破絡(luò)合劑對化學鍍鎳廢水處理的影響

1、破絡(luò)合劑對化學鍍鎳廢水處理的影響化學鍍鎳作為一種常用的外表處理技術(shù)， 被廣泛的應(yīng)用于電子、 汽車、機械等多種行業(yè)。我國自 20世紀 90年代以來， 化學鍍鎳技術(shù) 進入飛速開展時期，其工藝、鍍層性能已到達或接近國際水平，但對 其三廢的處理還未引起足夠的重視。 為了保證鍍液的穩(wěn)定性、 使用壽 命和鍍層質(zhì)量，鍍液中除需參加大量的可溶性鎳鹽和次亞磷酸鹽外， 還需參加大量的絡(luò)合劑、 加速劑、穩(wěn)定劑、光亮劑和 pH 值緩沖劑等。 在化學鍍鎳溶液中， 應(yīng)用的絡(luò)合劑大多為有機酸， 如檸檬酸、酒石酸、 蘋果酸、乳酸、羥基乙酸、丁二酸和醋酸等等。絡(luò)合劑中含有多種配 位體，這些配位體與鎳離子結(jié)合，阻礙了氫氧化鎳的沉

2、淀，因此只有 破壞了這些絡(luò)合劑之后， 才能取得良好的化學沉淀效果。 由于在化學 鍍鎳溶液中， 參加不同絡(luò)合劑會形成不同類型的配位離子， 因此參加 的絡(luò)合劑種類不同，化學鍍鎳廢水處理的難度也不一樣。目前，化學鍍鎳廢水主要采用化學沉淀法進行處理。如調(diào)節(jié)PH，升高溫度氧化破壞金屬絡(luò)合物預(yù)處理化學鍍鎳廢液法；H2O2 氧化一NaOH沉淀-FeSQ7巴0進一步沉淀處理化學鍍鎳法；采用石灰乳作 為沉淀劑，提高反響溫度， 延長反響時間處理化學鍍鎳法等。其他的 處理方法有：離子交換樹脂法、電滲析法、膜別離法、溶劑萃取法。 由于化學鍍鎳廢水成分復雜， 現(xiàn)有方法的性價比都不高， 并會產(chǎn)生其 他的問題。 如普通的化

3、學沉淀法處理效率差， 有的方法操作運行不方 便且產(chǎn)生大量沉淀， 造成二次污染；離子交換法樹脂的處理能力有限， 且樹脂易被氧化和污染； 電滲析的選擇性和耐用性較差， 且滲透膜易 污染；膜別離技術(shù)運行和維護費用高； 溶劑萃取法是近來研究者們比 較感興趣的方法，但目前研究者所采用的萃取劑只對堿性鍍液有效， 對應(yīng)用廣泛的酸性鍍液有效的萃取劑還在進一步的研究探討中。本文在化學沉淀法的根底上，用破絡(luò)合劑預(yù)處理化學鍍鎳廢水， 并通過實驗對多種破絡(luò)合劑處理化學鍍鎳廢水的效果進行了研究比 較，同時提出了 2 種破絡(luò)合劑聯(lián)合使用的處理方法， 使鎳離子的去除 率達 99以上。該方法處理效率高，操作方便，實用性強，非

4、常適 合于中小企業(yè)化學鍍鎳廢水的處理。1 材料與方法1.1 主要儀器與試劑AAnalyst700型原子吸收分光光度計美國P-E公司;SC656實驗 攪拌器湖北省潛江市梅宇儀器;KYPE型Ni離子空心陰極 燈北京曙光明電子光源儀器 ；精密 pH 試紙上海三愛思試 劑；氧化鈣粉末CaQ分析純，天津市大茂化學試劑廠; 無水氯化鈣CaC2，分析純，天津市大茂化學試劑廠；氯化鋇BaC1 2H2Q,分析純，天津市大茂化學試劑廠；氫氧化鈉NaQH,分析純， 配制成濃度為 4moIL 的溶液，天津市化學試劑三廠 ；聚合氯化鋁 PAC分析純，配制成質(zhì)量分數(shù)為2%的溶液，天津市科密歐化學試 劑；聚丙烯酰胺PAM,

