电镀行业镀镍漂洗废水回用技术综述

Posted 2023-01-12 工艺

篇首语：满堂花醉三千客，一剑霜寒十四州。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了电镀行业镀镍漂洗废水回用技术综述相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

电镀可以使机械制品获得装饰保护性和各种功能性的表面层，如在零部件上镀镍可以使零部件具有优良的耐腐蚀性、耐磨性、可焊性及高硬度等优点，满足零件的使用要求，提高零件的使用寿命。电镀已经成为国民经济发展中不可缺少的一个行业，但其所产生的重金属等环境污染，成为困扰行业发展和环境保护的一大问题。由此，在电镀生产工艺的现实基础上，实现电镀废水分质收集、分流处理和中水回用，显得重要而迫切。镀镍漂洗废水水质单一，具有较高的回收利用价值，适合进行资源回收和废水回用操作。本文就目前主要的回用技术进行分析，并提出建议与措施。
1.镀镍漂洗废水水质特性分析
电镀液在电镀过程中由镀件从镀槽带至漂洗槽，构成了电镀漂洗废水中的主要污染物；而电镀溶液主要由主盐、络合剂、导电盐、缓冲剂、阳极活化剂、添加剂等组成。通常又以氨基磺酸镍或硫酸镍为主盐，乙二氨四乙酸、酒石酸、柠檬酸等为络合剂，硼酸或柠檬酸盐作为缓冲溶剂，氯化镍作为阳极活化剂，萘磺酸、对甲苯磺酰胺、糖精、十二烷基硫酸钠、二乙基已基硫酸钠、正辛基硫酸钠等作为添加剂，次磷酸钠或氨基硼烷作为还原剂。电镀液作为漂洗水中污染物质来源。镀镍漂洗废水主要水质特性为[1～6]：pH2～9，电导率592～2480μS/cm，Ni2+40～600mg/L,COD15～350mg/L。
2.镀镍漂洗水回用技术
2.1化学沉淀和膜处理组合工艺法
电镀废水通常采用的含铬废水破铬、含氰废水破氰处理，与综合废水混合进行化学沉淀的处理工艺，但出水无法满足水回用需要。目前常规方式是在化学沉淀后增加膜处理工序。罗强[7]等采用化学沉淀—超滤—纳滤工艺处理电镀废水，出水电导率为190μS/cm,CODcr为4.8mg/L，镍离子0.17mg/L。钟丽琼等[6]的工程实践表明，采用化学沉淀—超滤—反渗透组合工艺，出水中总镍、总铬和六价铬未检出。杨伟志[2]将含镍废水进行破络合和混凝沉淀，再利用超滤—反渗透膜处理后回用到工艺生产中。该工艺的特点在于：一是回用水系统与废水处理系统相对独立，便于对已有废水处理设施进行升级改造；二是操作灵活，可根据实际用水量需求来决定回用水系统的产水量；三是由于采用集中处理的方式，占地省，方便操作与管理。但也存在缺陷：一是由于反渗透系统的清洗、浓水排放等原因，导致反渗透系统的水回用率不高，一般只能达到70%左右；二是在化学沉淀处理中加入了钙盐和铁盐等，在反渗透系统的高压下，极易造成膜高盐结垢，进而导致膜中毒；三是膜技术只是将污染物进行了分离浓缩，约占总水量30%的浓缩液中仍有重金属，没有从根本上解决重金属排放问题。
2.2电解法
于得龙等[8]研究了从镀镍废水中电解回收金属镍的方法，并利用此法将1g/L左右的镀镍废水处理至50mg/L左右，电流效率达到60%以上。王宝群等[9]研究认为，电解法回收镍适合工业生产中使用的操作条件为镍离子浓度0.5～2.5g/L，电流效率不低于40%，经过10次操作，可回收到浓度小于0.1g/L，回收槽的回收率大于99%。镍的标准电极电位较低(-0.246V)，在实际工程应用中，酸性溶液中电解时氢较镍先析出，将导致大量的阴极电流消耗在氢的析出上，电流效率较低。加之浓差极化等因素，电解法对低浓度镍溶液的去除效率非常有限。另外，电解法对废水中的COD、TDS和SS基本无去除效果，未见大规模使用。
2.3微电解法
