CN207002497U - 从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的装置 - Google Patents
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Abstract
一种设备投入少、工艺流程简单且无污染排放的从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的装置。其通过电解工艺提取该废液中的镍。所采用的电解槽中的阴极为环绕阳极设置且为内外两层呈筒形的钛网篮，该钛网篮的底部为闭合结构，在该钛网篮内填充有呈三维空间网络结构且具大比表面积的球状铁丝，以在阴极生成的金属镍作为引发剂，引发废水中99.8％的镍离子在阴极上持续还原成金属镍，之后，再将沉积在阴极上的镍金属回收再用。其特点是：不添加有毒且污染环境的引发剂；通过电解与催化相结合达到简便、高效、快速的从废水中回收镍，降低处理成本；反应时间短，即可使废液中99.8％的金属镍沉积在阴极上，无镍泥产生，绿色环保。
Description
技术领域
本实用新型属于工业废弃物资源回收的领域，特别涉及一种从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的方法及所用装置。
背景技术
化学镀镍技术是近几年来发展较快的表面处理技术，随着应用范围和生产规模的不断扩大，产生的化学废液也越来越多，而现有技术中对该类废液往往处理不彻底，由此给环境带来越来越严重的污染。
化学镀镍溶液使用一段时间后，由于其中亚磷酸盐等副产物的积累，导致镀镍溶液老化，而老化后的镀镍溶液可使被镀件的镀层性能下降，因此，老化后的镀镍溶液即被认定为化学镀镍废液而进入废水处理环节。
通常，化学镀镍废液中含有4000-10000mg/L的镍，COD(化学耗氧量)为 40000-70000mg/L，总磷在20000-40000mg/L。
含镍废水中的重金属镍元素对生态环境、人体健康会造成严重危害(镍金属有毒，会影响人类的健康，对水环境下生存的生物毒害作用也很明显，而且很难在自然状态下降解为无害物质)，若将其直接排放会严重影响我们的环境，同时，也会造成镍资源浪费(镍在机械工业、电子工业以及飞机制造业中广泛应用，我国的镍金属储备量不多，属于战略金属资源，在我国的发展中需求量比较大)。目前，将含镍废水资源化和无害化处理已经成为环保行业极为重要的研究领域。
当前国内外处理化学镀镍废水的方法总体上可分为化学法和物理法，主要有化学沉淀法、离子交换树脂法、溶剂萃取法、吸附法、膜分离技术等。这些方法都以水污染控制为目的，不能够实现镍的资源化，同时镍的处理不达标。
综上，现有处理方式基本上是混凝沉淀变成含镍污泥，资源没有得到有效回收和再利用，还形成二次污染，浪费严重，因此从含镍废水中高效率回收其中的金属资源十分重要。现有的镀镍废水处理技术大部分不能达标排放且排放会污染环境。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种设备投入少、工艺流程简单且无污染排放的从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的方法及所用装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
本实用新型的从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的方法，所述化学镀镍废液中镍含量在4000-10000ppm，COD为40000-70000ppm，总磷20000-40000ppm，按以下步骤回收其中的镍；
1)利用收集槽收集化学镀镍废液；
2)将收集槽中的化学镀镍废液泵入底部接有压缩空气的1#反应池；
3)向1#反应池中添加碱，将废水pH值调节至7-8之间，同时添加催化还原剂，以转速为300-500r/min的速度进行搅拌；
