??
劉存海，劉剛，賴小娟
（陜西科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，教育部輕化工助劑化學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710021）
摘要：采用復(fù)合絮凝及電解的方法研究了鍍鎳廢水的處理。經(jīng)過濾的廢水(含Ni2+ 826.8 mg/L)先以NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至9.0自然沉淀，接著在pH= 8.7下加入KAl(S04)2·12H20 0.133 g/L、聚合硫酸鐵(PFS) 0.167 g/L和陽離子聚丙烯酰胺(CPAM) 0.167 g/L進(jìn)行絮凝，然后在槽電壓4.5 V下電解4h。處理后的廢水中Ni2+含量為0.376 mg/L，達(dá)到排放要求。
關(guān)鍵詞：鍍鎳；廢水；絮凝劑；電解；電壓；排放
中圖分類號(hào)：TQ153.12; X781.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
文章編號(hào)：1004 - 227X (2012) 09 - 0037 - 03
1前言
隨著電鍍工業(yè)的迅速發(fā)展，電鍍廢水的排放量逐年增多，危害著人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。特別是鍍鎳廢水中所含的重金屬鎳具有較大的毒性，若進(jìn)入生態(tài)環(huán)境，經(jīng)土壤、水體、大氣遷移轉(zhuǎn)化，鎳的各種形態(tài)一旦被攝入人體，將會(huì)導(dǎo)致肺出血、腦出血、浮腫、毛細(xì)血管壁脂肪變性、呼吸系統(tǒng)病變等病癥。因此，對(duì)含鎳廢水的處理是亟待解決的問題[1]。
鍍鎳廢水的來源主要有鍍鎳廢槽液、逆流漂洗液以及車間清洗鍍鎳液等。含鎳廢水的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、物理吸附法、電解法、離子交換法、浮選法、高壓脈沖電凝法、膜分離法、細(xì)菌分解法、反滲透法等。近年來，有關(guān)含鎳廢水的研究旨在使廢水得到循環(huán)利用，達(dá)到清潔生產(chǎn)的要求[2-6]。本文采用絮凝一電解法，以寶雞長嶺集團(tuán)表面處理車間的鍍鎳廢水為研究對(duì)象，使凈化后廢水中的Ni2+含量由原來的826.8 mg/L降至0.376 mg/L，達(dá)到國標(biāo)GB 21900-2008中新建企業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(≤0.5 mg/L)，并將其應(yīng)用于表面處理車間的循環(huán)用水，實(shí)現(xiàn)了鍍鎳廢水循環(huán)利用。
2實(shí)驗(yàn)
2.1廢水來源
鍍鎳廢水取自寶雞長嶺集團(tuán)表面處理車間，其Ni2+含量為826.8mg/L。
2.2工藝流程
鍍鎳廢水——前處理——沉淀——絮凝——電解——陽極沉淀（陰極凈化）——回收污泥（回收水循環(huán)利用）。
2. 2.1 前處理
將廢水放入置有篩網(wǎng)的前處理池中，除去廢水中的不溶性固體。
2.2.2 沉淀
將經(jīng)前處理的廢水轉(zhuǎn)入沉淀池中，加1 mol/LNaOH調(diào)節(jié)pH至9.0，使部分Ni2+以Ni(OH)2的形式沉積，同時(shí)也產(chǎn)生{[Ni(OH)2lm·xOH-}x-膠粒[7]。
2.2.3 絮凝
取沉淀池的上清液，調(diào)節(jié)pH后，加入一定量的絮凝劑，攪拌40 min，靜置12h后過濾，取沉淀物，干燥后稱重。所用絮凝劑包括陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)、聚合硫酸鐵(PFS)和十二水硫酸鋁鉀[KAl(S04)2·12H20]，其原溶液質(zhì)量濃度均為10 g/L。
2.2.4 電解
圖1為電解槽的裝置示意圖。以Fe203修飾的Al-Mg合金片作陽極，碳電極作陰極，兩極間用120目的聚乙烯多孔膜隔開。電解時(shí)將電解槽置于水浴鍋中，具體的電解參數(shù)為：廢水pH 8.7～9.0，溫度25～33℃，電壓4.5 V．電解時(shí)間4h。
