CN112759115A

CN112759115A - 一种化学镀镍废槽液的处理方法和装置

Info

Publication number: CN112759115A
Application number: CN202011494112.9A
Authority: CN
Inventors: 张勇; 何佳颖
Original assignee: Nanjing Normal University
Current assignee: Nanjing University; Nanjing Normal University
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-05-07

Abstract

本发明属环境工程技术领域，公开了一种化学镀镍废槽液的处理方法，包括氧化‑化学沉淀预处理和正渗透浓缩处理两个工序，具体步骤如下：氧化‑化学沉淀预处理工序是向废槽液中加入过氧化氢氧化，振荡，然后加入氧化钙振荡，静置，再加入聚合氯化铝絮凝，搅拌，沉降，得到上清液；正渗透浓缩镀镍废槽液工序，是运用正渗透膜系统将上述工序得到的上清液进一步浓缩，本发明还公开了该化学镀镍废槽液的处理装置，包括氧化池、沉淀反应池、絮凝反应池和正渗透膜分离系统，经本发明所提供工艺处理化学镀镍废槽液，有效减少磷、镍、TOC等污染物的含量，处理后废槽液浓缩为原来的40%‑45%，能耗较低、结构简单、操作方便，可以实现危废减量化。

Description

一种化学镀镍废槽液的处理方法和装置

技术领域

本发明涉及化学镀镍废液的浓缩处理技术领域，特别涉及一种化学沉淀法和正渗透膜分离技术结合来浓缩处理化学镀镍废槽液的方法和装置。

背景技术

化学镀镍是指在高温条件下，镍离子通过化学处理，活化后，在镀件表面通过自催化还原作用沉积下来，从而形成镍镀层。化学镀镍具有不需要外加电源、镀层均匀且镀覆部件不受尺寸限制等优点，因此广泛应用于航空航天、汽车工业和化学工业等领域。

但由于化学镀镍溶液本身的还原反应性质，导致反应过程中产生亚磷酸盐和硫酸盐的积累，使得镀液老化，导致镀液部分或全部报废，产生大量的镀镍废槽液。废液中含有大量具有还原性的次磷酸盐和亚磷酸盐，以及各种稳定剂、缓冲剂和络合剂，生化需氧量低和生物降解性差，较难处理。电镀企业需委托专门的危废处理机构进行处理，一般的工业废水每吨处理费用在几元到几十元之间，但危废处理费用每吨可达到3000～5000元，大大加重了企业的负担。如若电镀企业能在委托前，进行简单的处理，将危废减量，则可减少处置费用，减轻企业负担。

目前常规的废槽液处理方法主要有，化学沉淀法、电解法、催化还原法、电化学法、电渗析法、氧化法等。在这些方法中，最常用的是化学沉淀法。化学沉淀法的优点是工艺比较成熟，操作费用较低，如中国发明专利CN201910022464.5公开了一种化学镀镍废液处理方法，其通过调节化学镀镍废液的pH至酸性、氧化絮凝、固液分离、压缩污泥、对上清液加入碱性溶液沉淀除镍、再加入氧化钙进行除磷，即可使上清液达到废水排放标准。正渗透膜分离技术作为近年来发展起来的一种渗透压驱动的新型膜分离技术，无需外加压力，能耗低，且污染后的膜易清洗，使用寿命长，运行成本低，目前已应用于食品、医药、精细化工等特种物料分离生产工艺和垃圾渗滤液、工业难降解废水等工艺，具有显著的技术优势和经济效益，如中国发明专利CN201610968267.9公开了一种电镀镍废液及镀镍洗涤废水处理的方法，其依靠渗透压差在常温、常压下实现对处理液的浓缩处理，避免了化学处理带来的二次污染，操作简单、能耗低且设备投资费用低。此外，以上任何一种单一的方法都很难达到理想的浓缩效果。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种利用化学沉淀法和正渗透膜分离技术联用浓缩化学镀镍废槽液的方法。首先利用沉淀法，降低高渗废槽液渗透压，使浓缩成为可能，然后利用正渗透膜分离技术进行浓缩处理。该方法不仅可以减少污泥量，大大缩减需要处理的废槽液的量，而且成本低、流程短、效率高。本发明的另一个目的是提供一种化学镀镍废槽液的处理装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种化学镀镍废槽液的处理方法，具体包括以下步骤：

（1）氧化-化学沉淀预处理：向废槽液中加入过氧化氢溶液氧化，振荡，然后加入氧化钙，振荡，静置，反应沉淀，再加入聚合氯化铝絮凝，搅拌，沉降，过滤，得到上清液；

（2）正渗透浓缩镀镍废槽液：运用正渗透膜分离系统，利用正渗透膜装置两侧的渗透压差作为驱动力，阻隔上清液侧除水分子以外的其他物质通过正渗透膜，上清液的水分子透过正渗透膜进入汲取液内，此时上清液内的水分随装置运行逐渐减少，最终将步骤（1）得到的上清液浓缩至原来的40%-45%。

