離子交換法處理鎳廢水

1、離子交換法處理鎳廢水作者:日期:三廢治理技術(shù)課程離子交換法處理含鐮廢水工藝方案離子交換法處理含鎳廢水工藝方案一、概述鍍鎳作為一種常用的表面處理技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于電子、汽車、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。含鎳廢水的常見處 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脂吸附等。 化學(xué)沉淀法成本低，但產(chǎn)生的固廢需要二次處理；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題1 o離子交換技術(shù)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)，曾得到廣泛的應(yīng)用。離子交換法應(yīng)用于鍍鎳廢水處理

2、的主 要功能有：(1)去除重金屬鎳離子,以應(yīng)對(duì)日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)；(2 )回收廢水中 有價(jià)值的金屬鎳；(3)提高水的循環(huán)利用率，節(jié)約日益匱乏的水資源；(4)減少環(huán)境 污染。隨著人們對(duì)鍍鎳廢水資源化的興趣越來越濃厚，離子交換技術(shù)作為電鍍廢水 深度處理的有效方法再度引起重視。二、原理離子交換樹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+M子采用陽離子交換樹脂吸附。所用樹 脂可以是強(qiáng)酸性陽樹脂也可以是弱酸性陽樹脂 ，本文以弱酸性陽樹脂為例。采用 弱酸性陽樹脂交換時(shí)，通常將樹脂轉(zhuǎn)為Na型，因?yàn)镠型交換速率極慢。含Ni2+ 廢水流經(jīng)N a型弱酸性陽

3、樹脂層時(shí)，發(fā)生如下交換反應(yīng)：2R COONa+Np(R- CO O)2Ni+2Na水中的+被吸附在樹脂上，而樹脂上的N a+便進(jìn)入水中。當(dāng)全部樹脂層與N1 2+交換達(dá)到平衡時(shí)，用一定濃度的HC l或HSO再生。(R -COO 2Ni + H2SOU 2R - C OOH +Ni S Q此時(shí)樹脂為H型,需用NaO H轉(zhuǎn)為Na型R-COOH+aOH R CO ONa+HO如此樹脂可重新投入運(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2。三、工藝方案論證1 樹脂的選擇目前能處理含鎳廢水的樹脂很多，其性能和特點(diǎn)各不相同，所以選擇合適的 樹脂是工藝中一個(gè)主要

4、的問題。能夠用于處理含鎳廢水的樹脂中以丙烯酸型弱酸性陽離子交換樹脂較多，常用的有110#、72 5#、1 16 #以及111X22#等樹脂。732苯乙烯系強(qiáng)酸性陽樹脂 也能吸附鎳離子，而且具有機(jī)械強(qiáng)度好、粒度均勻、阻力較小等特點(diǎn)，但一般適宜 高濃度含鎳廢水的處理。工廠含鎳廢水濃度多選用交換容量高、 交換速度快、容 易再生、機(jī)械強(qiáng)度高、膨脹度小的111x2 2 #弱酸陽樹脂。2 .樹脂的預(yù)處理（1）將準(zhǔn)備使用的新樹脂，先用熱水反復(fù)浸洗，水溫以 60- 70 C為宜，15 分鐘換水一次,洗至泡沫很少為止。（2）用二倍樹脂體積的硫酸銨浸洗 30分鐘。 （3 ）水洗至PH5（最好用去離子水）。（4）用

5、二倍樹脂體積4%多的NaO H浸洗30 分鐘。（5）水洗至pH9,待用。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。其功能越來越全，占地越來 越小。為不使設(shè)備在飽和樹脂排放再生以后影響廢水的交換，裝置上備有樹脂儲(chǔ)存斗一只，為使設(shè)備功能齊全，操作方便,裝置包括水泵、流量計(jì)、過濾器、氣泵、 樹脂再生系統(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濾器，廢水從過濾器出來，經(jīng)流量計(jì) 后逆流進(jìn)交換柱，從交換柱頂部出來的水，就是己經(jīng)去除了 Ni 2+離子的水了，其 反應(yīng)如下：2R-C OG+

6、 a+Ni 2+ ( R- CO O)2 Ni +2 Na漂洗廢水中除含有+外,還有自來水中含有的C az+等其它陽離子,有如下反應(yīng)：2 R-CO ON a+ Mgz + = (RCOQMg+2 N62R-C QQNa+ Caz+= (RCD Q)2 C a+2Na在正常情況下，陽離子在交換柱內(nèi)的分布如圖：岀口虞棗進(jìn)口從有機(jī)玻璃交換柱可以潔晰地吞到，樹脂被壓力水均勻地托起，被托起的樹 脂層與布水板之間距離約100毫米,隨著吸附的進(jìn)行，吸附了鎳離子變成綠色的樹脂交換帶，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)，交換柱底部樹脂顏色已很深，達(dá)到了飽和?？蓪⑦@一部分約交換柱四分之一的全