微电解是利用铁屑与活性炭的电化学作用，通过置换、共沉、过滤等多种作用去除水中重金属离子的技术，近年来得到了广泛应用。苏彤等研究表明，对于镍离子浓度为9.2mg/L的硫酸镍废水，经过微电解装置处理，出水镍离子浓度可达到电镀污染物排放标准。杨剑用微电解法处理高浓度含镍废水，去除率达到64%。微电解技术处理电镀废水具有投资少、操作简便、去除有机物效果好、运行费用低等优点。不足在于无法回收利用有用金属，实现资源再生利用。
2.4离子交换法
沈杭军等[4]研究表明，采用阳柱-阴柱-混合柱工艺处理镀镍漂洗水，出水水质稳定，电导率低于10μS/cm,镍未检出。车荣和介绍了浮床交换-移床在这工艺、螯合树脂工艺处理含镍废水成功工程实例。根据含镍废水水质的不同，离子交换法可有针对性地选择螯合树脂、阳(阴)树脂、强(弱)酸性树脂等各型树脂。工程实践表明，离子交换法具有工艺成熟、回收效果好、适用范围广的优点、能适应不同镍浓度等优点。但其也有一定缺陷，如不能去除废水中的COD、TDS和SS等；另外，离子交换系统再生洗脱液浓度过低、酸性过高，不宜直接返回镀槽使用。
2.5全膜处理法
全膜处理法是利用微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等不同膜系统，直接浓缩分离电镀废水的工艺技术。楼永通等[5]的研究表明，纳滤膜对镍离子的截留率大于97%，反渗透膜对镍离子的截留率大于99%。对于镍离子浓度为145mg/L的进水，膜分离技术可浓缩电镀镍漂洗水100倍以上，经一级纳滤，两级反渗透浓缩，浓缩液中镍离子浓度可达到50g/L，透过液经处理后回用。潘文刚等[3]采用三级膜浓缩系统处理含镍漂洗水，废水回用率超过98%，回用水作为后段漂洗水循环使用，小于2%的浓缩液作为镀液补充到镀槽。周理君[1]等采用超滤、纳滤和反渗透组合工艺技术浓缩分离漂洗废水中的镍，出水水质接近纯净水。周理君等[1]采用超滤—反渗透组合工艺浓缩分离镀镍漂洗水总的镍，出水水质接近纯净水。对含镍、含铜或含铬废水，直接利用纳滤膜或反渗透膜进行浓缩分离处理，具有分离效果好，操作简便等优点。但由于电镀液老化、膜清洗和操作成本等因素，系统废水回收率远没达到理论水平。同时，膜法处理系统设备投资和使用维护费用高，直接限制了全膜处理系统的应用和推广。
2.6组合处理工艺
李家业利用膜生物反应器—反渗透组合工艺处理电镀镍废水，对COD去除率基本保持在95%以上，对SS的去除率达到100%，脱盐率保持在94%以上，出水能满足回用要求。郑颖韩等研究了反渗透—电去离子复合工艺去除废水中的镍离子，使废液中镍离子浓度由原先的200mg/L下降到0.5mg/L。张伟锋等在工程实践中，对含铜综合废水、含镍、含铬废水先分别进行离子交换吸附处理，经处理废水再采用双膜法除盐浓缩重金属离子，成功实现中水回用。高融等利用超滤—反渗透—连续电除盐工艺处理电镀清洗废水，制备的高纯水可直接回用于生产，废水回用率达到60%。
3.结论与建议
(1)近年电镀废水回用工程得到了极大应用推广，取得了一定成效。但回用工程投资和运行维护成本高企、部分回用技术无法实现资源回收利用等问题仍然困扰着电镀废水回用技术的发展。如何有效解决上述问题，实现重金属的零排放，将是发展的主要方向；而膜处理工艺技术因其回用率高，加之近年来膜材料价格的下降，其必将成为今后镀镍漂洗废水回用的主流工艺。
(2)缺少针对回用水质指标的相关标准，由于电镀废水中含重金属离子，现行《污水再生利用工程技术规范》、《再生水作为循环冷却水水质标准》、《城市杂用水水质标准》、《景观用水的再生水水质指标》、《生活杂用水水质标准》等水质标准都不适合作为电镀废水回用的参考指标。
《金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范》虽然对不同镀种和不同工段的工艺用水水质提出了要求，但分类过细，对电镀废水回用缺乏实际指导意义。为规范电镀废水回用工程，有必要制定一个专门针对电镀废水的回用指标，降低回用成本，扩大电镀废水回用空间。
参考文献：
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