利用含鎳電鍍廢水制備硫酸鎳的研究

羅麗麗　劉潯　林偉　劉人源

（梅州環(huán)保設備有限公司廣東梅州514000）

利用含鎳電鍍廢水制備硫酸鎳的研究

羅麗麗劉潯林偉劉人源

（梅州環(huán)保設備有限公司廣東梅州514000）

針對某電鍍廠表面處理過程產生的含鎳廢水，采用“沉淀—酸浸—純化—結晶”工藝制備硫酸鎳晶體，分別就各步驟的工藝參數(shù)如投藥量、反應時間等進行正交實驗，比選優(yōu)化出最佳工況條件，在此工況條件下所制取的硫酸鎳產品技術指標符合工業(yè)硫酸鎳國家標準一類標準。

含鎳電鍍廢水；硫酸鎳；沉淀；酸浸

我國電鍍行業(yè)每年排放約4.5×108t重金屬廢水，既浪費了大量資源，又對環(huán)境產生了極大的破壞，如何對電鍍行業(yè)重金屬廢水進行有效處理和綜合利用顯得十分必要。含鎳廢水在電鍍行業(yè)廢水中占了較大比重，含鎳廢水的回收利用方法已引起國內外廣泛關注[1-3]，將電鍍廠排放液中的鎳離子經過回收利用，制成結晶硫酸鎳，既能減少環(huán)境破壞，又能節(jié)省大量的原材料和資金。但我國電鍍廢水的資源化技術目前仍處于探索階段，在工程實踐中尚存在工藝復雜、金屬回收率不高、運行不穩(wěn)定、產品純度不高、二次污染等問題。本實驗以江西省贛州市某電鍍廠表面處理過程產生的含鎳廢水為原料，探索技術工藝簡單、流程短、清潔、易于操作且成本低的鎳回收技術，并優(yōu)化比選出各步驟的最佳工藝條件，以期為工程應用提供一定的參考借鑒。

1　實驗部分

1.1實驗廢水、材料與儀器

本實驗所用水樣來源于江西省贛州市某電鍍廠面處理過程產生的含鎳廢水，據(jù)現(xiàn)場調查，該廠含鎳廢水每天最小排放量約15 m3，廢水各重金屬組分含量見表1。

表1　含鎳廢水中各組分含量

實驗所用試劑H2SO4、NaOH、NaClO均為分析純，實驗用水為去離子水。

1.2工藝流程

圖1　含鎳廢水回收工藝流程圖

電鍍廢水鎳回收工藝流程詳見圖1，含鎳廢水經沉淀產生的鎳泥經濃硫酸酸浸、過濾后制得硫酸鎳粗液，經進一步凈化除雜制得硫酸鎳純溶液，最后通過多級蒸發(fā)結晶制得高純度硫酸鎳晶體，達到電鍍行業(yè)硫酸鎳質量指標。

1.3實驗步驟

1.3.1沉淀

取50 mL含鎳廢水，采用20%NaOH作沉淀劑，分別考察堿投加量、反應溫度、時間等因素對沉淀效果的影響，并優(yōu)選出最佳工況條件，用于后續(xù)實驗。

1.3.2酸浸

稱得一定量的鎳泥泥漿，緩慢加入濃硫酸，不斷攪拌，控制一定的液固比，浸取2 h，取浸取液進行分析檢測其中鎳離子的含量，計算鎳的浸出率。

1.3.3純化除雜

經酸浸后得到的硫酸鎳粗液中殘存具有還原性的雜質，因此需通過進一步氧化處理實現(xiàn)凈化除雜。

1.3.4結晶

將凈化除雜后的濾液泵入真空蒸發(fā)濃縮罐，先調整溶液pH值，通過嚴格控制蒸發(fā)過程，當溶液中鎳含量達到300g/L～400g/L,停止溶液蒸發(fā),把溶液轉入結晶罐,通過實施嚴格的結晶工序,最終制得符合電鍍要求的硫酸鎳晶體。

