工业含镍废水处理及回收技术的发展

工业含镍废水处理及回收技术的发展

由于其良好的物理特性，硫酸及其氧化物广泛应用于电工、化工和焦炭领域，为人类的生产和生活带来了极大的好处。近年来随着我国工业的发展，对镍的需求量越来越大，但含镍废水的不达标排放造成的环境污染问题也越来越严重。镍污染属于重金属污染，其毒性大且难生物降解，与水体中含有羰基的化合物生成毒性极强的羰基镍。人或动物通过食物链摄入后，重金属镍会在体内累积，抑制人体的酶系统，摄入初期会造成头晕、头痛，长期过量会影响中枢神经系统，造成精神错乱对于企业，含镍废水处理至关重要，采用合理的处理方法不仅可避免对环境的污染，而且可实现金属镍重复利用，避免资源浪费，减少企业的运行成本，提高经济效益。根据镍含量、含镍废水成分、操作要求等不同，文献中报道含镍废水的处理并实现资源回收利用的方法有很多，归纳起来主要分为传统化学法（化学沉淀法、絮凝法等）、物理法（吸附法、膜分离法、离子交换法等）和电化学法（电渗析、膜分离等）3种。目前，含镍废水达标处理技术已逐步实现工业化，但含镍废水资源回收利用技术的工业化受到限制，因此开辟一条工业化的含镍废水的处理及资源回收利用技术迫在眉睫。1废水处理和资源回收方法1.1化学药剂处理传统化学法处理含镍废水是通过加入一定量的化学药剂使之反应生成无害或易于分离的物质，再从废水中除去的方法。目前，化学法处理含镍废水主要采用化学沉淀法和絮凝法。1.1.1化学沉淀法化学沉淀法是工业处理含镍废水最常用的方法，其原理是在成分不复杂的含镍废水中加入合适的沉淀剂，在一定pH条件下，生成不溶性沉淀物，通过固液分离除去废水中的Ni以氢氧化物和硫化物作为沉淀剂时，均可实现Ni化学沉淀法去除含镍废水操作方便，装置简易，且方法成熟，但存在如下缺点：(1)化学沉淀法受Ni1.1.2废水的妥善处理及综合利用相比化学沉淀法，絮凝技术对处理成分复杂的含镍废水具有明显效果絮凝法处理含镍废水简单、经济、效果明显，但废渣的妥善处理及综合利用是需要解决的问题，目前利用产生的废渣提取有色金属有待进一步研究。1.2物理法处理含镍废水物理法是借助物理作用对含镍废水进行处理，处理过程中不发生化学反应，目前物理法处理含镍废水主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、磁分离技术。1.2.1解吸回收工艺用吸附法处理含镍废水，一般选择比表面积大、表面多孔、具有强吸附能力的物质为吸附剂，将溶液中不同组分吸附于表面，再通过后续处理方式实现解吸回收的目的。吸附剂的选择是关键，常用的吸附剂有活性炭吸附法由于吸附剂吸附能力强、廉价易得且可回收利用，在含镍废水处理方面有明朗的应用前景，但是解吸吸附剂的废水由于杂质含量高，难以达到回收利用目的；如何回收利用吸附剂中的Ni1.2.2离子交换剂出现选择性差的问题离子交换法处理含镍废水，其原理是游离的Ni针对国内废水中含有多种重金属，采用普通的离子交换剂出现选择性差的问题，任志宏采用离子交换技术处理含镍废水，处理过程选择性强，操作简单，对环境无污染。其吸附过程大多可逆，可实现水资源和金属镍的回收利用。但回收过程复杂，且废水处理过程成本高，树脂容易失效，限制了其在工业中的大规模应用1.2.3反渗透膜技术膜分离法处理含镍废水的原理是采用选择性透过膜为过滤介质，当膜两侧存在某种推动力（浓度差、压力差、电位差等）时，各组分选择性地透过膜以达到分离提纯的目的。欧阳深耕等目前应用最广泛的膜分离技术处理含镍废水主要有：乳状液膜分离技术、反渗透、超滤和纳滤等。乳状液膜分离技术不同于传统的膜分离中的固液分离，是液液分离范畴，利用液相膜将含镍废水分为外相和内相，外相为含镍废液，内相为回收液。在流动载体的作用下，含镍离子经过扩散进入内相集中处理达到去除回收的目的。内外相之间镍离子的浓度差，提供分离动力反渗透技术处理含镍废水的原理是通过在高浓度废水一侧加压使水透过半渗透膜进入淡水区，待分离Ni纳滤是介于反渗透和超滤的分离技术，其膜具有纳米级微孔，是一种新型膜分离技术。常江等人膜分离技术可实现水资源与金属镍浓缩液回用，在一定程度上为企业提供良好的经济效益。但膜分离技术成本较高，工艺复杂，滤膜容易造成污染，增加企业费用，适用于处理低含量镍废水，因此在企业中广泛实施还受到一定限制，有待于进一步研究。1.2.4磁分离技术磁分离技术是利用磁分离器将磁性污染物直接去除，对于强磁性离子镍，虽然比磁化系数大，但离子的体积小，其所受磁力几乎为零。孙水裕等1.3电压法电化学法是利用金属的电化学性质，金属镍在阴极还原析出而达到去除Ni1.3.1电解法电解法是在电解池中电解含镍废水，Ni采用电解法处理和回收含镍废水有如下局限性：(1)Ni1.3.2膜电解法膜电解法又称电渗析电解法，其原理是在电场作用下，利用离子交换膜的选择透过性，溶液中的Ni1.3.3填充床电去离子技术也是一种电渗析与离子交换结合的技术，不同于膜电解法，其是在电渗析器的隔膜之间以阴阳离子交换树脂作为填充床。采用电去离子技术能够较好地去除低浓度含镍废水中的Ni电去离子技术处理低浓度含镍废水，分离稳定且效率高，同时可回收金属镍和水资源，实现废水零排放，但对于组成复杂的工厂废水，电去离子技术去除Ni2含镍废水回收利用技术展望在洛阳黎明大成氟化工有限公司电解三氟化氮工艺中，电极及废渣2～3个月需用纯水冲洗一次，其中阴极冲洗水中含有Ni“高效、环保、节能”是未来处理含镍废水发展的重要方向，但面对工业含镍废水成分复杂的限制，如何进一步实现技术工业化、规模化仍需深入研究，例如：传统化学法要加以改进，加强低浓度含镍废水处理能力以及