回收廢水中的金屬鎳離子交換樹(shù)脂

化學(xué)鎳廢水中回收鎳的原理和應(yīng)用案例

   鍍鎳作為一種常用的表面處理技術(shù),被廣泛應(yīng)用于電子、汽車(chē)、機(jī)械等多種行業(yè)。含Ni2 的廢水對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境有著嚴(yán)重危害，其常見(jiàn)處理方法有化學(xué)沉淀法、真空蒸發(fā)回收、電滲析、反滲透及離子交換樹(shù)脂吸附等廢水處理法。化學(xué)沉淀法雖然成本低，但產(chǎn)生的固廢需要進(jìn)行二次處理；真空蒸發(fā)法能耗大；電滲析、反滲透法需要較大的設(shè)備投資和能耗，而且存在膜易受污染的問(wèn)題，可見(jiàn)，現(xiàn)有含鎳廢水處理工藝各有利弊。

離子交換技術(shù)是現(xiàn)有含鎳廢水處理工藝的升級(jí)，因出水水質(zhì)好,可回收有用物質(zhì),適用于處理濃度低而廢水量大的鍍鎳廢水等優(yōu)點(diǎn),得到廣泛應(yīng)用。

采用離子交換法進(jìn)行鍍鎳廢水處理的優(yōu)勢(shì)

除鎳可達(dá)標(biāo)：去除重金屬鎳離子,滿足國(guó)家排放指標(biāo)要求

資源化利用：回收廢水中有**的金屬鎳

循環(huán)利用：提高水的循環(huán)利用率,節(jié)約水資源

節(jié)能環(huán)保：減少環(huán)境污染

隨著人們對(duì)鍍鎳廢水處理資源**化的意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，離子交換技術(shù)作為電鍍廢水提標(biāo)處理的有效方法也逐漸得到重視。

原理

    離子交換樹(shù)脂是具有三維空間結(jié)構(gòu)的不溶性高分子化合物,其功能基可與水中的離子起交換反應(yīng)。鍍鎳廢水中的Ni2 離子采用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附。所用樹(shù)脂可以一般采用弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂，采用弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂交換時(shí),通常將樹(shù)脂轉(zhuǎn)為Na型。當(dāng)含Ni2 廢水流經(jīng)Na型弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂層時(shí),發(fā)生如下交換反應(yīng)：

2R-COONa Ni2 →(R-COO)2Ni 2Na

水中的Ni2 被吸附在樹(shù)脂上,而樹(shù)脂上的Na 便進(jìn)入水中。 當(dāng)全部樹(shù)脂層與Ni2 交換達(dá)到平衡時(shí),用一定濃度的HCl或H2SO4解析，發(fā)生如下反應(yīng)：

(R-COO)2Ni H2SO4→2R-COOH NiSO4

此時(shí)樹(shù)脂為H型,需用NaOH轉(zhuǎn)為Na型,反應(yīng)如下：

R-COOH NaOH→RCOONa H2O

如此樹(shù)脂可重新投入運(yùn)行,進(jìn)入下一循環(huán)。廢水經(jīng)處理后可回清洗槽重復(fù)使用,洗脫得到的硫酸鎳經(jīng)凈化后可回鍍槽使用。

工藝方案論證

樹(shù)脂的選擇

目前能處理含鎳廢水的樹(shù)脂很多,其性能和特點(diǎn)各不相同,所以選擇合適的樹(shù)脂是工藝中一個(gè)主要的問(wèn)題。能夠用于處理含鎳廢水的樹(shù)脂中以弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂（也就是螯合樹(shù)脂）較多，而強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂也能吸附鎳離子,但是此款樹(shù)脂容易受含鎳廢水中鹽分，鈣鎂的影響。故工廠含鎳廢水多選用交換容量高、交換速度快、容易解析、機(jī)械強(qiáng)度高、膨脹度小的弱酸陽(yáng)樹(shù)脂（螯合樹(shù)脂）。

樹(shù)脂的預(yù)處理

科海思作為美國(guó)特邁斯的中國(guó)區(qū)總代理，旗下Tulsion CH-90除鎳螯合樹(shù)脂，出廠時(shí)經(jīng)活化處理好為鈉型，使用前只需用清水沖洗至PH為9左右就可以使用。