1.4分析方法

Ni2+采用丁二酮肟分光光度法測定；其他金屬離子采用原子吸收分光光度法分析；按國標方法測定粗品銅和粗品硫酸鎳。

2　結果與討論

2.1沉淀

NaOH投加量對鎳沉淀率的影響如圖2所示。

圖2　鎳沉淀率隨堿投加量變化曲線

由圖2中可知，剛開始加入20%NaOH溶液后，鎳沉淀率逐漸提高，但其變化率較平緩，隨著NaOH投加量增至25 mL時，鎳離子沉淀率明顯提高，當NaOH加入量為45 mL時，鎳沉淀率激增至99.34%，繼續(xù)增加投堿量，鎳沉淀率未有明顯變化。沉淀法制備鎳泥的關鍵是要控制好pH值，要根據(jù)處理水質和需要除去的重金屬種類，選擇恰當?shù)膒H值。故根據(jù)本實驗數(shù)據(jù)，加堿量對鎳沉淀率影響很大，使鎳沉淀率達較高情況下的最佳條件為：加入20%的NaOH45 mL并使其廢水pH為8.5～9.5范圍內。

2.2酸浸

通過正交試驗，優(yōu)化比選出酸浸最佳工藝條件，即硫酸添加比2.8:1、浸出時間2 h、浸出溫度25℃及液固比10:1，此工藝條件下可得到深藍色澄清硫酸鎳溶液，鎳浸出率為96.0%，充分保證了含鎳電鍍污泥中金屬鎳回收產品的純度和產量。

2.3純化除雜

采用NaClO對酸浸出硫酸鎳粗液進行氧化處理，然后通過分子篩對溶液中的雜質進行吸附沉淀，經過濾，使溶液進一步得到純化，分析溶液中鎳及主要雜質的含量。

2.4結晶

取1L除雜純化后過濾得到的硫酸鎳溶液進入真空蒸發(fā)罐，加入濃硫酸調節(jié)溶液pH值為2～4，蒸發(fā)速度為每小時蒸發(fā)起始溶液量的40%～50%，當溶液濃縮至鎳含量達到350 g/L～400g/L時，停止蒸發(fā)，將溶液轉入結晶罐，保持溶液溫度90℃～95℃，繼續(xù)攪拌溶液30 mins，攪拌速率為90 r/min,循環(huán)冷卻水流量為5 L/min，使溶液在1 h內溫度緩慢降到50℃～65℃，然后關閉冷卻水，自然冷卻的降溫速率約1℃/min，溶液中開始出現(xiàn)結晶時，提高攪拌器速率至50 r/min，隨著結晶顆粒的增多增大,溶液顏色由深藍變成綠色，將攪拌器速率降低至40r/min，當結晶溫度到33℃～45℃時，結晶停止，得含硫酸鎳晶體的溶液，靜置陳化后經真空過濾及干燥后得硫酸鎳晶體（NiSO4·6H2O），過濾母液回流至酸浸工藝。

由本工藝制得的結晶硫酸鎳經產品質量檢測的結果如表2所示。

表2　結晶硫酸鎳產品質量檢測結果

檢測結果表明，本工藝所制取的硫酸鎳產品主要質量技術指標符合工業(yè)硫酸鎳國家標準（HG/T2824—1997）一類標準。

3　結語

（1）鎳沉淀率達較高情況下的最佳條件為每50 mL含鎳廢水加入45 mL 20%的NaOH并使其廢水pH為8.5～9.5范圍內；（2）酸浸最佳工藝條件為硫酸添加比2.8:1、浸出時間2 h、浸出溫度25℃及液固比10:1；（3）針對某電鍍廠表面處理過程產生的含鎳廢水，采用“沉淀—酸浸—純化—結晶”工藝制備硫酸鎳晶體，產品技術指標符合工業(yè)硫酸鎳國家標準一類標準。

[1]汪晴,熊杰,葉錦韶.電鍍行業(yè)重金屬在線回收清潔生產技術[J].生態(tài)科學,2015,34(4):163-168.

[2]鄭利祥.離子交換法處理含鎳電鍍廢水的工程應用[J].工業(yè)水處理,2015,35(10):87-90.

[3]祁高月,莊海超,李勇,等.南方某電子公司R-CHIP電鍍廢水處理及回用工程[J].水處理技術,2015,3:036.

羅麗麗（1984—），女，梅縣區(qū)，研究生，中級工程師，水污染治理。