸附。所述步骤63中使用蒸馏水对树脂解析时,蒸馏水的空间流速为1~5bv/h,蒸馏水的体积为3~10bv;此外,步骤63中使用的乙醇为质量浓度为60%~95%的乙醇。此外,步骤64中对含镍废水解析水进行真空干燥的温度为80~150摄氏度。
所述树脂为D113大孔结构树脂,吸附效率较高、提高废水的处理效率。该系统易操作,树脂再生重复利用迅速,适合大规模应用。。
本实施方式的回收方法中,对金属镍的吸附率达到90%以上,且对浓度低至1ppm金属镍废水仍然有很好的回收效果。本发明中所涉及的树脂对金属镍离子的良好吸附性能。此外,本发明所涉及的离子树脂的再生,可通过碱洗、水洗、醇洗、水洗的方式进行再生,再生后的树脂具有良好的吸附能力。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例,如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种铜镍电镀废液回收循环系统,其特征在于:包括:电镀废水池、除铜反应系统、除镍反应系统,所述电镀废水池、除铜反应系统、除镍反应系统依次连接,所述除铜反应系统包括第一中和反应池和第一混凝反应池,所述第一中和反应池与第一混凝反应池通过管道相连,所述除镍反应系统包括氧化池、第二中和反应池、第二混凝反应池和离子交换树脂系统;所述氧化池的进水口连接混凝反应池的出水口,所述氧化池、第二中和反应池、第二混凝反应池和离子交换树脂系统依次相连。
2.根据权利要求1所述的铜镍电镀废液回收循环系统,其特征在于:第一中和反应池、氧化池和第二中和反应池三者池壁上均安装有PH检测仪。
3.根据权利要求2所述的铜镍电镀废液回收循环系统,其特征在于:所述第一中和反应池和第二中和反应池两者底部各自安装有搅拌装置,用于试剂和电镀废液两者充分混合。
4.根据权利要求3所述的铜镍电镀废液回收循环系统,其特征在于:第一中和反应池中试剂为氢氧化钠溶液,第二中和反应池中试剂为过氧化氢与亚铁离子的结合试剂。
5.一种运用上述回收循环系统进行的铜镍回收方法,具体步骤如下:
步骤1,利用泵将电镀废水池内电镀废液引流至第一中和反应池,第一中和反应池中加入氢氧化钠溶液,采用搅拌装置氢氧化钠溶液、电镀废液两者充分混合;调节混合液的PH值,混合液中铜离子与氢氧根结合形成不溶于废液的氢氧化铜,过滤废液中的氢氧化铜,遗留废液A;
步骤2,将废液A继续引入第一混凝反应池中进行反应,反应生成不溶于废液的硫化铜,将废液中的硫化铜过滤获得废液B;
步骤3,将废液B引入氧化池中,调节氧化池中废液B的PH值,加入过氧化氢与亚铁离子的结合试剂破除镍络合物获得废液C;
步骤4,废液C进入第二中和反应池,在第二中和反应池中持续加入持续加入氢氧化钠调节PH值,通过计量泵向第二中和反应池中加入聚合物PAM凝絮剂,获得上层废液D;
步骤5,上层废液D引入第二混凝反应池,第二混凝反应池中装有硫化钠溶液,与废液反应生成不溶于废液的硫化镍沉淀物,获得废液E;
步骤6,将废液E引入离子交换树脂系统中,再依次通过硫酸、蒸馏水,强碱夜和乙醇进行解析得到浓缩金属镍离子溶液,并且对离子树脂进行重生进而实现连续提取。
6.根据权利要求5所述的铜镍电镀废液回收循环系统,其特征在于:所述步骤1中混合液PH值调节至PH5-7。
7.根据权利要求5所述的铜镍电镀废液回收循环系统,其特征在于:所述步骤2中第一混凝反应池中加入硫化钠溶液。
8.根据权利要求5所述的铜镍电镀废液回收循环系统,其特征在于:所述步骤3中废液B的PH值调节至PH2-3。
9.根据权利要求5所述的铜镍电镀废液回收循环系统,其特征在于:所述步骤6中废液E在离子交换树脂系统反应具体步骤如下:
步骤61,树脂活化:以盐水、氢氧化钠和盐酸对羧酸基阳离子树脂进行活化;
步骤62,树脂吸附:用活化后的,树脂对电镀废水进行逆向动态吸附,得到产出水和吸附后的树脂;
步骤63,树脂解析:对吸附后的树脂,依次使用硫酸、蒸馏水、碱液和乙醇进行解析,得到解析水,该解析水为浓缩金属镍离子溶液;在解析过程中,树脂与强酸反应转为H型,继而用氢氧化钠反应转化为Na型树脂,实现树脂的再生;
步骤64,对解析水进行真空干燥,得到金属镍成品。
10.根据权利要求9所述的铜镍电镀废液回收循环系统,其特征在于:在所述步骤62中,树脂的使用量为:每1升电镀废水使用30~80克羧酸基阳离子树脂进行吸附;所述步骤63中使用蒸馏水对树脂解析时,蒸馏水的空间流速为1~5bv/h,蒸馏水的体积为3~10bv;此外,步骤63中使用的乙醇为质量浓度为60%~95%的乙醇;步骤64中对含镍废水解析水进行真空干燥的温度为80~150摄氏度。
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