結(jié)晶沉淀法處理化學(xué)鍍鎳廢水的研究

姚智俊

摘 要 隨著化學(xué)鍍鎳技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，生產(chǎn)規(guī)模也隨之?dāng)U大，在帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)，以其高污染高排放量等缺點(diǎn)不斷地被詬病。鎳是一種比較昂貴的金屬，同時(shí)具備著相當(dāng)強(qiáng)的致癌能力，因此，對(duì)化學(xué)鍍鎳廢水進(jìn)行處理，不僅能夠保護(hù)環(huán)境，還能減少資源浪費(fèi)。筆者通過(guò)對(duì)鍍鎳廢水的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行闡述，對(duì)常用的2種結(jié)晶法工藝進(jìn)行了介紹，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 結(jié)晶沉淀法；化學(xué)鍍鎳廢水；處理研究

中圖分類號(hào) O6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）161-0171-02

化學(xué)鍍鎳以其鍍層均勻、耐磨性好、硬度高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，但是也給環(huán)境帶來(lái)了巨大的污染，嚴(yán)重威脅著人類的身體健康。對(duì)鍍鎳廢水的處理正逐漸地引起越來(lái)越多的關(guān)注，相關(guān)手段的實(shí)施迫在眉睫，對(duì)相關(guān)方法措施進(jìn)行研究有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 化學(xué)鍍鎳廢水的主要組成、危害和常用的廢液處理方法

1）主要組成。化學(xué)鍍鎳采用的是金屬鹽和還原劑在同一溶液介質(zhì)中自行催化所發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，使鎳離子能夠在鍍件的表面形成一層Ni—P非晶鍍層。化學(xué)鍍鎳廢水中含有一定量的未完全反應(yīng)的鎳鹽和還原劑，還包括一定量的無(wú)機(jī)物絡(luò)合劑、緩沖劑、穩(wěn)定劑等，同時(shí)還有一定量的次磷酸根離子、亞磷酸根離子、鈉離子和硫酸根離子。

2）主要危害。化學(xué)鍍鎳廢水中的鎳是一種強(qiáng)烈的致癌物質(zhì)，排入到水體中會(huì)破壞水體的生態(tài)平衡，威脅水生生物的正常生長(zhǎng)，造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，還會(huì)沉淀吸附到食物鏈中，并最終危害人類的身體健康。主要表現(xiàn)在影響人類基因的突變或缺失、影響人體內(nèi)多種生物酶的合成分泌、影響人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收、擾亂人類的內(nèi)分泌系統(tǒng)等。

3）常用的鍍鎳廢液處理方法。

（1）物理處理法。物理處理法是指在不改變離子存在形態(tài)的前提下，對(duì)鎳離子進(jìn)行吸附、濃縮和分離的方法。常用的物理處理法包括吸附法、離子交換法、膜分離法和溶劑萃取法等。

（2）化學(xué)處理法。化學(xué)處理法是指向鍍鎳廢水中加入一定量的化學(xué)物質(zhì)，是鎳與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成不溶的沉淀物質(zhì)，再進(jìn)行過(guò)濾分析的方法。常用的化學(xué)處理法包括化學(xué)沉淀法、氧化還原法、電解法等。

（3）生物處理法。生物處理法是指利用人工培養(yǎng)的功能性菌酶，對(duì)廢水進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化、靜電吸附、絡(luò)合、絮凝等作用，將重金屬離子分離的方法。常用的生物處理法包括生物化學(xué)法、植物生態(tài)修復(fù)法、生物絮凝法等。

（4）綜合處理法。針對(duì)化學(xué)鍍鎳廢水結(jié)構(gòu)成分復(fù)雜多樣的形式，實(shí)際處理中利用一種方法很難實(shí)現(xiàn)處理的達(dá)標(biāo)，需要結(jié)合多種方法工藝來(lái)進(jìn)行組合處理，統(tǒng)稱為綜合處理法。

