JP6114903B2

JP6114903B2 - ニッケルめっき排水の再生方法及び再生装置

Info

Publication number: JP6114903B2
Application number: JP2012228237A
Authority: JP
Inventors: 弘毅古賀; 森　浩一; 浩一森; 徹砂場
Original assignee: Fukuoka Prefectural Government
Current assignee: Fukuoka Prefectural Government
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2032-10-15
Also published as: JP2014080648A

Description

本発明は、ニッケルめっきを行った後に発生するニッケルめっき排水の再生（工場内リサイクル）方法及びこれに用いる再生（リサイクル）装置に関する。

一般にめっき工場では、ワークに付着しためっき液の持ち出しにより、投入金属量の一部が排水となり、ニッケル原料に関するロスコストが高い。また、ニッケルめっき排水中のニッケルは、無害化処理後、金属汚泥として廃棄処分されているのが現状であり、生産コストの削減のためには、このようなロスコストの削減及び産廃コストの削減が必要である。

このような事情から、特許文献１、２には、ニッケルめっきラインで発生するニッケルめっき水洗水を回収し、還元工程、ｐＨ調整工程、凝集工程、沈降工程、濃縮工程を経て、Ｎｉスラッジを形成し、ニッケル製錬のニッケル源として再利用することが記載されている。また、特許文献２においては、アルカリ剤を使用して、Ｎｉ及び重金属の水酸化物を作り、凝集剤を用いて沈殿させスラッジとして回収することが開示されている。

特開２０１０−１８９７４７号公報特開２０１０−２０７６７３号公報

しかしながら、特許文献１、２の技術は製造されたＮｉスラッジがニッケル源として利用されるのみで、直ちにめっき液となるわけではない。更に、Ｎｉスラッジとした場合、資源利用としては有効であるが、めっき工場から見ると、高価なめっき液原料を買ってその一部を安価なスラッジとして販売しているに過ぎない。

更に、Ｎｉ回収技術において、処理ｐＨが１０となっているが、このｐＨ１０では水中のＣａやＭｇがスラッジ中に高濃度に混入することになる。これはスラッジを直接Ｎｉめっき液原料として再生した場合、分離困難な不純物となる。この不純物はニッケルめっきに悪影響を与えるので、そのまま再生めっき液の原料とすることはできない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、めっき工場から排出されるニッケルめっき排水を、単にニッケル製錬の原料として再活用できるスラッジではなく、めっき工場で使用できるより付加価値の高いめっき液に再生するニッケルめっき排水の再生方法及びこれに用いる再生装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係るニッケルめっき排水の再生方法は、ニッケルめっきラインより排出される排水のうち、めっき排水を分別し、アルカリ剤を入れてｐＨ＝８．５〜９．５で中和沈殿して不純物を低減させた水酸化ニッケルを回収する第１工程と、
前記第１工程で得られた水酸化ニッケルを硫酸に再溶解して、ｐＨ＝３．８〜５．５として残留する不純物を沈殿させる第２工程と、
前記第２工程で発生した前記不純物を含む処理液を濾過して再生めっき液原水を得る第３工程とを有し、
前記第１工程で、前記めっき排水に前記アルカリ剤を入れることによって、前記水酸化ニッケルの不純物中のカルシウム及びマグネシウムの量を低減させること、
及び前記第１工程で発生する水酸化ニッケルは第１のフィルタープレスを用いて回収され、更に、前記第１のフィルタープレスで回収された水酸化ニッケルは、水洗処理を行い含まれるナトリウム及び塩素を含む不可避的不純物の量を減らす。

第２の発明に係るニッケルめっき排水の再生方法は、第１の発明に係るニッケルめっき排水の再生方法において、前記第３工程の後に、更に前記不純物が除去された再生めっき液原水を、活性炭処理を行って再生ニッケルめっき液とする。

第３の発明に係るニッケルめっき排水の再生方法は、第１、第２の発明に係るニッケルめっき排水の再生方法において、前記めっき排水は、めっき処理の直後に生じる余剰めっき液、及びその直後に行う洗浄から生じる水洗水を含む。

第４の発明に係るニッケルめっき排水の再生方法は、第１〜第３の発明に係るニッケルめっき排水の再生方法において、前記水洗処理は前記第１のフィルタープレスを使用して行われるのが好ましい。

また、第５の発明に係るニッケルめっき排水の再生方法は、第１〜第４の発明に係るニッケルめっき排水の再生方法において、前記第２工程で発生する不純物は、前記第３工程で第２のフィルタープレスを用いて除去される。

