CN110092503B - 焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法 - Google Patents

焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了焦磷酸盐‑柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，向废水中加入氯化亚铁和氯化钙，用石灰乳液调节pH至10～12，亚铁离子和钙离子共同沉淀柠檬酸配位剂，钙离子沉淀焦磷酸根，磷酸根生成磷酸铜和磷酸镍沉淀，铜离子和镍离子生成相应的氢氧化物等沉淀。加入氧化剂氧化其他有机物，调节废水的pH至6～9。处理结果满足GB 21900‑2008《电镀污染物排放标准》的要求。本发明创立了用亚铁离子与钙离子沉淀去除废水中含羧基的有机酸配位剂的新方法，工艺简单易行，处理成本低，具有较好的市场应用前景。

Description

焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，特别是指焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法。
背景技术
焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水中含有柠檬酸三钠配位剂，柠檬酸根抗氧化性强，用传统的氧化法破坏柠檬根效率低，一般需要大量加入氧化剂破坏柠檬酸配位剂，处理成本高昂，在温度较低的冬季还很难有效去除柠檬酸根。因此，用传统的氧化-氢氧化物沉淀法处理含柠檬酸的铜镍合金电镀废水，处理后铜和镍的含量往往达不到GB21900-2008《电镀污染物排放标准》的要求。
发明内容
基于此，有必要提供一种新的技术方案，使得处理后的铜镍合金电镀废水中的配位剂、铜离子、和镍离子等得到有效的处理。
本发明提供了焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，具体技术方案如下：
焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)调节铜镍合金电镀废水的pH至6～8，机械搅拌下，加入氯化亚铁溶液和氯化钙溶液；
(2)机械搅拌下，向经步骤(1)处理后的废水中加入石灰乳液，调节pH至10～12，亚铁离子与钙离子协同沉淀废水中的柠檬酸根，钙离子与焦磷酸根生成焦磷酸钙沉淀，从配离子中释放出来的铜离子和镍离子生成沉淀物；
(3)机械搅拌下，向经步骤(2)处理后的废水中加入絮凝剂，使沉淀聚集成大颗粒后沉降；
(4)过滤，去除经步骤(3)处理后的沉淀物；
(5)当COD超出标准要求时，向经步骤(4)处理后的废水中加入氧化剂氧化其他有机物，控制ORP值，氧化90～240min；
(6)调节经步骤(5)处理后的废水的pH至6～9；
(7)检验废水处理结果，满足标准要求即可排放。
优选的，步骤(1)中所述氯化亚铁溶液含四水合氯化亚铁的质量浓度为100～300g/L，所加入氯化亚铁溶液与铜镍合金电镀废水的体积比为(0.5～5)︰100。
优选的，步骤(1)中所述氯化钙溶液含氯化钙的质量浓度为100～200g/L；和/或所述氯化钙溶液由以下方法制备得到：将50.5～101kg氧化钙加入到700L水中，搅拌均匀，搅拌下加盐酸至溶液呈现中性，加水至1000L。
优选的，步骤(1)中所加入氯化钙在废水中的质量浓度与废水中焦磷酸钾质量浓度之比为(8～12)︰10。
优选的，步骤(2)中所述石灰乳液含氧化钙的质量浓度为50～100g/L。
优选的，步骤(3)中所述絮凝剂为质量浓度3～8g/L的型号为PAM的聚丙烯酰胺水溶液。
