CN110294553A - 一种化学镀镍废液的节能型处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于工业废水处理领域，特别涉及一种化学镀镍废液的节能型处理方法：于搅拌状态下，向废液中持续加入次氯酸钠，净化完成时停止加NaClO，并立即向废液中加入碘酸钾并分散充分，停止搅拌后对水体进行过滤，将过滤下来的沉淀物烘干或于潮湿状态下直接保存，而这样所得到的过滤后的沉淀物很大程度上保留了可直接作为次氯酸钠分解用催化剂的羟基氧化镍NiOOH。

Description

一种化学镀镍废液的节能型处理方法
技术领域
本发明属于工业废水处理领域，特别涉及一种化学镀镍废液的节能型处理方法。
背景技术
化学镀镍行业中的报废液中含有二价镍离子、次磷酸盐、亚磷酸盐、氨氮以及一些有机污染物(COD)，其中的镍虽然价格不菲，但却是一种有毒的金属资源，因此这类废液直接排放不仅导致资源的浪费，还会引起严重的镍污染，另外，磷也是引起水体富营养化的主要原因。
发明内容
本方案的化学镀镍废液处理方法主要是基于次氯酸钠与二价镍离子之间的一些化学反应而设计的：
对于二价镍离子而言，由于二价镍离子容易和废水体系中的磷、氮的化合物络合在一起而无法被氢氧根离子沉淀下来，对此，本方案通过向其中加入次氯酸钠，次氯酸钠与二价镍离子发生氧化还原反应导致镍离子脱离络合生成沉淀物羟基氧化镍，而羟基氧化镍可以作为催化剂催化次氯酸钠自行分解生成活性氧(O·)，该活性氧具有很强的氧化性，能将废水中的有机污染物充分氧化成无机物，这里，次氯酸钠所涉及到的化学反应为：
NaClO+2Ni2++4OH-＝2NiOOH+NaCl+H2O
NaClO＝NaCl+O·(NiOOH为此反应的催化剂)，
羟基氧化镍NiOOH并不十分稳定，等到对水体中的有机污染物去除完成后，停止向水体中继续加入次氯酸钠NaClO，而此时水体中的羟基氧化镍NiOOH便会重新转化为二价镍：2NiOOH+H2O＝2Ni2++4OH-+O·，此时只要再将水体的pH值调节为10后，可以使水体中的二价镍离子被沉淀下来：Ni2++2OH-＝Ni(OH)2，并过滤分离出去，即得到净化后的水体。
但是，正如上文所述，羟基氧化镍NiOOH是一种能够催化NaClO分解释放活性氧的十分理想的催化剂，对于有机污染废水的净化具有重要意义，而按照上一段的反应，一旦停止注入NaClO后，羟基氧化镍NiOOH便会发生转化生成二价镍离子乃至氢氧化镍Ni(OH)2，失去了催化作用。因此如果能够保持NiOOH被过滤出来时基本不发生化学变化，那就可以直接投加到其他的有机污染水体中，并及时配合注入NaClO进行净化处理，从而实现NiOOH的重复使用，大大节约了该催化剂的用量或“将过滤出来的氢氧化镍Ni(OH)2再次转化成NiOOH”的工序。
对此，本方案中提供了一种化学镀镍废液的节能型处理方法，于搅拌状态下，向废水中持续加入次氯酸钠溶液，次氯酸钠逐渐与水体中络合态的二价镍离子发生反应生成羟基氧化镍(NaClO+2Ni2++4OH-＝2NiOOH+NaCl+H2O)，从而将二价镍离子沉淀出来，在搅拌作用下，生成的羟基氧化镍沉淀悬浮分散在水体中；另一方面，加入的次氯酸钠在羟基氧化镍的催化作用下生成活性氧(NaClO＝NaCl+O·)，依靠其强氧化性将废水中的有机污染氧化成无机物，
对于氨氮而言，次氯酸钠的加入可以将氨氮转化为氮气或硝酸根，
3NaClO+2NH3＝N2+3NaCl+3H2O
4NaClO+NH3＝HNO3+4NaCl+H2O
对于次磷酸盐、亚磷酸盐而言，次氯酸钠可以将其转化为+5价的磷，这样使磷的毒性大大降低了，
H2PO2 1-+2NaClO＝2NaCl+H2PO4 1-
HPO3 2-+NaClO＝NaCl+HPO4 2-
待水体中的有机污染物被除去或有机污染浓度下降至不再降低时，停止注入NaClO，向水体中加入碘酸钾并分散充分，停止搅拌后对水体进行过滤，将过滤下来的沉淀物烘干或于潮湿状态下直接保存，以便下次使用，