进一步具体的，步骤（1）中，所述过氧化氢溶液的质量分数为30%，投加量为每升废槽液20mL，加入过氧化氢溶液氧化后的振荡时间为60min-70min。

进一步具体的，步骤（1）中，所述氧化钙的投加量为70g/L，加入氧化钙后的振荡时间为30min-40min，静置时间为60min。

进一步具体的，步骤（1）中，所述聚合氯化铝的投加量为100mg/L，搅拌时间为2min。

进一步具体的，步骤（2）中，所述汲取液为氯化钠溶液，初始浓度为4M。

进一步具体的，步骤（2）中，所述正渗透膜选用水通道蛋白膜，其中水通量为1-8L/(m²·h)。

一种化学镀镍废槽液的处理装置，包括氧化池、沉淀反应池、絮凝反应池和正渗透膜分离系统，其中氧化池顶端接有双氧水储槽，沉淀反应池接有自动加药装置，絮凝反应池设有絮凝分析仪和自动加药装置，正渗透膜分离系统包含原料液槽、正渗透膜装置、汲取液槽和汲取液自动补充装置；所述双氧水储槽通过管线和设置在管线上的阀门、流量计和自吸增压泵与氧化池相连；所述絮凝分析仪通过取水管从絮凝反应池中汲取水样用于分析，所述絮凝分析仪与加药装置通过有线或者无线通信耦接，控制加药量，絮凝后的化学镀镍废液从反应池顶部出口送入正渗透膜分离系统；所述原料液槽通过泵与流量计流经正渗透膜装置支撑层，通过另一管道再回到原料液槽，循环浓缩；所述汲取液槽通过泵与流量计流经正渗透膜装置活性层表面，通过另一管道再回到汲取液槽，循环将原料液浓缩；所述汲取液自动投加装置包含氯化钠储液罐和氯化钠自动投加装置，通过自吸增压泵和管道将氯化钠储液罐和汲取液槽连接；所述氯化钠储液罐和氯化钠自动投加装置通过有线或者无线通信耦接，根据指示器信号变化，向氯化钠储液罐中补充氯化钠，控制氯化钠浓度恒定。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：（1）本发明通过简单氧化沉淀预处理，减少化学镀镍废槽液中磷、镍、TOC等污染物的含量，有效降低废槽液的渗透压，有利于进一步减量处理；（2）本发明采用正渗透膜分离技术处理难降解的高浓度废液，能够实现危废减量化；（3）本发明采用氧化沉淀预处理和正渗透膜技术联用，能耗较低、结构简单、操作方便且正渗透膜易清洗。

附图说明

图1为本发明的化学镀镍废槽液处理方法流程图；

图2为本发明的氧化-化学沉淀预处理系统的结构示意图；

图3为本发明的正渗透膜分离浓缩废槽液系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体方案做进一步说明。

如图2至3所示，本发明的一种化学镀镍废槽液的处理装置，包括氧化池、沉淀反应池、絮凝反应池和正渗透膜分离系统，其中氧化池顶端接有双氧水储槽，沉淀反应池接有自动加药装置，絮凝反应池设有絮凝分析仪和自动加药装置，正渗透膜分离系统包含原料液槽、正渗透膜装置、汲取液槽和汲取液自动补充装置；所述双氧水储槽通过管线和设置在管线上的阀门、流量计和自吸增压泵与氧化池相连；所述絮凝分析仪通过取水管从絮凝反应池中汲取水样用于分析，所述絮凝分析仪与加药装置通过有线或者无线通信耦接，控制加药量，絮凝后的化学镀镍废液从反应池顶部出口送入正渗透膜分离系统；所述原料液槽通过泵与流量计流经正渗透膜装置支撑层，通过另一管道再回到原料液槽，循环浓缩；所述汲取液槽通过泵与流量计流经正渗透膜装置活性层表面，通过另一管道再回到汲取液槽，循环将原料液浓缩；所述汲取液自动投加装置包含氯化钠储液罐和氯化钠自动投加装置，通过自吸增压泵和管道将氯化钠储液罐和汲取液槽连接；所述氯化钠储液罐和氯化钠自动投加装置通过有线或者无线通信耦接，根据指示器信号变化，向氯化钠储液罐中补充氯化钠，控制氯化钠浓度恒定。