7、飽和樹脂,靠高位水箱的水壓送至交換柱邊上的再生柱中進(jìn)行再生，同時(shí)將樹脂 儲(chǔ)存斗中再生好的新鮮樹脂排入交換柱中，這樣交換柱上部始終保持一段新鮮樹 脂,故排出的水用一般分析方法驗(yàn)不出鎳離子，可重新返沖洗槽回用。因?yàn)闃渲?附了 Ni2+后,體積縮小30多以上,為防止工作時(shí)樹脂亂層，在最初使用階段，應(yīng)視 樹脂體積收縮情況，逐步向交換柱添加新鮮樹脂，始終保持交換柱內(nèi)樹脂高度為 1400毫米。廢水處理流程弱酸性陽樹脂對(duì)水中各種陽離子在濃度相同的情況下，對(duì)陽離子的交換順序?yàn)?H +FeTA13+CaTNi2+K+Na +以上可以看出,弱酸性陽樹脂對(duì)Ni2+的吸附順序在Fe3+、A T、Ca Z+的后面,

8、但是當(dāng)N,+含量濃度超過其它離子濃度的情況下,N 1 2+的交換勢(shì)將高于其它離子 而吸附在交換柱的最低部。所以為了能更好地去除Ni2+,應(yīng)該降低沖洗水的用量， 從而提高了廢水中Ni2+的濃度，便于樹脂的交換。2. 樹脂的再生和樹脂的輸送再生時(shí),由于樹脂收縮膨脹率較高,即樹脂吃飽N i 2 +后,體積縮小30- 4 0%, 當(dāng)樹脂再生轉(zhuǎn)成N6型后，又將恢復(fù)到原來的體積，所以再生柱內(nèi)飽和樹脂不能放 滿,一般只能放到再生柱的3/5之處，這樣可以避免樹脂轉(zhuǎn)型后脹壞再生柱。樹脂再生時(shí),先用再生樹脂體積2倍的3N套用HSQ:溶液順流再生，并直接 回收,NiSQ47HQ,洗脫液中硫酸鎳約含200-2 5 0

9、克/升，pH在3. 5以上,再生 反應(yīng)如下：(R-COO) 2N1 +2H2 RCQQH+Ni由于含少量鈣、鎂等離子，故還有以下反應(yīng)：+2+(R CO O)2Ca +2H 2RC OOH+C(RC OO)2Mg+2 H+ 2RCO0+Mcj+以上反應(yīng)可能使回收液中增加了 Ca2 + Mg 2+離子，少量Mg 2+在鍍鎳槽里 影響不大,反而具有一定的好處,而Ca 2+則與SO42-生成沉淀。2+2 一Ca + S O C aSQj所以為了除去Ca 2+的積累，可以將回收的硫酸鎳靜置后沉淀除去，而利用其 上部清液。當(dāng)套用再生液用完后，開始用1. 5倍再生樹脂體積4 N的H2SO再生樹脂， 此液經(jīng)過

10、再生柱后回到套用酸槽內(nèi)，以備下次再生時(shí)先用。待樹脂全部再生后， 用水正反沖洗洗凈，然后用2倍再生樹脂體積3%勺NaCH溶液流過樹脂，將樹脂 轉(zhuǎn)成鈉型(轉(zhuǎn)成鈉型后，Ni 2+容易吸附交換)。轉(zhuǎn)型后的樹脂體積將增加30%以上, 這時(shí)用軟水(或純水)充分淋洗樹脂，然后利用水箱與設(shè)備的液位差將樹脂輸送 到再生柱上面的樹脂儲(chǔ)存斗中備用。 從而完成了廢水處理、樹脂再生以及樹脂移 動(dòng)的全過程。5四、結(jié)束語隨著新型大孔型離子交換樹脂和離子交換連續(xù)化工藝的不斷涌現(xiàn)，在鍍鎳廢 水深度處理、高價(jià)金屬鎳鹽的回收等方面，離子交換技術(shù)越來越展現(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，開創(chuàng)廢 水處理領(lǐng)域一片新天地。參考文獻(xiàn)：1 李姣,楊春平,陳宏,等絡(luò)合劑對(duì)化學(xué)鍍鎳廢水處理的影響J 環(huán)境工程 學(xué)報(bào)，2 011(8 ) :1 7 13 1