5、分析純，500萬分子量以上，配制 成質(zhì)量分數(shù)為 0.3%的溶液，天津市科密歐化學試劑 。1.2實驗水樣 廢水取自長沙某外表處理廠化學鍍鎳車間的清洗水，該電鍍廠化學鍍鎳槽液中主要添加劑有：硫酸鎳、次磷酸氫鈉、乙酸鈉、檸檬 酸鈉、乳酸、丁二酸和氨水等。該廢水量為12m3/d,廢水pH為45, N2+M量濃度為3060mg/ L,顏色為淺綠色。實驗水樣的pH 為4.5,皿2+質(zhì)量濃度為44m g/L。1.3實驗方法取化學鍍鎳廢水1000mL至燒杯中，置于六聯(lián)攪拌機上，攪拌 速度為120r/ min。參加一定量的破絡(luò)合劑，攪拌反響 30min;然后 用NaOH(4mol/L)調(diào)節(jié)水樣的pH=10,攪拌

6、反響30min;再緩慢參加 2mL助凝劑PAM(0.3%)，攪拌均勻后，沉淀1h，進行固液別離。用 火焰原子吸收分光光度法檢測過濾液中鎳離子的濃度，計算鎳離子的去除率。2結(jié)果與討論2.1破絡(luò)合劑的選擇分別取1000mL水樣至4個燒杯中，按照表1中的要求向其中加 入破絡(luò)合劑H2O2、CaO CaC1和BaC1,接著均用NaOH(4mol/L)及 PAM(0.3%)進行沉淀處理，假設(shè)溶液中無沉淀產(chǎn)生，貝S向水樣中參加 1mL的混凝劑PAC取其上清液，用火焰原子吸收分光光度法測定水 樣中鎳子的濃度。ai確蠟含荊的選揮Table 1Sekcli?dn of coinpkx-brtailkLng加人的藥

7、品反響丑IS補充說射NaOH t PAM 卜 PAC41.6HiOj + nraOJI +PAM +pa向木樣屮BLifi to mL41.2CaO + rMaOH 4-FAH向水樣中投加】.,幺偏仇此時pH >8左七，再用4 motXL的擷lOH沉龍y NnOH + PAM向水樣中按加xoeGG,+ N«OH + PAM水押中fltftl 3," * Bstlj10原水樣中N2+的濃度為44mg/L。在反響中，用4mol/L的NaOH 處理水樣，當調(diào)節(jié)其 pH=13 時，水樣中仍無沉淀產(chǎn)生。用 4molL 的NaOH調(diào)節(jié)水樣的pH到10,并投加混凝劑PAC和助凝劑P

8、AM沉 淀后，其上清液中N2+的濃度還有41.6mg/ L。這是因為，在溶液中， 每一個鎳離子可與 6 個水分子微弱結(jié)合,當它們被羥基、羧基、氨基 等官能團取代時, 那么形成一個穩(wěn)定的鎳配位體。 如果絡(luò)合劑中含有其 中一個以上的官能團,那么通過氧和氮配位鍵形成一個鎳的閉環(huán)配合 物。鎳配合物的形成，降低了自由 Ni2十的濃度，而只有自由Ni2十才 能與OH形成沉淀。在反響中，水樣經(jīng) 30% H2O2氧化及加堿沉淀 處理后，其上清液中Ni2+濃度為41.2mg/ L,這與經(jīng)4mol/L的NaOH 處理后的水樣中鎳離子41.6mg/L相差無幾。假設(shè)按鎳離子與氧化劑反 應(yīng)摩爾比為1: 1,所需參加的H