4)之后，将1#反应池中搅拌均匀的废水泵入2#反应池中加热至对镀件进行正常电镀时的镀液对应的温度；
5)待2#反应池中的废水达到设定温度后，将该废水泵入电解槽中进行电解反应，该电解槽中的阴极为环绕阳极设置且为内外两层呈筒形的钛网篮，该钛网篮的底部为闭合结构，在该钛网篮内填充有呈三维空间网络结构且具大比表面积的球状铁丝；
6)以在阴极生成的金属镍作为引发剂，引发废水中99.8％的镍离子在阴极上持续还原成金属镍；
7)将沉积在阴极上的镍金属回收再用；
8)将电解催化反应后的冷却液通过离子交换系统，使该冷却液中的残余镍离子再次被吸附；
9)将含镍小于0.1ppm的达标废水正常排放。
所述催化还原剂为硼氢化钠、水合肼和乙二胺的混合物,其中硼氢化钠为 2-6g/L,水合肼为20-30ml/L，乙二胺为15-35g/L，其余为水，催化剂用量为 5-15ml/L。
所述电解反应采用的电流密度为100A/m2-400A/m2，阳极与阴极之间的距离为2-5cm，电解催化反应时间30-60min。
所述镀液对应的温度在80-90℃。
所述离子交换系统中采用的树脂为选择性螯合离子交换树脂，其流速为 15-20BV/h。
本实用新型的从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的装置，依次包括收集化学镀镍废液的收集槽、多个反应池、电解槽和离子交换系统，其特征在于：所述电解槽的阳极为二氧化铅涂层钛所制，其阴极为环绕阳极设置的钛网篮，该钛网篮为内外两层同轴设置的中空筒，中空筒的断面形状可以为圆形、正方形或椭圆形，中空筒的筒壁为网状，内层筒与外层筒的底端连为一体且呈闭合结构，在内层筒与外层筒之间填充有呈三维空间网络结构且具大比表面积的球状铁丝。
本实用新型的装置中，所述电解槽中的阴极与阳极之间的距离为2-5cm，电解反应采用的电流密度为100A/m2-400A/m2。
本实用新型的装置中，所述反应池分别为依次设置于电解槽流程之前的1# 反应池和2#反应池，其中，
1#反应池用于将泵入其中的化学镀镍废液的pH值调节至7-8之间，同时加入催化还原剂进行搅拌；
2#反应池中用于对从1#反应池泵入其中的化学镀镍废液进行加热，加热温度为镀件正常电镀时的镀液对应的工作温度，在其底部或侧壁设有加热装置。
本实用新型的装置中，在1#反应池的底部设有压缩空气入口，在该入口上设有多个曝气盘，所述压缩空气的压力在0.1-0.2MPa；在2#反应池设置有耐腐蚀的pH计和温控探头。
本实用新型采用电解方法对化学镀镍废液中的金属镍进行回收，使其具有以下特点：
1)不添加有毒且污染环境的引发剂，通过电解的方式生成的金属镍作为引发剂，引发化学镀镍废液中的镍自发反应。
2)通过电解与催化相结合的处理方式，达到简便、高效、快速的从化学镀镍废水中回收镍资源的目的，降低处理成本。
3)反应时间短，在极短的30-60min时间内，使废液中99.8％的金属镍沉积在阴极上，无镍泥产生，绿色环保。整个回收过程易于操作控制且安全。
附图说明
图1为本实用新型的回收镍的工艺流程和所用装置的方框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的方法按以步骤进行：
1、利用收集槽收集化学镀镍废液。
该镀镍废液中镍的含量在4000-10000ppm，COD为40000-70000ppm，总磷 20000-40000ppm。
2、将收集槽中的化学镀镍废液泵入1#反应池，在该反应池的底部接入压缩空气并与多个曝气盘相接，压缩空气的压力在0.1-0.2MPa，通入压缩空气的目的是为了使废液混合均匀。
3、与此同时，向1#反应池中添加碱，将该1#反应池中的废液的pH值调节至7-8的弱碱状态，再向该反应池中添加催化还原剂，催化还原剂选用硼氢化钠、水合肼和乙二胺的混合物,其中，硼氢化钠2-6g/L,水合肼20-30ml/L，乙二胺15-35g/L，催化剂用量为5-15ml/L，以转速为300-500r/min的速度进行搅拌。