第６の発明に係るニッケルめっき排水の再生装置は、ニッケルめっきラインで発生する余剰のニッケルめっき液及びその水洗水を回収して、アルカリ剤を入れてｐＨ＝８．５〜９．５（より好ましくは、ｐＨ＝８．８〜９．２）とする第１の攪拌手段を備えた第１のｐＨ調整槽と、前記第１のｐＨ調整槽からのｐＨ調整液を受け入れる沈殿槽と、該沈殿槽で発生する沈殿物を回収し、回収した沈殿物の水洗を行って含まれるナトリウム及び塩素の量を低減させる第１のフィルタープレスと、前記沈殿物を集め、硫酸を入れてｐＨ＝３．８〜５．５（好ましくは、ｐＨ＝４〜５．２）に調整する第２の攪拌手段を備えた第２のｐＨ調整槽と、該第２のｐＨ調整槽での処理液を濾過する第２のフィルタープレスと、前記第２のフィルタープレスによって固化物が除去された再生めっき液原水中から更に不純物を除去する活性炭槽とを有する。

本発明に係るニッケルめっき排水の再生方法においては、アルカリ剤（例えば、水酸化ナトリウム）を入れているので水酸化ニッケルの沈殿物を生じる。ここで、ニッケルめっき排水にアルカリ剤を入れて、ｐＨ＝８．５〜９．５としているので、カルシウム及びマグネシウムを含む沈殿物が水酸化ニッケルの沈殿物中に混入する割合を低減できる。ｐＨ≧１０では、アルミニウムやマグネシウムが水酸化物や炭酸塩となって沈殿し、水酸化ニッケル中に混入する。
また、第２工程で水酸化ニッケルを硫酸に再溶解して、ｐＨ＝３．８〜５．５としているので、再生ニッケルめっき液中の鉄、珪素等を減らすことができる。

また、本発明のニッケルめっき排水の再生方法において、第３工程の後に、更に不純物が除去された再生めっき液原水を、活性炭処理を行って再生ニッケルめっき液とする場合、含まれる有機物や微量ＳＳを除去できる。

水酸化ニッケルを第１のフィルタープレスで回収し、この回収した水酸化ニッケルの水洗処理を行うので、めっきに有害なナトリウム及び塩素の量を減らすことができる。
この場合、水洗処理を第１のフィルタープレスを使用して行うと処理工程の簡略化及び設備の簡略化ができる。

そして、本発明に係るニッケルめっき排水の再生装置においては、第１のｐＨ調整槽で、ニッケルめっき排水（余剰のニッケルめっき液及びその水洗水）にアルカリ剤を入れてｐＨ＝８．５〜９．５としているので、再生ニッケルめっき液の不純物となるマグネシウム及びカルシウムの除去ができる。また、第２のｐＨ調整槽で、硫酸を入れてｐＨ＝３．８〜５．５に調整しているので、ニッケル以外の不要な金属（例えば、鉄）やシリコンの除去ができる。
また、最終工程で、活性炭槽を使用しているので、再生ニッケルめっき液中に含まれる有機物や細かいＳＳなどを除去できる。

本発明の一実施の形態に係るニッケルめっき排水の再生装置の説明図である。第１工程における水酸化ニッケル生成のｐＨと各成分との関係を示すグラフである。バッチ回数とめっき液中の成分との関係を示すグラフである。バッチ回数とめっき液中の他の成分との関係を示すグラフである。ｐＨとＣａ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｓｉとの関係を示すグラフである。ｐＨとＮｉ、Ｓ、Ｂとの関係を示すグラフである。ｐＨとＮｉ、Ｓ、Ｂとの関係を示すグラフである。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るニッケルめっき排水の再生装置１０は、めっき対象物の脱脂１１、水洗１２、酸洗１３、水洗１４、めっき１５、付着めっき液の回収１６、第１の水洗１７、第２の水洗１８の工程を順次有するめっき処理設備（ニッケルめっきライン）１９に付設する装置である。そして、従来はそれぞれ総合排水処理（産廃処理）設備に送っていたが、本発明の一実施の形態に係るニッケルめっき排水の再生方法では、めっき１５の処理後のめっき対象物に付着しためっき液（余剰のニッケルめっき液）２１、及び第１の水洗の処理液（水洗水）２２を分別して集め、ニッケルめっき液を再生している。

めっき液２１及び第１の水洗の処理液２２（即ち、めっき排水）は、第１のｐＨ調整槽２３に集められ、所定量になった時点で、例えば水酸化ナトリウム（アルカリ剤の一例）を入れてｐＨ＝８．５〜９．５程度とする（即ち、中和沈殿処理を行う）。第１のｐＨ調整槽２３は２室に分離されて、最初の槽２５には第１の攪拌手段の一例である攪拌羽根２６を有し、最初の槽２５及び次の槽２７で水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）₂）等が析出し、溶液中に浮遊した状態となる。

