化學鍍鎳廢水處理研究

萬媛媛

(上海輕工研究所有限公司，上海 200031)

1 化學鍍鎳廢水的特點及危害

化學鍍鎳是指在高溫下通過化學作用，將鎳離子催化還原成為金屬鎳，沉積在鍍件表層，形成鍍層[1]。為了有效還原鎳離子，維持鍍液穩定，需在鍍液中加入大量還原劑和一定量的穩定劑、絡合劑、緩沖劑等[2]，由于上述添加劑造成化學鍍鎳廢水中COD、磷含量高，鎳離子與絡合劑形成穩定結構，很難通過常規沉淀法處理達標。而鎳屬于致癌致突變物質[3]，如未處理達標直接排放進入水體，會給自然界和環境帶來不可逆轉的影響，所以化學鍍鎳廢水必須經過有效處理后才能排放。

2 化學鍍鎳廢水水質及排放要求

該廢水中主要污染物為鎳離子、次磷酸鹽、絡合劑等，經處理后需要達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900—2008)中表三規定的排放限值。廢水水質情況及主要排放指標詳見表1。

表1 廢水進出水水質情況

3 方案確認及原理分析

在次磷酸鹽-鎳體系中，由于絡合劑的存在，很難通過調節pH值使鎳離子轉化為氫氧化鎳沉淀，而次磷酸鹽也不易形成沉淀，故考慮先氧化鎳絡，使鎳絡合物轉化為游離態鎳離子，次磷酸鹽氧化為正磷酸鹽，然后通過投加堿和鈣劑使鎳形成氫氧化鎳，磷形成磷酸鈣。

在本實驗中，采用了芬頓試劑作為氧化劑、石灰作為磷酸根沉淀劑，反應機理如下：在酸性條件下由雙氧水和亞鐵反應生成強氧化性的·OH，·OH使次磷酸鈉氧化成正磷酸鈉，并使有機絡合物發生氧化反應，使絡合態鎳離子轉化成離子態，便于后續進行沉淀反應。

次亞磷酸根氧化機理：

沉淀機理：

Ni2++2OH-=Ni(OH)2↓

4 工藝流程說明

調節廢水pH值，投加硫酸亞鐵及雙氧水進行芬頓反應，芬頓反應結束后投加石灰進行除磷，除磷反應結束后，加堿調節pH值，使鎳離子形氫氧化鎳，然后投加混凝劑、絮凝劑進行沉淀，沉淀出水進離子交換柱進行吸附處理，在沉淀出水和離子交換出水位置分別取樣分析。

5 實驗數據

根據上述工藝流程，本次實驗采用間歇式處理方式，每批次處理0.5 t廢水，每天處理兩個批次，經過2周實驗研究，取得如下處理數據(離子交換柱出水中鎳離子含量均未檢出)(圖1、圖2)。

圖1 原水鎳濃度變化曲線

從上述數據可以看出芬頓反應后，廢水中鎳含量由原來的400～500 mg/L下降至0.5 mg/L以下，鎳離子去除率超過99%，甚至當進水鎳含量上升至近1000 mg/L時，處理后廢水中的鎳離子濃度依然維持在0.5 mg/L以下，由此說明，采用芬頓法處理化學鎳廢水是可行的，但依然無法滿足排放標準要求，故后續增加離子交換作為終端保護裝置。

圖2 沉淀反應后鎳濃度曲線

6 結論

由此可見，該化學鎳廢水采用芬頓反應+石灰處理+離子交換工藝后水中鎳離子濃度完全可以滿足現行排放標準的要求。