优选的，步骤(5)中所述氧化剂为含有效氯的质量分数为1%～3%的次氯酸钠溶液。
优选的，步骤(5)中所述氧化剂为过氧化氢质量分数为3%～10%的双氧水溶液。
优选的，步骤(5)中所述控制ORP值为：根据排放标准对COD的要求用电位计将ORP值控制在100～300mV。
优选的，步骤(1)和步骤(6)中采用稀盐酸调节pH，所述稀盐酸为氯化氢质量分数为2%～15%的盐酸。
铜镍合金电镀废水中含有焦磷酸钾、柠檬酸三钠、铜离子、镍离子、有机添加剂、及磷酸钾等成分，废水的pH一般在7～8的范围内。
在碱性条件下，亚铁离子和钙离子能与柠檬酸根生成沉淀物，利用亚铁离子与钙离子的协同效应，能够有效去除铜镍合金电镀废水中的柠檬酸配位剂。
在碱性条件下，钙离子能与焦磷酸钾反应生成焦磷酸钙沉淀，能够有效去除焦磷酸根。
在碱性条件下，在柠檬酸根和焦磷酸根被沉淀的同时，废水中的铜离子和镍离子从其配离子中释放出来生成氢氧化物等沉淀，从而有效去除铜离子和镍离子。
在pH小于9.6时，氢氧化镍不能能完全沉淀，pH大于12时氢氧化铜的溶解性增大，因此，在处理铜镍合金电镀废水的过程中，需控制pH在10～12的范围内。
在电镀过程中焦磷酸钾分解产生少量的磷酸钾，在碱性条件下，磷酸根与铜离子及镍离子反应生成磷酸铜及磷酸镍沉淀，能够有效去除磷酸钾。
用次氯酸钠溶液或双氧水作氧化剂，能够有效破坏铜镍合金电镀废水中的有机添加剂，降低废水的COD(Chemical Oxygen Demand)，当废水中COD满足电镀污染物排放标准标准要求时，不需加氧化剂降低COD。
在电镀废水处理中，分为机械搅拌和空气搅拌两种搅拌方式，本发明采用机械搅拌，原因为：机械搅拌能避免空气搅拌导致的亚铁离子能被空气氧化而失去其功能的问题。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，利用亚铁离子和钙离子的协同效应，用亚铁离子和钙离子沉淀废水中的柠檬酸配位剂，克服了传统方法破坏柠檬酸配位剂成本高昂的技术缺陷；
2、本发明的焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，废水中的焦磷酸钾和柠檬酸三钠被沉淀后，从配离子中释放出的铜离子和镍离子生成沉淀，从而有效去除这些污染物，解决了传统方法在冬季处理铜镍合金电镀废水不易达标的困难；
3、本发明的焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，能够同时去除废水中的配位剂、重金属、和磷等污染物，工艺简单，处理成本低，具有较好的市场应用前景。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照实施例对本发明进行更全面的描述，以下给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明以下实施例中所使用的设备为常规设备，主要设备和化学药剂分别如下：
铜镍合金电镀废水调节池，加料池，沉淀池，絮凝池，斜管沉降池，氧化池，中和池，板框式压滤机；
氯化亚铁溶液：质量浓度为200g/L的四水合氯化亚铁水溶液；
氯化钙溶液：含氯化钙质量浓度为150g/L；
石灰乳液：含氧化钙的质量浓度为80g/L；
絮凝剂：质量浓度为5g/L的型号为PAM的聚丙烯酰胺水溶液；
次氯酸钠溶液：含有效氯质量分数为2%的次氯酸钠溶液；
双氧水：过氧化氢质量分数为6%的双氧水；
稀盐酸：含氯化氢质量分数为8%的盐酸。
实施例1：处理含焦磷酸钾5000 mg/L的铜镍合金电镀废水
步骤一、加入氯化亚铁和氯化钙
将所述的铜镍合金电镀废水从废水调节池输送到加料池，用搅拌机搅拌池液，加盐酸调节pH至6，每吨废水中加入15L氯化亚铁溶液、和35L氯化钙溶液。