次に、第１のｐＨ調整槽２３からのオーバーフロー液（ｐＨ調整液）を沈殿槽２９に入れて静置すると、析出した水酸化物が沈殿し、底部に溜まる。この沈殿物２９ａを集めて第１のフィルタープレス３０によって濾過脱水する。濾液は総合排水処理設備に送る。ここで、第１のフィルタープレス３０によって回収された沈殿物２９ａには、Ｎａ、Ｃｌ等のニッケルめっきに悪影響を与える不純物が含まれているので、水洗処理を行う。この場合、第１のフィルタープレス３０内に沈殿物２９ａはあるので、再度清浄水を流して沈殿物２９ａを洗浄する。なお、沈殿槽２９の上澄み液は総合排水処理設備に送る。

この水洗処理によって、表１に示すように、ＮａとＣｌ等の不可避的不純物の量は大幅に減少できる。この場合も、Ｎｉ（ＯＨ）₂は流出しない。ここで、表１はサンプル１０ｇに対して使用した洗浄水の量と各成分との関係を示す。この表１から、清浄水の量は、沈殿物２９ａの量の１０重量倍あれば十分であるが２０重量倍を超えても大差ない。
第１のフィルタープレス３０によって回収されたスラッジ（主体は水酸化ニッケル）の水洗前の成分を、第１のｐＨ調整槽２３でのｐＨを変えた場合について表２に示す。

表２によれば、ｐＨ＝９でＣａ、Ｍｇの成分が最小となっているが、これはｐＨ＝９でＣａ、Ｍｇが沈殿しにくいことがわかる。なお、表２及び図２から明らかなように、実験によれば、ｐＨ＝８．５〜９．５（より好ましくは、ｐＨ＝８．８〜９．２）の範囲で、Ｃａ、Ｍｇの量が許容範囲となる。ｐＨがこの範囲より大きくても小さくても、Ｃａ、Ｍｇの量が増加する。

第１のフィタープレス３０によって回収された沈殿物２９ａは、表２に示す成分を有しているので水洗処理をした後、容器３１に入れてこれを第２のｐＨ調整槽３２に投入し、硫酸（希硫酸）３３を入れて再溶解させる。第２のｐＨ調整槽３２には第２の攪拌手段の一例である攪拌羽根３４を有している。この場合のｐＨは３．８〜５．５（より好ましくはｐＨ＝４〜５．２、更に好ましくは、ｐＨ＝４〜５）となるように、硫酸３３の濃度を調整する。これによって、第２のｐＨ調整槽３２内の水酸化ニッケルが溶解して、硫酸ニッケルとなる。
この様子を表３、図５〜図７に示す。図６、図７からＮｉの溶出はｐＨが１以上であればよいが、ｐＨ＝４．５程度にすると、Ｓｉ、Ｆｅの量が減ってくる。通常のニッケルめっきのｐＨは４〜５であるので、再生ニッケルめっき液もこのｐＨに合わせるのが好ましく、ｐＨがこの範囲より下がると、Ｆｅ、Ｓｉがめっき液に溶出し易くなり、ｐＨがこの範囲より超えると、ニッケルの溶出が減少する。

また、第２のｐＨ処理槽３２でめっき液の主体となる硫酸ニッケルの水溶液を作ることになるが、この場合、ニッケルの量が不足する場合には、回収ニッケル（水酸化ニッケル）を入れてもよい。その量は、投入した水酸化ニッケルが硫酸に溶解し、適量濃度の硫酸ニッケル濃度となる量とする。

第２のｐＨ調整槽３２での処理液は、その他の不純物（水酸化物等）を含むので、第２のフィルタープレス３７によって固化物（スラッジ、不純物）を除去し、濾過液を再生めっき液原水として貯留槽３８に回収する。この再生めっき液原水（粗硫酸ニッケル溶液）を、活性炭槽４０に通して活性炭処理を行い、有機系不純物及び微粒固形物（ＳＳ）を除去する。これによって、再生ニッケルめっき液４１ができる。４２はその貯槽である。

図３、図４はバッチ回数（繰り返し再生回数）と、めっき液に含まれる各成分の濃度を示す。バッチ回数を上げても、Ｎｉの成分は所定の濃度を維持し、現行めっき液と大差ないことが分かる。なお、表４にはこの再生ニッケルめっき液を使用した実機ライン連続試験の総合評価を示すが、再生していないめっき液と同等の効果を発揮する。