離子交換處理鍍鎳廢水,以前主要是固定床雙柱串聯(lián)工藝流程,近年來(lái)與移動(dòng)床鍍鉻廢水處理一樣,發(fā)展到移動(dòng)床鍍鎳廢水處理。其功能越來(lái)越全,占地越來(lái)越小。為了不使設(shè)備在飽和樹(shù)脂排放解析以后影響廢水的交換,裝置上有備用樹(shù)脂罐一個(gè)。設(shè)備功能齊全,操作方便,裝置包括水泵、流量計(jì)、過(guò)濾器、氣泵、樹(shù)脂解析系統(tǒng)以及電源控制部分。

廢水處理工藝流程

1、廢水的交換：

工作時(shí)，水泵將含鎳廢水從廢水池抽入過(guò)濾器，廢水從過(guò)濾器出來(lái),經(jīng)流量計(jì)后逆流進(jìn)交換柱,從交換柱**部出來(lái)的水,就是己經(jīng)去除了Ni2 離子的水了（順流進(jìn)水還是逆流進(jìn)水可以根據(jù)具體的設(shè)計(jì)工藝要求選擇）,其反應(yīng)如下:

2R-COONa Ni2 →(R-COO)2Ni 2Na



從玻璃交換柱可以潔晰地看到,樹(shù)脂被壓力水均勻地托起,隨著吸附的進(jìn)行,吸附了鎳離子變成綠色的樹(shù)脂交換帶,明顯地由下而上逐步推移。當(dāng)交換帶移至交換柱三分之二處時(shí),交換柱底部樹(shù)脂顏色已很深,達(dá)到了飽和。螯合樹(shù)脂就需要作解析處理了。

2、廢水處理流程：

弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂CH-90對(duì)水中各種陽(yáng)離子在濃度相同的情況下,對(duì)陽(yáng)離子的交換順序?yàn)?

Cu2 >Pb2 >Ni2 >Co2 >Cd2 >Fe3 >Mn2 >Mg2 >Ga2 >>Na



3、樹(shù)脂的解析:

解析時(shí),由于樹(shù)脂收縮膨脹率較高,即樹(shù)脂吸附飽和Ni2 后,體積縮小30-40%,當(dāng)樹(shù)脂解析轉(zhuǎn)成Na 型后,又將恢復(fù)到原來(lái)的體積. 樹(shù)脂解析時(shí),先用解析樹(shù)脂體積2倍的H2SO4或HCL溶液(3%-5%)逆流解析,并直接回收解析反應(yīng)如下：

(R-COO)2Ni 2H →2RCOOH Ni2

待樹(shù)脂全部解析后,用水正反沖洗洗凈,然后用2倍解析樹(shù)脂體積4％-5%的NaOH溶液流過(guò)樹(shù)脂,將樹(shù)脂轉(zhuǎn)成鈉型(轉(zhuǎn)成鈉型后,Ni2 容易吸附交換,交換量較大)。轉(zhuǎn)型后的樹(shù)脂體積將增加30％以上,這時(shí)用軟水(或純水)充分淋洗樹(shù)脂（約2倍樹(shù)脂體積）.從而完成了廢水處理、樹(shù)脂解析的全過(guò)程。

4、運(yùn)行方式：

對(duì)于樹(shù)脂運(yùn)行與解析是順流還是逆流。一般是順流運(yùn)行，逆流解析和清水正反洗，運(yùn)行方式可根據(jù)實(shí)際工藝具體確認(rèn)。

隨著新型大孔型離子交換樹(shù)脂和離子交換連續(xù)化工藝的不斷涌現(xiàn),在鍍鎳廢水提標(biāo)處理、**金屬鎳鹽的回收等方面,離子交換技術(shù)越來(lái)越展現(xiàn)出其它方法難以匹敵的優(yōu)勢(shì)。為了提高水的循環(huán)利用率和符合日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),預(yù)期的離子交換技術(shù)將與微機(jī)控制技術(shù)聯(lián)用,使設(shè)備設(shè)計(jì)走向定型化、自動(dòng)化,開(kāi)創(chuàng)廢水處理領(lǐng)域新格局。