其中，化学镀镍废水中含有二价镍离子、次磷酸盐、亚磷酸盐、氨氮以及一些有机污染物COD，二价镍离子与含磷化合物、含氮化合物形成络合态(主要是与氨氮形成镍氨络合物)分散在水体中。
具体实施方式
实施例1
(1)将镍元素质量浓度为4.87g/L(基本以二价镍存在)、次磷酸盐和亚磷酸盐以两者中总磷元素的质量浓度计为17.25g/L、氨氮以NH3的质量浓度计为14.08g/L、COD质量浓度为73.27g/L的化学镀镍废水20m3作为待处理废水，在25℃的搅拌状态下，先将氢氧化钠分散在该废水中调节该废水的pH为10，再向该废水中持续加入溶质质量分数为10％的次氯酸钠水溶液，加入速率为100L/分钟，持续注入该次氯酸钠水溶液总计344分钟至废水的ORP达到600mV，并投入氢氧化钠调节水体的pH为10；
(2)停加次氯酸钠水溶液后仍保持上述搅拌状态，并立即向废水体系中一次性加入碘酸钾25Kg，碘酸钾于搅拌状态下于废水体系中分散充分，停止搅拌后进行过滤分离，从停加次氯酸钠水溶液到过滤完成之间间隔了30分钟，将过滤出的固态物于50℃下充分烘干后得到固体物的重量为152.3Kg，
而过滤后的滤液(或者说是处理后的废水)中，镍元素质量浓度为0.2mg/L、次磷酸盐和亚磷酸盐以两者中总磷元素的质量浓度计为0.3mg/L、氨氮以NH3的质量浓度计为0.2mg/L、COD质量浓度为407mg/L，废水得到了明显的净化。
实施例2
相比于实施例1，仅延长了“停加次氯酸钠水溶液”至“过滤完成”之间的持续时间：
(1)同实施例1；
(2)停加次氯酸钠水溶液后仍保持上述搅拌状态，并立即向废水体系中一次性加入碘酸钾25Kg，碘酸钾于搅拌状态下于废水体系中分散充分，停止搅拌后进行过滤分离，从停加次氯酸钠水溶液到过滤完成之间间隔了60分钟，将过滤出的固态物于50℃下充分烘干后得到固体物的重量为152.4Kg，
而过滤后的滤液(或者说是处理后的废水)中，镍元素质量浓度为0.2mg/L、次磷酸盐和亚磷酸盐以两者中总磷元素的质量浓度计为0.3mg/L、氨氮以NH3的质量浓度计为0.2mg/L、COD质量浓度为401mg/L，废水得到了明显的净化。
对比实施例1
(1)同实施例1；
(2)停加次氯酸钠水溶液，再停止搅拌后进行过滤分离，过滤分离操作同实施例1，从停加次氯酸钠水溶液到过滤完成之间间隔了30分钟，将过滤出的固态物于50℃下充分烘干后得到固体物的重量为153.6Kg，
而过滤后的滤液(或者说是处理后的废水)中，镍元素质量浓度为0.4mg/L、次磷酸盐和亚磷酸盐以两者中总磷元素的质量浓度计为0.19mg/L、氨氮以NH3的质量浓度计为0.32mg/L、COD质量浓度为382mg/L，废水得到了明显的净化。
对比实施例2
取部分对比实施例1步骤(2)中得到的固体物按2.8g/L的浓度(即实施例1中固体物被过滤出来之前分散于加完次氯酸钠水溶液后的废水体系中的浓度)分散于浓度为0.46g/L(即实施例1中碘酸钾分散于加完次氯酸钠水溶液后的废水体系中的浓度)的碘酸钾水溶液中，搅拌分散充分后进行过滤，将过滤所得的固体物于50℃下充分烘干。
分别重新利用上述实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2中过滤、干燥后得到的固体物配合次氯酸钠水溶液对同一标准的有机污染废水进行净化处理，各净化实验的操作一致：
待处理的有机污染废水为COD质量浓度为80g/L的印染废水，向该废水中一次性添加溶质质量分数为10％的次氯酸钠水溶液并混合充分，次氯酸钠水溶液与印染废水的体积比为1：1，再于搅拌状态下，将固体物按1.8g/L的浓度一次性加入到上述所得的加有次氯酸钠水溶液的印染废水中，加入固体物后持续搅拌30分钟，过滤，对所得滤液进行检测：
使用上述实施例1得到的固体物配合次氯酸钠水溶液净化处理后的印染废水中，COD质量浓度下降至953mg/L；