9、2O230%小于1.5mL,因此10mL雙 氧水已遠遠過量, 可見雙氧水對化學鍍鎳廢水中絡(luò)合鎳的破解效果甚 微。這與王曉波等在?化學鍍鎳廢液處理新工藝及機理研究?采用 H2O2 作為氧化破絡(luò)和劑處理化學鍍鎳廢水時,鎳離子的去除率可達 95%左右相差較大。 這是因為, 一方面 2種廢水所使用的絡(luò)合劑的種 類及用量不同；另一方面王曉波等采用H2O2 作為氧化破絡(luò)合劑處理化學鍍鎳廢 水時，反響的時間長達3h，且最后引入 了催化 劑 FeSQ 7HO,使廢水發(fā)生Fenton催化氧化反響。在反響中，水樣 經(jīng)CaO和NaOH處理后，上清液中皿2+的濃度為32mg/L。由此可知， CaO對化學鍍鎳廢水中絡(luò)合

10、鎳的破解有一定的效果。在反響中，水樣經(jīng)3. 0gCaC1及加堿沉淀理后，其上清液中 Ni2十的濃度為36mg / L,由此可知CaC1對化學鍍鎳廢水中絡(luò)合鎳的破解也有一定的作 用。在反響中，水樣經(jīng) 3. OgBaCI及加堿沉淀處理后，其上清液 中N2十的濃度為10mg/L,由此可知BaC1對化學鍍鎳廢水中絡(luò)合鎳 的破解作用效果顯著。根據(jù)以上實驗結(jié)果，本實驗進一步研究了 CaO、CaC12、BaC123 種破絡(luò)合劑對化學鍍鎳廢水中絡(luò)合鎳的處理效果，并對 CaO 聯(lián)合 BaC1處理化學鍍鎳廢水進行探討。2.2CaO處理化學鍍鎳廢水分別取1000mL水樣至6個燒杯中，置于六聯(lián)攪拌機上。分別向 其中參

11、加0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0g的CaQ攪拌反響后，用 NaOH(4mol/L)及 PAM(0.3%)進行沉淀處理。取其上清液，用火焰原 子吸收分光光度法測定水樣過濾液中鎳離子的濃度，計算Ni2十去除率。圖1說明，當CaO的用量小于2.0g/L時，隨著用量的增加，鎳 離子去除率增加較快。當CaO的用量在2.03.0g/L時，隨著用量的 增加，鎳離子去除率的變化并不明顯。其最高去除率有32左右，可見 CaO 能破解廢水中局部的絡(luò)合鎳。廢水中乙酸以單齒吸附的形 式附著于鎳基體上， 與鎳離子形成單嚙絡(luò)合物， 丁二酸雖然有兩個配 位原子，但與鎳離子形成的絡(luò)合物也可列入單嚙絡(luò)合物之列。

12、 單嚙絡(luò) 合物的穩(wěn)定性較低。CaO溶解于水樣中后，鈣離子可以與廢水中單嚙 絡(luò)合物相互作用， 使單鎳絡(luò)合物中的配位鎳離子脫掉配位基， 形成自 由Ni2十。自由Ni2十與水樣中的OH一形成Ni(OH2沉淀。同時，鈣離子可沉淀廢水中的亞磷酸根離子，降低廢水中總磷的含量，有利于鎳離子的沉淀。408316341032?)<><右2CaO的便用圖1 cm用磁對去除率的影晌2.3CaC2處理化學鍍鎳廢水分別取1000mL水樣至6個燒杯中，置于六聯(lián)攪拌機上。分別向其中參加1、2、3、4、5和6g的CaC1,攪拌反響后，用NaOH(4mol/ L)及 PAM(0.3%)進行沉淀處理。取其上清液

13、，用火焰原子吸收分光 光度法測定水樣中鎳離子的濃度，計算鎳離子的去除率。圖2說明，當CaC1的用量小于3.0g/ L時，隨著用量的增加，鎳離子去除率增 加較快；當CaC1的用量在3.06.0g/L時，隨著用量的增加，鎳離 子去除率的增加并不明顯。其最高去除率只有19%左右，可CaC1能破解廢水中小局部的絡(luò)合鎳。從圖 1和圖2的比擬結(jié)果可知，與 CaO相比，CaC1對化學鍍鎳廢水中絡(luò)合鎳的破解效果較差。另外， CaC1作為可溶性鈣鹽也可與廢水中的亞磷酸根反響，形成難溶性的 鈣鹽，降低了廢水中總磷的含量。41N產(chǎn)去除率4039DCcq的艇用就(譏)圖2 CaCla用鈕對叩"決除事的嶽響2