図１に示すように、ニッケルめっき排水の再生装置１０は、大別すれば、ニッケル回収ユニット４５と、回収ニッケル再溶解ユニット４６と、不純物除去ユニット４７を有する。ニッケル回収ユニット４５においては、第１のｐＨ調整槽２３と沈殿槽２９と第１のフィルタープレス３０を有する。回収ニッケル再溶解ユニット４６は第２のｐＨ調整槽３２と第２のフィルタープレス３７と貯水槽３８とを有している。そして、不純物除去ユニット４７は活性炭槽４０と再生ニッケルめっき液４１の貯槽４２とを有している。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。
例えば、この実施の形態では、分別しためっき排水として、第１の水洗１７からの洗浄液を回収しているが、更に第２の水洗１８から回収してもよい。また付着めっき液の回収１６の工程によって回収された液のみであってもよい。

１０：ニッケルめっき排水の再生装置、１１：脱脂、１２：水洗、１３：酸洗、１４：水洗、１５：めっき、１６：付着めっき液の回収、１７：第１の水洗、１８：第２の水洗、１９：めっき処理設備、２１：めっき液、２２：第１の水洗の処理液、２３：第１のｐＨ調整槽、２５：最初の槽、２６：攪拌羽根、２７：次の槽、２９：沈殿槽、２９ａ：沈殿物、３０：第１のフィルタープレス、３１：容器、３２：第２のｐＨ調整槽、３３：硫酸、３４：攪拌羽根、３７：第２のフィルタープレス、３８：貯水槽、４０：活性炭槽、４１：再生ニッケルめっき液、４２：貯槽、４５：ニッケル回収ユニット、４６：回収ニッケル再溶解ユニット、４７：不純物除去ユニット

Claims

ニッケルめっきラインより排出される排水のうち、めっき排水を分別し、アルカリ剤を入れてｐＨ＝８．５〜９．５で中和沈殿して不純物を低減させた水酸化ニッケルを回収する第１工程と、
前記第１工程で得られた水酸化ニッケルを硫酸に再溶解して、ｐＨ＝３．８〜５．５として残留する不純物を沈殿させる第２工程と、
前記第２工程で発生した前記不純物を含む処理液を濾過して再生めっき液原水を得る第３工程とを有し、
前記第１工程で、前記めっき排水に前記アルカリ剤を入れることによって、前記水酸化ニッケルの不純物中のカルシウム及びマグネシウムの量を低減させること、
及び前記第１工程で発生する水酸化ニッケルは第１のフィルタープレスを用いて回収され、更に、前記第１のフィルタープレスで回収された水酸化ニッケルは、水洗処理を行い含まれるナトリウム及び塩素を含む不可避的不純物の量を減らすことを特徴とするニッケルめっき排水の再生方法。
請求項１記載のニッケルめっき排水の再生方法において、前記第３工程の後に、更に前記不純物が除去された再生めっき液原水を、活性炭処理を行って再生ニッケルめっき液とすることを特徴とするニッケルめっき排水の再生方法。
請求項１又は２記載のニッケルめっき排水の再生方法において、前記めっき排水は、めっき処理の直後に生じる余剰めっき液、及びその直後に行う洗浄から生じる水洗水を含むことを特徴とするニッケルめっき排水の再生方法。
請求項１〜３のいずれか１記載のニッケルめっき排水の再生方法において、前記水洗処理は前記第１のフィルタープレスを使用して行われることを特徴とするニッケルめっき排水の再生方法。
請求項１〜４のいずれか１記載のニッケルめっき排水の再生方法において、前記第２工程で発生する不純物は、前記第３工程で第２のフィルタープレスを用いて除去されることを特徴とするニッケルめっき排水の再生方法。
ニッケルめっきラインで発生する余剰のニッケルめっき液及びその水洗水を回収して、アルカリ剤を入れてｐＨ＝８．５〜９．５とする第１の攪拌手段を備えた第１のｐＨ調整槽と、前記第１のｐＨ調整槽からのｐＨ調整液を受け入れる沈殿槽と、該沈殿槽で発生する沈殿物を回収し、回収した沈殿物の水洗を行って含まれるナトリウム及び塩素の量を低減させる第１のフィルタープレスと、前記沈殿物を集め、硫酸を入れてｐＨ＝３．８〜５．５に調整する第２の攪拌手段を備えた第２のｐＨ調整槽と、該第２のｐＨ調整槽での処理液を濾過する第２のフィルタープレスと、前記第２のフィルタープレスによって固化物が除去された再生めっき液原水中から更に不純物を除去する活性炭槽とを有することを特徴とするニッケルめっき排水の再生装置。