使用上述实施例2得到的固体物配合次氯酸钠水溶液净化处理后的印染废水中，COD质量浓度下降至990mg/L；
使用上述对比实施例1得到的固体物配合次氯酸钠水溶液净化处理后的印染废水中，COD质量浓度下降至21.8g/L；
使用上述对比实施例2得到的固体物配合次氯酸钠水溶液净化处理后的印染废水中，COD质量浓度下降至20.5g/L。
上述各实施例、对比实施例的步骤(1)中，次氯酸钠与废液中的二价镍离子发生氧化还原反应得到羟基氧化镍：NaClO+2Ni2++4OH-＝2NiOOH+NaCl+H2O，羟基氧化镍NiOOH作为催化剂再促使后续注入的次氯酸钠快速分解：NaClO＝NaCl+O·，生成活性氧(O·)具有很强的氧化性，对废水中的有机污染物、次磷酸盐、亚磷酸盐、氨氮进行氧化净化，降低废液的毒性，
而如前文所述，羟基氧化镍NiOOH并不稳定，停止向水体中继续加次氯酸钠NaClO后，水体中的羟基氧化镍NiOOH便重新转化为二价镍：2NiOOH+H2O＝2Ni2++4OH-+O·，二价镍离子再与氢氧根离子结合沉淀，
但上述实施例1和实施例2中，刚停加次氯酸钠便立即向废水体系中加入碘酸钾，碘酸钾溶解在废水中，而羟基氧化镍NiOOH固体物在溶解有碘酸钾的水环境中存在长达30分钟乃至60分钟后，将该固体物过滤出来重新用作促使次氯酸钠分解产生活性氧的催化剂时，依然能够对含有机污染的印染废水产生十分理想的净化效果，这说明：碘酸钾的存在很大程度上抑制了停加次氯酸钠后羟基氧化镍NiOOH于水体中向二价镍的转化，从而保留了催化作用，过滤出来后可直接重新利用；
而对比实施例1和对比实施例2中，最终过滤出来的固体物大幅丧失了催化功能，即将该固体物投入印染废水后，导致同等条件下的次氯酸钠对印染废水中有机污染物的去除效果明显下降了。这是因为，停加次氯酸钠水溶液后，直到将固体沉淀物从水体中过滤出来并干燥，这段时间内固体物羟基氧化镍NiOOH始终与水存在接触，而水环境中又没有碘酸钾的抑制干预，导致该期间沉淀物中有大量的羟基氧化镍NiOOH被还原成二价镍：2NiOOH+H2O＝2Ni2++4OH-+O·，二价镍离子与氢氧根离子结合生成的氢氧化镍虽然也存在于固体物中，但却没有了羟基氧化镍NiOOH对次氯酸钠的催化作用；将该固体物投入到分散有次氯酸钠的印染废水中，导致次氯酸钠中相当一部分先与氢氧化镍反应将其转化为羟基氧化镍NiOOH：NaClO+2Ni(OH)2＝2NiOOH+NaCl+H2O，剩余的次氯酸钠才是释放出活性氧对印染废水中的COD降解，综合来看，用于释放活性氧降解COD的次氯酸钠的量明显减少了，对印染废水的净化效果也就随之下降了。
综上：实际的净化或生产中，从“停加次氯酸钠”至“水体中的沉淀物被过滤出来并干燥”之间必然是存在一段时间的，而且(过滤操作不变的前提下)废水的处理量越大，该段时间间隔也会越长，这段时间内固体物沉淀会不可避免地与水相接触，这就导致了该时间段内固体物中的羟基氧化镍NiOOH会持续地被转化为二价镍，逐渐失去对次氯酸钠的催化作用。而本方案中通过于水环境中添加碘酸钾较好地抑制了这一现象的发生，使过滤出的固体沉淀在下一次净化操作时，可作为次氯酸钠分解催化剂直接加入水体中，无需再经过再生或改性。

Claims (3)

1.一种化学镀镍废液的节能型处理方法，其特征在于：所述的方法为，于搅拌状态下，向所述废液中持续加入次氯酸钠，净化完成时停止加NaClO，并立即向所述废液中加入碘酸钾并分散充分，停止搅拌后对水体进行过滤，将过滤下来的沉淀物烘干或于潮湿状态下直接保存。
2.如权利要求1所述的化学镀镍废液的节能型处理方法，其特征在于：所述的化学镀镍废液中含有二价镍离子、次磷酸盐、亚磷酸盐、氨氮以及有机污染物COD。
3.如权利要求1所述的化学镀镍废液的节能型处理方法，其特征在于：碘酸钾分散于加完次氯酸钠后的废液中的浓度为0.3～0.7g/L。
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