步骤二、沉淀配位剂和重金属离子
加料池中的废水流入沉淀池，用搅拌机搅拌池液，加入石灰乳液调节pH至10～12，亚铁离子与钙离子协同沉淀柠檬酸根，钙离子与焦磷酸根生成焦磷酸钙沉淀，从配离子中释放出来的铜离子和镍离子生成沉淀物、磷酸根与铜离子及镍离子生成磷酸铜及磷酸镍沉淀。
步骤三、沉淀分离
废水从沉淀池流入絮凝池，加入絮凝剂使沉淀絮凝，沉淀物聚集成大颗粒即可。废水从絮凝池流入斜管沉降池，沉淀物沉入沉降池的底部。用污泥泵将沉淀物抽入板框式压滤机，压滤，滤液流回到铜镍合金电镀废水调节池。滤渣由有资质的专业厂家进行处理。
步骤四、氧化其他有机物
斜管沉淀池中的上清液流入氧化池，加入次氯酸钠溶液，控制电位计的ORP值为200mV，氧化120min。当流入氧化池中的废水的COD原本该就达标时，可省略该步骤。
步骤五、中和处理
废水从氧化池流入中和池，搅拌池液，加稀盐酸调节pH至7～8。
步骤六、废水排放
检验处理后的铜镍合金电镀废水，满足标准后从设备出水口排出。
实施例2：处理含焦磷酸钾2000 mg/L的铜镍合金电镀废水
步骤一、加入氯化亚铁和氯化钙
将所述的铜镍合金电镀废水从废水调节池输送到加料池，用搅拌机搅拌池液，加盐酸调节pH至6，每吨废水中加入8L氯化亚铁溶液、和15L氯化钙溶液。
步骤二、沉淀配位剂和重金属离子
加料池中的废水流入沉淀池，用搅拌机搅拌池液，加入石灰乳液调节pH至10～12，亚铁离子与钙离子协同沉淀柠檬酸根，钙离子与焦磷酸根生成焦磷酸钙沉淀，从配离子中释放出来的铜离子和镍离子生成沉淀物、磷酸根与铜离子及镍离子生成磷酸铜及磷酸镍沉淀。
步骤三、沉淀分离
废水从沉淀池流入絮凝池，加入絮凝剂使沉淀絮凝，沉淀物聚集成大颗粒即可。废水从絮凝池流入斜管沉降池，沉淀物沉入沉降池的底部。用污泥泵将沉淀物抽入板框式压滤机，压滤，滤液流回到铜镍合金电镀废水调节池。滤渣由有资质的专业厂家进行处理。
步骤四、氧化其他有机物
斜管沉淀池中的上清液流入氧化池，根据COD情况加入双氧水，控制电位计的ORP值为200mV，氧化240min。
步骤五、中和处理
废水从氧化池流入中和池，搅拌池液，加稀盐酸调节pH至7～8。
步骤六、废水排放
检验处理后的铜镍合金电镀废水，满足标准后从设备出水口排出。
试验例1：亚铁离子和钙离子沉淀含羧基配位剂的协同效应
配制含五水合硫酸铜200mg/L、六水合硫酸镍200mg/L、柠檬酸200mg/L、和氨三乙酸200mg/L的待处理试液，加10%的氢氧化钠溶液使试液呈中性。
取3份待处理试液置于烧杯中，每份1L。向1号烧杯中加入无水氯化钙3g，搅拌使其溶解，在搅拌下加入氢氧化钙调节pH至11，30min后用定量滤纸过滤。向2号烧杯中加入四水合氯化亚铁3g，搅拌使其溶解，在搅拌下加入氢氧化钙调节pH至11，30min后用定量滤纸过滤。向3号烧杯中加入四水合氯化亚铁6g，搅拌使其溶解，在搅拌下加入10%的氢氧化钠溶液调节pH至11，放置30min后用定量滤纸过滤。
用原子吸收光谱法测定各滤液中的铜和镍，所得结果列于表1。
表1 用亚铁离子和钙离子沉淀含羧基配位剂的结果
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在pH为11的碱性条件下，单独使用钙离子沉淀柠檬酸和氨三乙酸，不能有效去除铜离子和镍离子，单独使用亚铁离子沉淀柠檬酸和氨三乙酸也不能有效去除铜离子和镍离子，而用亚铁离子和钙离子同时沉淀柠檬酸和氨三乙酸才能有效去除铜离子和镍离子。试验表明，亚铁离子和钙离子能与配位剂分子中的羧基发生反应生成沉淀物，并且，亚铁离子和钙离子沉淀含有羧基的配位剂具有协同效应。
试验例2：对铜镍合金电镀废水的处理结果
配制铜镍合金电镀废水，其中包含焦磷酸钾2600mg/L、柠檬酸三钠600mg/L、五水合氯化铜100mg/L、六水合氯化镍600mg/L、及磷酸钾20mg/L，加盐酸调节pH至7。