廢水的主要電解機(jī)理為：pH為8.7～9.0時(shí)，廢水中的Ni2+主要以荷負(fù)電的{[Ni(OH)2]m·xOH-}x-膠粒形式存在[7]，另外還有少量的K+、H+等雜質(zhì)離子。本研究中的廢水來源主要是以硫酸鎳作為槽液，因此，陰離子主要有SO42-和OH-。通電后，由于電場效應(yīng)，荷負(fù)電的{[Ni(OH)2]m·XOH-}x-、SO42-、OH-向陽極區(qū)移動(dòng)。其中，荷負(fù)電荷高的{[Ni(OH)2]m·xOH-}x-通過聚乙烯多孔膜首先吸附于Fe203載體表面，并產(chǎn)生脫OH-效應(yīng)，使[Ni(OH)2]m膠核互相聚沉在陽極；荷正電的H+由于半徑小而先在碳陰極表面放電產(chǎn)生極少量的氫氣，從而使陰極區(qū)的Ni2+以{[Ni(OH)2]m·xOH-}x-轉(zhuǎn)入陽極區(qū)，在陰極區(qū)得到凈化水，陽極區(qū)得到Ni(OH)2沉淀。
2.3水質(zhì)分析
用原子吸收法（日本日立公司的22000原子吸收儀）測定處理前后廢水中的Ni2+含量，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法求得鎳含量。
3結(jié)果與討論
3.1不同絮凝劑對(duì)鍍鎳廢水中Ni2+絮凝效果的影響
圖2所示為不同絮凝劑的投加量對(duì)鍍鎳廢水中Ni2+絮凝效果的影響。
由圖2可知，隨著絮凝劑質(zhì)量濃度的增大，Ni(OH)2的沉淀量也增大。其中，[KAl(S04)2·12H20]的絮凝效果最好，其次是PFS;當(dāng)[KAl(S04)2·12H20]、PFS和CPAM原溶液的投加量分別為4.0、5.0和5.0 mL，即其在廢水中的質(zhì)量濃度分別為0.133、0.167和0.167 g/L時(shí)，各自得到最大的Ni(OH)2沉淀量。
3.2復(fù)合絮凝時(shí)pH的選擇
按3.1所討論的[KAl(S04)2·12H20]、PFS、CPAM的最佳加入量將3種絮凝劑混合，投入鍍鎳廢水中，在不同pH下測其Ni(OH)2的沉淀量，結(jié)果如圖3所示。
分析圖2可知，在一定pH范圍內(nèi)，隨著pH升高，Ni(OH)2的沉淀量增大。當(dāng)pH=8.7時(shí)，復(fù)合絮凝劑的沉淀量達(dá)到最大，為550 mg;當(dāng)pH >8.7時(shí)，Ni(OH)2的沉淀量反而略有減小。因此，選用復(fù)合絮凝的pH為8.7。測得在pH=8.7下絮凝處理過的廢水中Ni2+含量為3.159 mg/L，仍不能達(dá)標(biāo)。
3.3電解時(shí)槽電壓的選擇
取2L經(jīng)絮凝處理的廢水置于電解槽中，在不同槽電壓下電解4h后，將陽極區(qū)廢水取出，測其Ni2+含量，得到Ni2+含量隨槽電壓變化的曲線，結(jié)果如圖4所示。
從圖3可知，槽電壓為4.5 V時(shí)，Ni2+的含量最低，為0.376 mg/L。當(dāng)槽電壓高于4.5 V時(shí)，隨槽電壓上升，Ni2+含量不再降低，故電解的最佳槽電壓為4.5 V。
4結(jié)論
(1)先在pH=9.0下沉淀處理，隨后在pH=8.7下，按[KAl(S04)2·12H20] 0.133 g/L、PFS 0.167 g/L、CPAM 0.167 g/L的比例加入絮凝劑對(duì)廢水進(jìn)行絮凝處理，廢水中的Ni2+含量由826.8 mg/L降至3.159 mg/L。再于25～33℃、4.5 V下電解4h，使Ni2+含量降至0.376 mg/L，不僅達(dá)到GB 21900-2008的排放要求，而且可回收應(yīng)用于鍍鎳工段中鍍槽液中的循環(huán)用水和一次漂洗中的循環(huán)用水。
(2)本工藝從鎳的污染源徹底清除了鎳對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，達(dá)到排放要求，為鍍鎳工段的清潔生產(chǎn)提供了行之有效的方法。
參考文獻(xiàn)：
[1]李家業(yè)．鍍鎳廢水的處理回用技術(shù)研究[D]．山東：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010．
[2]張永吉．化學(xué)沉淀法處理電鍍廢水的新認(rèn)識(shí)和新進(jìn)展[J]．環(huán)境污染與防治，1993，15 (6): 27-30．
[3]郭崇武，李建強(qiáng)，田華，用反滲透技術(shù)回收鍍鎳漂洗水[J]．電鍍與精飾，2009，31 (2): 40-42．
[4]陳爾余，用新型改性沸石處理含Ni2+電鍍廢水的研究[J]材料保護(hù)，2007，40 (2): 55-56，61．
[5]彭榮華，羅娟，用還原一絮凝沉淀法處理電鍍廢水的研究[J]材料保護(hù)，2008，41 (4): 70-72．
[6]李琛，人工濕地處理電鍍廢水研究進(jìn)展[J]電鍍與環(huán)保，201 1，31(3)：4.6．
[7]傅獻(xiàn)彩，沈文霞，姚天揚(yáng)，等．物理化學(xué)（下冊）[M]．5版．北京：高等教育出版社，2006: 405-460．