2 結(jié)晶沉淀法簡(jiǎn)介

結(jié)晶沉淀法屬于化學(xué)處理方法的范疇，在鍍鎳廢水中放入碳酸鹽、硫化物、氫氧化鈉等化學(xué)物質(zhì)，使之與重金屬離子產(chǎn)生反應(yīng)，形成沉淀并吸附在結(jié)晶材料上，然后隨之一起取出。與傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法不同的是，結(jié)晶沉淀法工藝簡(jiǎn)單、操作方便、占地面積小、處理量大、重金屬回收簡(jiǎn)單方便，且形成的沉淀物含水率較低、結(jié)構(gòu)密實(shí)，在實(shí)際處理過(guò)程中，采用的頻率比較高，發(fā)展前景十分廣闊。

3 影響鎳離子去除的相關(guān)因素分析

1）雙氧水用量。當(dāng)在廢液中加入雙氧水時(shí)，鎳離子的去除效果十分明顯，效率得到了快速提升，并且隨著雙氧水用量的不斷增加，鎳離子的去除率也隨之增加，只是效果并不如初始狀態(tài)那么明顯。因?yàn)殡p氧水打破了以絡(luò)合物狀態(tài)存在的鎳元素，使之成為了游離狀態(tài)。當(dāng)鎳離子去除率不再變化時(shí)說(shuō)明雙氧水的用量達(dá)到了最佳值。

2）氫氧化鈉用量。氫氧化鈉用量對(duì)于鎳離子的沉淀程度有著直接的影響，當(dāng)氫氧化鈉過(guò)量的時(shí)候，雖然鎳離子能夠完全沉淀，但是會(huì)使廢水的pH值偏堿性，達(dá)不到污水排放的要求標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)其進(jìn)行中和處理，浪費(fèi)資源；用量過(guò)少會(huì)導(dǎo)致沉淀不完全。當(dāng)鎳離子沉淀不隨氫氧化鈉的增加量而增加時(shí)，證明鎳離子已經(jīng)完全沉淀。

3）氧化破絡(luò)時(shí)間。在實(shí)際鍍鎳廢水處理過(guò)程中，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，氧化破絡(luò)的程度就越徹底，證明鎳離子的去除率越高，一段時(shí)間過(guò)后，鎳離子去除率的變化并不會(huì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而明顯變化，證明氧化破絡(luò)的時(shí)間恰到好處。氧化破絡(luò)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)是雙氧水發(fā)揮過(guò)多，進(jìn)而影響廢水的處理效果。

4）沉淀反應(yīng)溫度。溫度增加會(huì)是離子之間的活動(dòng)加劇，進(jìn)而能夠促進(jìn)分子之間的反應(yīng)，加速鎳離子的去除。鎳離子與氫氧化鈉生成沉淀的反應(yīng)的劇烈程度與沉淀反應(yīng)溫度有著直接的關(guān)系，溫度高不僅會(huì)促進(jìn)二者反應(yīng)，還會(huì)使雙氧水的氧化破絡(luò)作用得到促進(jìn)，使廢液中游離的鎳離子含量增加，反應(yīng)更徹底。

4 常用的結(jié)晶沉淀法處理化學(xué)鍍鎳廢水工藝分析

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常用的結(jié)晶沉淀法主要有碳酸鎳結(jié)晶法和硫化鎳結(jié)晶法2種。

1）碳酸鎳結(jié)晶法。碳酸鎳結(jié)晶法主要是采用碳酸鈉作為結(jié)晶沉淀劑對(duì)鍍鎳廢水進(jìn)行處理，使之形成碳酸鎳沉淀，然后再進(jìn)行過(guò)濾，將剩下的碳酸鎳進(jìn)行反復(fù)沖洗后回流至調(diào)節(jié)池二次溶解，再加入次氯酸離子進(jìn)行氧化預(yù)處理，能夠進(jìn)一步提高鎳離子的結(jié)晶效果，由于鈣離子能夠?qū)Τ恋硇?yīng)起到促進(jìn)協(xié)同的作用，因此在實(shí)際操作工藝中使用次氯酸鈣的頻率比較高。使用該方法，針對(duì)只含有鎳離子一種重金屬離子的廢水，能夠短時(shí)間內(nèi)使鎳離子去除速率達(dá)到穩(wěn)定，且去除率很高，實(shí)際上鍍鎳廢水往往含有多種重金屬離子，這會(huì)直接影響沉淀反應(yīng)的穩(wěn)定性。結(jié)合劑的含量過(guò)高，會(huì)使鎳的去除率大大降低，整個(gè)運(yùn)行反應(yīng)過(guò)程起伏不定，很難保證穩(wěn)定性。