如图1所示，本发明的化学镀镍废槽液处理方法主要分为两个工序：氧化-化学沉淀预处理工序和正渗透膜分离浓缩工序。

实施例1

化学镀镍槽液经过一段时间工作后，会有老化失活的现象，无法继续工作，需要进行报废处理。此时废液中镍的含量可达到6-7g/L，而且磷和COD的含量也很高。

（1）氧化-化学沉淀预处理，如图2所示，步骤如下：

①将失活的槽液置于氧化池中，每升废槽液缓慢添加20mL质量分数为30%的过氧化氢溶液，氧化池中安装有机械搅拌设施，启动搅拌装置，加盖搅拌1h。

②氧化后的废槽液进入沉淀反应池中，每升废水投加70g氧化钙，搅拌30min-40min。

③进入絮凝反应池，投加聚合氯化铝，投加量为100mg/L，快速搅拌两分钟。

④进行固液分离，分离后上清液进行下个处理工序。

处理结果数据如表1所示：

样名	总磷（g/L）	TOC（g/L）	镍（g/L）
				废槽液	31.18	21.3	6.65
预处理后的废槽液	7.42	15.3	4.23

由表1可知，经预处理后的废槽液总磷，TOC和镍的含量均有所降低。

（2）正渗透浓缩废槽液，如图3所示，步骤如下：

①将处理后的上清液通入至正渗透膜装置一侧的原料液槽中，正渗透膜装置另一侧为存有4M氯化钠的汲取液槽。

②采用原料液循环泵和汲取液循环泵，将处理后的上清液和汲取液分别送至正渗透膜两侧，正渗透膜选用水通道蛋白膜，此时汲取液的渗透压高于原料液测，正渗透膜装置的两侧出现渗透压差，采用该渗透压差作为驱动力，使用正渗透膜阻隔原料液侧除水分子以外的其他物质通过，原料液的水分子透过正渗透膜进入汲取液内，此时原料液内的水分随装置运行逐渐减少，而通过氯化钠自动投加装置，使氯化钠的浓度始终维持在4M。

处理结果如下：

系统运行50h，最高通量可达到8L/（m²·h），最终废槽液可浓缩至原来的40%-45%。

对比例1

正渗透直接浓缩废槽液，与实施例1相比，除了没有氧化-化学沉淀预处理这一步，其它条件一样。

处理结果如下：

两侧溶液达到平衡时，废槽液仅浓缩至原来的80%-85%。

综上，通过上述方法与系统的使用，只需将废槽液进行简单的预处理，然后进入正渗透膜分离系统中运行即可实现危废减量化，减少能耗，降低成本；同时汲取液可以重复使用，节省试剂投加；该系统经定期膜清洗，可以连续使用较为简单方便，提高处理效率。

Claims

1.一种化学镀镍废槽液的处理方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种化学镀镍废槽液的处理方法，其特征在于：步骤（1）中，所述过氧化氢溶液的质量分数为30%，投加量为每升废槽液20mL，加入过氧化氢溶液氧化后的振荡时间为60min-70min。

3.根据权利要求1所述的一种化学镀镍废槽液的处理方法，其特征在于：步骤（1）中，所述氧化钙的投加量为70g/L，加入氧化钙后的振荡时间为30min-40min，静置时间为60min。

4.根据权利要求1所述的一种化学镀镍废槽液的处理方法，其特征在于：步骤（1）中，所述聚合氯化铝的投加量为100mg/L，搅拌时间为2min。

5.根据权利要求1所述的一种化学镀镍废槽液的处理方法，其特征在于：步骤（2）中，所述汲取液为氯化钠溶液，初始浓度为4M。

6.根据权利要求1所述的一种化学镀镍废槽液的处理方法，其特征在于：步骤（2）中，所述正渗透膜选用水通道蛋白膜，其中水通量为1-8L/(m²·h)。

7.权利要求1所述的一种化学镀镍废槽液的处理装置，其特征在于：包括氧化池、沉淀反应池、絮凝反应池和正渗透膜分离系统，其中氧化池顶端接有双氧水储槽，沉淀反应池接有自动加药装置，絮凝反应池设有絮凝分析仪和自动加药装置，正渗透膜分离系统包含原料液槽、正渗透膜装置、汲取液槽和汲取液自动补充装置；所述双氧水储槽通过管线和设置在管线上的阀门、流量计和自吸增压泵与氧化池相连；所述絮凝分析仪通过取水管从絮凝反应池中汲取水样用于分析，所述絮凝分析仪与加药装置通过有线或者无线通信耦接，控制加药量，絮凝后的化学镀镍废液从反应池顶部出口送入正渗透膜分离系统；所述原料液槽通过泵与流量计流经正渗透膜装置支撑层，通过另一管道再回到原料液槽，循环浓缩；所述汲取液槽通过泵与流量计流经正渗透膜装置活性层表面，通过另一管道再回到汲取液槽，循环将原料液浓缩；所述汲取液自动投加装置包含氯化钠储液罐和氯化钠自动投加装置，通过自吸增压泵和管道将氯化钠储液罐和汲取液槽连接；所述氯化钠储液罐和氯化钠自动投加装置通过有线或者无线通信耦接，根据指示器信号变化，向氯化钠储液罐中补充氯化钠，控制氯化钠浓度恒定。