芬頓氧化工藝處理化學鍍鎳廢水中的總鎳

王成剛，陳 銘，趙德忠，葉汝漢

(江門市崖門新財富環保工業有限公司，廣東 江門 529100)

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]。化學鎳鍍液中含有大量的還原劑、絡合劑和穩定劑等。化學鍍鎳廢水主要來源于化學鍍鎳生產過程中的鍍件清洗，其主要污染指標為絡合鎳、次亞磷酸鹽、COD、氨氮等。對于電鍍園區，化學鍍鎳廢水約占含鎳廢水總量的10%～15%，其處理工藝主要是將化學鍍鎳廢水和電鍍鎳廢水混合處理，通過調節pH值使鎳離子沉淀去除。但是，化學鎳中的絡合態鎳并不能轉化為游離態鎳離子而經沉淀后去除，另外，廢水中的次亞磷沒有得到較好的處理，即化學鍍鎳廢水中的總鎳和總磷并未有效去除。由于化學鍍鎳廢水的總量并不多，所以經過其他廢水的稀釋，可以降低總鎳和總磷的濃度，總體達標。隨著電鍍產業的不斷調整，電鍍園區將引進更多類型的企業，如PCB企業等，化學鎳生產線有可能明顯增多，那么化學鍍鎳廢水的量也將大大增加，僅靠稀釋將無法達到要求排放。目前已報道的化學鎳廢水的處理方法有：酈朝暉[2]采用漂水氧化+鈣鹽沉淀法，該法采用酸性氧化沉淀+離子交換深度處理法的工藝，但漂水與次亞磷的反應效率不高，需要投加大量的漂水，成本過高。夏俊方等[3]采用UV/過硫酸鉀-沉淀工藝，該法通過UV催化、過硫酸鉀氧化、加減沉淀、重捕劑深度處理的技術，其最佳的pH值為6.5，出水總鎳為1.4 mg/L；未能達到電鍍廢水的排放要求。黃元盛[4]采用H2O2破絡化學沉淀法，使用化學沉淀法+過氧化氫破絡+螯合劑方法處理化學鍍鎳廢液中的鎳離子。但此方法的缺點是，反應時間較長，并有溫度的要求，難以在工業上推廣應用。關智杰等[5]提出臭氧預破絡-重金屬捕集法，廢水中總Ni濃度為2.76 mg/L，該法的研究對象并不是化學鍍鎳廢水，而是化學鍍鎳廢水經過物化處理的出水。針對上述不足，本研究以電鍍行業化學鍍鎳工藝產生的實際電鍍廢水中為研究對象，提出了采用芬頓氧化工藝對化學鍍鎳廢水進行處理，出水總鎳濃度為0.1 mg/L，滿足行業排放標準的要求。

1 實驗材料及方法

1.1 儀器與試劑

化學鍍鎳廢水，取自廣東某電鍍園區；硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鈣、聚合氯化鋁、硫酸亞鐵、聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯乙酰胺(PAM)、30%雙氧水、硫化鈉，均為分析純；重捕劑為鎳離子重捕劑。所用設備為電感耦合等離子發射光譜儀(ICP-OES，美國PE Optima 8000DV)便攜式pH計(奧豪斯ST300)，空壓機(捷豹)，磁力攪拌器(良友HJ-6B)。

1.2 實驗方法

取化學鍍鎳廢水用磁力攪拌器攪拌，用10%硫酸調節pH值為3～4，加入FeSO4和30%H2O2進行氧化破絡反應；反應完后加入5%石灰和10%液堿調節pH值為10～11，曝氣；加入5%PAC和0.05%PAM，靜置30 min后取上層清液檢測總鎳濃度。取上層清液進行二級處理，加入10%重捕劑，反應完全后加入5%PAC和0.05%PAM，靜置30 min后取上層清液檢測總鎳的濃度。

圖1 芬頓氧化工藝流程圖

Fig.1 Fenton oxidation process

1.3 分析方法

總鎳濃度采用ICP-OES測定，采用外標法，標準曲線濃度為0.1～1.0 mg/L。取一級反應和二級反應的上清液，按標準曲線濃度范圍稀釋后，按儀器工作條件進行測定。

2 結果與討論

2.1 總鎳去處率

對不同濃度的化學鍍鎳廢水進行處理，經過芬頓工藝一級和二級反應處理后，總鎳濃度分別見表1～3。經一級反應后，低濃度的化學鍍鎳廢水的總鎳剩余濃度為0.47 mg/L，低于0.5 mg/L；對于高濃度廢水，一級反應并未能達標處理。二級反應后，總鎳的剩余量為0.08～0.13 mg/L，去除率達99.9%以上。試驗結果表明，芬頓工藝可將絡合鎳中的鎳以離子形式完全釋放出來，加堿生成金屬氫氧化物，混凝劑絮凝劑沉淀下來，然后經重捕劑深度處理后，可完全去處廢水中的總鎳，達到電鍍污染物排放標準的要求。

表1 樣品1#的總鎳去除率

表2 樣品2#的總鎳去除率

表3 樣品3#的總鎳去除率

3 結語

對于低濃度化學鎳廢水，一級處理可將總鎳降至0.5 mg/L；對于高濃度化學鎳廢水，經二級處理后能把總鎳降至0.1 mg/L。本文提出了采用芬頓工藝處理化學鍍鎳廢水的工藝，并進行了系統的試驗。結果顯示，采用芬頓工藝，能將化學鍍鎳廢水中的鎳以離子形態釋放出來，經調節pH值、投加混凝劑絮凝劑與重捕劑，能有效去處廢水中的總鎳，穩定地達到電鍍污染物排放標準。