2）硫化鎳結(jié)晶法。與碳酸鎳結(jié)晶法不同的是，硫化鎳結(jié)晶法使用的是硫化氫作為沉淀劑，且絡(luò)合劑不會(huì)與硫化氫對(duì)鎳離子展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，反應(yīng)生成的硫化鎳的溶解度要比碳酸鎳小得多。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，增大含鎳廢水的面積，通入硫化氫氣體，硫離子和硫氫跟離子都會(huì)增多，控制好硫化氫氣體的輸入量，使鎳離子和硫離子達(dá)到化學(xué)平衡，沉淀就完全產(chǎn)生了。由于硫離子對(duì)鎳離子的競(jìng)爭(zhēng)吸引力度要明顯更強(qiáng)些，因此使用硫化鎳結(jié)晶法會(huì)省略預(yù)氧化的階段，提高操作的簡(jiǎn)便性，在實(shí)際生產(chǎn)處理過(guò)程中所受的歡迎程度也會(huì)更高。所產(chǎn)生的硫化鎳沉淀質(zhì)地十分密實(shí)，當(dāng)過(guò)濾裝置表面附著滿沉淀時(shí)，不需要立即更換濾布就可以繼續(xù)過(guò)濾沉淀。

5 沉淀物的處理方法

針對(duì)常用的硫化鎳結(jié)晶法，過(guò)濾完畢后將濾布從設(shè)備上拆下，通過(guò)焚燒的方式去掉后濾布，對(duì)剩余沉淀進(jìn)行分離，將其放入蒸餾水中洗滌，將其他溶于水的物質(zhì)清楚，在120℃的環(huán)境下烘干兩個(gè)小時(shí)，得到比較純凈的氫氧化鎳固體，然后再用硫酸與沉淀溶解反應(yīng)，形成七水硫酸鎳，鎳離子得到了有效的收集。

6 結(jié)論

綜上所述，在構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的大背景下，采用結(jié)晶沉淀法對(duì)化學(xué)鍍鎳廢水進(jìn)行處理，能夠有效將鎳離子從廢水中提取出來(lái)，使廢水達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)，減少工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自然環(huán)境的破壞污染，還能夠有效地節(jié)約稀缺資源。鑒于當(dāng)前相關(guān)技術(shù)發(fā)展還不夠成熟，需要不斷地完善現(xiàn)有技術(shù)，開(kāi)發(fā)研究新技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鎳元素更高純度的提取。

參考文獻(xiàn)

[1]吳之傳，陶庭先，孫志娟.偕胺肟螯合纖維處理鍍鎳廢液的研究[J].安徽工程科技學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003（2）.

[2]李能斌，羅韋因，劉鈞泉.國(guó)內(nèi)外化學(xué)鍍鎳清潔生產(chǎn)技術(shù)概況[A].2005（貴陽(yáng)）表面工程技術(shù)創(chuàng)新研討會(huì)論文集[C]，2005.

[3]王曉波，薩如拉，楊潤(rùn)昌，羅衛(wèi)玲.化學(xué)鍍鎳廢液處理新工藝及機(jī)理研究[J].湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2004（1）.

[4]曹夢(mèng)，唐雪嬌，韓長(zhǎng)秀，張寶貴.非金屬基體化學(xué)鍍鎳在電磁屏蔽方面的研究現(xiàn)狀[J].天津化工，2006（4）.

[5]張文雪，周振君，何成，李鋼.鎂合金無(wú)鉻前處理工藝及化學(xué)鍍鎳[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2011（1）.