化学镍废水中回收镍的原理和应用案例

离子交换技术，开创废水处理新工艺

镀镍作为一种常用的表面处理技术,被广泛应用于电子、汽车、机械等多种行业。含Ni2+的废水对人体健康和生态环境有着严重危害，其常见处理方法有化学沉淀法、真空蒸发回收、电渗析、反渗透及离子交换树脂吸附等废水处理法。化学沉淀法虽然成本低，但产生的固废需要进行二次处理；真空蒸发法能耗大；电渗析、反渗透法需要较大的设备投资和能耗，而且存在膜易受污染的问题，可见，现有含镍废水处理工艺各有利弊。

离子交换技术是现有含镍废水处理工艺的完美升级，因出水水质好,可回收有用物质,适用于处理浓度低而废水量大的镀镍废水等优点,得到广泛应用。

采用离子交换法进行镀镍废水处理的优势

高效除镍可达标：去除重金属镍离子,满足国家排放指标要求

资源价值化：回收废水中有价值的金属镍

循环利用：提高水的循环利用率,节约水资源

节能环保：减少环境污染

随着人们对镀镍废水处理资源价值化的意识越来越强，离子交换技术作为电镀废水深度处理的有效方法也逐渐得到重视。

原理

离子交换树脂是具有三维空间结构的不溶性高分子化合物,其功能基可与水中的离子起交换反应。镀镍废水中的Ni2+离子采用阳离子交换树脂吸附。所用树脂可以一般采用弱酸性阳树脂，采用弱酸性阳树脂交换时,通常将树脂转为Na型。当含Ni2+废水流经Na型弱酸性阳树脂层时,发生如下交换反应：

2R-COONa+Ni2+→(R-COO)2Ni+2Na+

水中的Ni2+被吸附在树脂上,而树脂上的Na+ 便进入水中。 当全部树脂层与Ni2+交换达到平衡时,用一定浓度的HCl或H2SO4再生，发生如下反应：

(R-COO)2Ni+H2SO4→2R-COOH+NiSO4

此时树脂为H型,需用NaOH转为Na型,反应如下：

R-COOH+NaOH→RCOONa+H2O

如此树脂可重新投入运行,进入下一循环。废水经处理后可回清洗槽重复使用,洗脱得到的硫酸镍经净化后可回镀槽使用。

工艺方案论证

树脂的选择

目前能处理含镍废水的树脂很多,其性能和特点各不相同,所以选择合适的树脂是工艺中一个主要的问题。能够用于处理含镍废水的树脂中以弱酸性阳离子交换树脂（也就是螯合树脂）较多，而强酸性阳树脂也能吸附镍离子,但是此款树脂容易受含镍废水中盐分，钙镁的影响。故工厂含镍废水多选用交换容量高、交换速度快、容易再生、机械强度高、膨胀度小的弱酸阳树脂（螯合树脂）。

树脂的预处理

科海思作为美国特迈斯的中国区总代理，旗下Tulsion CH-90除镍螯合树脂，出厂时经活化处理好为钠型，使用前只需用清水冲洗至PH为9左右就可以使用。

离子交换处理镀镍废水,以前主要是固定床双柱串联工艺流程,近年来与移动床镀铬废水处理一样,发展到移动床镀镍废水处理。其功能越来越全,占地越来越小。为了不使设备在饱和树脂排放再生以后影响废水的交换,装置上有备用树脂罐一个。设备功能齐全,操作方便,装置包括水泵、流量计、过滤器、气泵、树脂再生系统以及电源控制部分。

废水处理工艺流程

1、废水的交换：

工作时，水泵将含镍废水从废水池抽入过滤器，废水从过滤器出来,经流量计后逆流进交换柱,从交换柱顶部出来的水,就是己经去除了Ni2+离子的水了（顺流进水还是逆流进水可以根据具体的设计工艺要求选择）,其反应如下:

2R-COONa+Ni2+→(R-COO)2Ni+2Na+

从有机玻璃交换柱可以洁晰地看到,树脂被压力水均匀地托起,随着吸附的进行,吸附了镍离子变成绿色的树脂交换带,明显地由下而上逐步推移。当交换带移至交换柱三分之二处时,交换柱底部树脂颜色已很深,达到了饱和。螯合树脂就需要作再生处理了。

2、废水处理流程：

弱酸性阳树脂CH-90对水中各种阳离子在浓度相同的情况下,对阳离子的交换顺序为:

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

3、树脂的再生:

再生时,由于树脂收缩膨胀率较高,即树脂吸附饱和Ni2+后,体积缩小30-40%,当树脂再生转成Na+型后,又将恢复到原来的体积. 树脂再生时,先用再生树脂体积2倍的H2SO4或HCL溶液(3%-5%)逆流再生,并直接回收再生反应如下：

(R-COO)2Ni+2H+→2RCOOH+Ni2+

待树脂全部再生后,用水正反冲洗洗净,然后用2倍再生树脂体积4％-5%的NaOH溶液流过树脂,将树脂转成钠型(转成钠型后,Ni2+容易吸附交换,交换量更大)。转型后的树脂体积将增加30％以上,这时用软水(或纯水)充分淋洗树脂（约2倍树脂体积）.从而完成了废水处理、树脂再生的全过程。

4、运行方式：

对于树脂运行与再生是顺流还是逆流。一般是顺流运行，逆流再生和清水正反洗，运行方式可根据实际工艺具体确认。

随着新型大孔型离子交换树脂和离子交换连续化工艺的不断涌现,在镀镍废水深度处理、高价金属镍盐的回收等方面,离子交换技术越来越展现出其它方法难以匹敌的优势。为了提高水的循环利用率和符合日趋严格的排放标准,预期的离子交换技术将与微机控制技术联用,使设备设计走向定型化、自动化,开创废水处理领域新格局。