上述弱碱状态有利于之后在电解过程中，提高金属镍在阴极的沉积效率。因为，若pH值过低，则会使阴极析氢副反应严重，导致电流效率下降；若pH 值过高，废液中容易形成氢氧化镍，不利于金属镍的还原，同时过高的pH值还会造成催化还原剂的分解。
4、将1#反应池中的废水泵入2#反应池，对其中的废液进行加热，可以通过在该反应池的底部或侧壁上设置加热器实现加热。在反应池中安装耐腐蚀pH 计探头和温控探头，以实现对该反应池中废液实时监控。
将该反应池中的废液加热至80-90℃，该温度为对镀件进行正常电镀时的镀液对应的工作温度。
将废液温度设置为与化学镀镍时的镀液的工作温度一致，有利于镍在引发剂和还原剂的作用下，加快催化还原反应。
5、将2#反应釜中达到温度的废液泵入电解槽中电解。
该电解槽的阳极为二氧化铅涂层钛所制，其阴极为环绕阳极设置的钛网篮，该钛网篮为内外两层同轴设置的中空筒，中空筒的断面形状可以为圆形、正方形或椭圆形，中空筒的筒壁为网状，内层筒与外层筒的底端连为一体呈闭合结构，在内层筒与外层筒之间填充有呈三维空间网络结构的球状铁丝，该球状铁丝具有无限大比表面积，为镍沉积提供了无限多的沉积位点。电解时的电流密度为100A/m2-400A/m2，阴极与阳极之间距离设置为2-5cm，保持80-90℃的温度，电解催化反应时间30-60min。
通过电解，在阴极生成金属镍，由初始生成的金属镍充当引发剂，引发废水中其它镍离子在阴极上持续还原生成金属镍。
电解过程：
阳极：H20＝4H++02+4e Eo＝1.229V
阴极：Ni2++2e＝Ni Eo＝0.25V
2H++2e＝H2Eo＝0V
催化还原过程：R+Ni2++OH-＝Ni
6、经过处理后99.9％的镍沉积在阴极上，将阴极洗涤、烘干，对金属镍进行二次利用。
7、将电解催化反应后的冷却液通过离子交换系统，使化学镀镍废水中的残余的镍被吸附，废水中镍达到排放要求(Ni<0.1ppm)。
所述离子交换系统中树脂为选择性螯合离子交换树脂，流速为：15-20BV/h。
本实用新型的从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的方法采用的装置如下：
依次包括收集化学镀镍废液的收集槽、1#反应池、2#反应池、电解槽和离子交换系统。
各实施例参见如下表1
表1：实施例1－5的参数
Claims (4)
1.一种从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的装置，依次包括收集化学镀镍废液的收集槽、多个反应池、电解槽和离子交换系统，其特征在于：所述电解槽的阳极为二氧化铅涂层钛所制，其阴极为环绕阳极设置的钛网篮，该钛网篮为内外两层同轴设置的中空筒，中空筒的断面形状可以为圆形、正方形或椭圆形，中空筒的筒壁为网状，内层筒与外层筒的底端连为一体且呈闭合结构，在内层筒与外层筒之间填充有呈三维空间网络结构且具大比表面积的球状铁丝。
2.根据权利要求1所述的从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的装置，其特征在于：所述电解槽中的阴极与阳极之间的距离为2-5cm，电解反应采用的电流密度为100A/m2-400A/m2。
3.根据权利要求2所述的从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的装置，其特征在于：所述反应池分别为依次设置于电解槽流程之前的1#反应池和2#反应池，其中，
1#反应池用于将泵入其中的化学镀镍废液的pH值调节至7-8之间，同时加入催化还原剂进行搅拌；
2#反应池中用于对从1#反应池泵入其中的化学镀镍废液进行加热，加热温度为镀件正常电镀时的镀液对应的工作温度，在其底部或侧壁设有加热装置。
4.根据权利要求3所述的从化学镀镍废液中快速、高效回收镍的装置，其特征在于：在1#反应池的底部设有压缩空气入口，在该入口上设有多个曝气盘，所述压缩空气的压力在0.1-0.2MPa；在2#反应池设置有耐腐蚀的pH计和温控探头。
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