14、.4BaC2處理化學鍍鎳廢水分別取1000mL水樣至9個燒杯中，置于六聯(lián)攪拌機上。分別向 其中參加 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 和 4.5g 的 BaC1, 攪拌反響后，用NaOH(4mol/L)和PAM(0.3%)進行沉淀處理。取其上 清液，用火焰原子吸收分光光度法測定水樣中鎳離子的濃度，計算鎳離子的去除率。BaCln 的使用BaCL用量對N&去除率的影響歲二呼箜總為乏-1/SU0 倒炭 KZ圖3說明，隨著BaC1用量的增加，鎳離子的去除率上升很快,在氯化鋇的用量為 4.5g L 時，鎳離子的去除率可達 99.9?？梢?BaC12 對化學鍍鎳廢水中

15、的絡(luò)合鎳具有很好的破解效果。這是因為乳 酸、檸檬酸等羥基羧酸能與鎳離子形成十分穩(wěn)定的五元環(huán)或六元環(huán)絡(luò) 合物。它們無法與 OH 一反響形成沉淀。而鋇離子不僅可與單嚙絡(luò)合 物相互作用， 還可與這些多元環(huán)鎳絡(luò)合物相互作用， 使其中的配位鎳 離子全部脫掉配位基形成自由鎳離子。廢水中的自由鎳離子與 OH 一 形成沉淀，得以去除。另外，廢水中亞磷酸根和局部游離的有機酸根 可與鋇離子反響產(chǎn)生沉淀，從而促進鎳離子的沉淀。2.5CaO聯(lián)合BaC2處理化學鍍鎳廢水分別取1000mL水樣至8個燒杯中，置于六聯(lián)攪拌機上。先向其 中參加CaO,調(diào)節(jié)其pH=8,反響30min，再分別向其中參加0. 3、0. 6、 0.9

16、、1.2、1.5、1.8、2.1 和 2.4gBaC1，攪拌反響后，再用 NaOH(4 mol/ L)和PAM(0.3%)，進行沉淀處理，取其上清液，用火焰原子吸 收分光光度法測定水樣中鎳離子的濃度,計算鎳離子的去除率。圖4說明，CaO聯(lián)合BaC1處理化學鍍鎳廢水時，鎳離子的去除 率很高，在氯化鋇使用量為2.4g/ L時，鎳離子的去除率可達99.9% 以上。與圖3相比可知，當鎳離子的去除率相同時，圖 4中BaC1的 用量比圖 3少很多。這是因為,一方面,化學鍍鎳廢水中含有大量的 SQ2一和HPQ2一，其摩爾量甚至比鎳離子摩爾量還大，而鋇離子和鈣 離子都能與SQ2一和HPQ2 一反響產(chǎn)生難溶性物質(zhì)；另一方面，由 2.2 中的實驗結(jié)果可知，CaO能與廢水中的單嚙絡(luò)合物相互作用。 因此用 CaO聯(lián)合BaCl處理化學鍍鎳廢水時，鈣離子優(yōu)先與 SQ2 一和HPQ2一反響產(chǎn)生難溶性物質(zhì)，同時與單嚙絡(luò)合物相互作用，從而減少了 BaCg 的用量。因此與BaC2單獨處理化學鍍鎳廢水時相比，BaCl的使用量0'1*120X111 送2.4便用 JiUg/U度除 濃去 NJNI0-0 08 6 4圖4氯化詼用量對Ni1+ £除率的影響3結(jié)論(1)化學鍍鎳廢水中含有多種有機絡(luò)合劑和其他添加劑， 鎳主要以 穩(wěn)定的絡(luò)合物存在，廢水處理難度大。在化學沉淀法的