取1L所述铜镍合金电镀废水，加氯化亚铁溶液10mL和氯化钙溶液20mL，加石灰乳液调节pH至11，30min后用定量滤纸过滤。
用原子吸收光谱法测定铜和镍，所得结果列于表2。铜和镍处理结果满足GB21900-2008《电镀污染物排放标准》中表3的要求。
表2 对铜镍合金电镀废水的处理结果
处理项目 处理结果(mg/L) GB 21900-2008标准
铜 0.13 满足表3要求
镍 0.08 满足表3要求
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)调节铜镍合金电镀废水的pH至6～8，机械搅拌下，加入氯化亚铁溶液和氯化钙溶液；
(2)机械搅拌下，向经步骤(1)处理后的废水中加入石灰乳液调节pH至10～12，亚铁离子与钙离子协同沉淀废水中的柠檬酸根，钙离子与焦磷酸根生成焦磷酸钙沉淀，从配离子中释放出来的铜离子和镍离子生成沉淀物；
(3)机械搅拌下，向经步骤(2)处理后的废水中加入絮凝剂，使沉淀聚集成大颗粒后沉降；
(4)过滤，去除经步骤(3)处理后的沉淀物；
(5)当COD超出标准要求时，向经步骤(4)处理后的废水中加入氧化剂氧化其他有机物，控制ORP值，氧化90～240min；
(6)调节经步骤(5)处理后的废水的pH至6～9；
(7)检验废水处理结果，满足标准要求即可排放；
步骤(2)中所述石灰乳液含氧化钙的质量浓度为50～100g/L；
步骤(3)中所述絮凝剂为质量浓度3～8g/L的型号为PAM的聚丙烯酰胺水溶液。
2.根据权利要求1所述的焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述氯化亚铁溶液含四水合氯化亚铁的质量浓度为100～300g/L，所加入氯化亚铁溶液与铜镍合金电镀废水的体积比为(0.5～5)︰100。
3.根据权利要求1所述的焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述氯化钙溶液含氯化钙的质量浓度为100～200g/L；和/或所述氯化钙溶液由以下方法制备得到：将50.5～101kg氧化钙加入到700L水中，搅拌均匀，搅拌下加盐酸至溶液呈现中性，加水至1000L。
4.根据权利要求1所述的焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所加入氯化钙在废水中的质量浓度与废水中焦磷酸钾质量浓度之比为(8～12)︰10。
5.根据权利要求1所述的焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，其特征在于，步骤(5)中所述氧化剂为含有效氯的质量分数为1%～3%的次氯酸钠溶液。
6.根据权利要求1所述的焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，其特征在于，步骤(5)中所述氧化剂为过氧化氢质量分数为3%～10%的双氧水。
7.根据权利要求1所述的焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，其特征在于，步骤(5)中所述控制ORP值为：根据排放标准对COD的要求用电位计将ORP值控制在100～300mV。
8.根据权利要求1所述的焦磷酸盐-柠檬酸体系铜镍合金电镀废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(6)中采用稀盐酸调节pH，所述稀盐酸为氯化氢质量分数为2%～15%的盐酸。
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