螯合树脂处理含镍废水探究.pdf

印制电路信息 2024 No.1清洁生产与环保 Clean Production and Environment Protection螯合树脂处理含镍废水探究王莉莉（广东新大禹环境科技股份有限公司，广东 广州 510663）摘要探究不同工艺联合螯合树脂对游离态及络合态镍的处理效果。通过静态试验发现：高级氧化-混凝沉淀-离子交换（TP207树脂）对含镍废水有较好的处理效果，但TP207树脂对稳定性较强的络合镍的吸附效果有限。关键词离子交换；镍；混凝沉淀；高级氧化；螯合树脂中图分类号：X798文献标志码：A文章编号：10090096（2024）01005503Study on the use of chelating resin in the treatment of nickelcontaining wastewaterWANG Lili(Guangdong Xindayu Environmental Technology Co.,Ltd.,Guangzhou 510663,Guangdong,China)AbstractThe effects of different processes combined with chelating resin on the treatment of nickel ion and complexed nickel were investigated.It was found in static test that advanced oxidation process flocculation sedimentation-ion exchange(TP207 resin)had a good treatment effect on nickel-containing wastewater,but the adsorption effect of TP207 resin on complexed nickel with strong stability was limited.Key words ion exchange;nickel;flocculation sedimentation;advanced oxidation process;chelating resin0引言在印制电路板（printed circuit board，PCB）制造中有电镀镍和化学镀镍2种工艺，这2种工艺都会产生镀镍废水需要处理。镀镍废水中的镍主要有游离态和络合态，对于游离态Ni2+常用的处理工艺有化学沉淀法、离子交换法、膜法等，其中离子交换工艺能达到高效回收镍的目的1；络合态的镍则需先破络释放成游离态镍，再通过传统方法去除，氧化法是工程中常用的破络工艺。根据目前的电镀废水项目的运行情况反馈，结合相关专家学者的研究2-4，化学法除镍达到的出水效果一般为0.51.0 mg/L。随着排放标准的提高，需要在化学法后加设离子交换作为保障措施。本文以某废水厂含镍废水原水做试验，探究不同处理工艺联合TP207和MP62这2种螯合树脂的除镍效果。作者简介：王莉莉（1995），女，工程师，主要研究方向为废水处理和工程设计。-55清洁生产与环保 Clean Production and Environment Protection印制电路信息 2024 No.11工艺原理离子交换是以离子交换剂上的可交换离子与液相中离子发生交换为基础的分离方法，工作原理中的交换过程为2R-Na+Ni2+R2-Ni+2Na+（1）2R-H+Ni2+R2-Ni+2H+（2）再生过程为（酸洗）R2-Ni+2H+2R-H+Ni2+（3）转型过程为2R-H+2Na+2R-Na+2H+（4）式中：R为离子交换树脂。2试验材料（1）树脂：TP207树脂、MP62树脂。树脂基本性能参数见表1。（2）化 学 试 剂：7.5%盐 酸，10%NaClO，10%NaOH，10%PAC，0.2%PAM，除盐水。（3）其 他 材 料 与 工 具：1 000 mL 烧 杯，500 mL量筒，500 mL烧杯等。3静态试验3.1原水+离子交换试验原水经过沉降过滤去除杂质，取上清液，分别加入用除盐水清洗后的TP207和MP62树脂，搅拌30 min后检测水样中镍的浓度。将试验后的树脂分别清洗再生后重复试验。试验结果见表2。试验数据显示，同等条件下，2种新树脂的吸附量不如其再生后的吸附量。TP207和MP62树脂均为大孔树脂，出厂前致孔剂未被完全洗脱，残留致孔剂占用孔道，导致树脂吸附量受影响，清洗、再生使致孔剂被洗脱，暴露的孔道数增加，表现为吸附量提高。采用原水试验时，TP207 的除镍效果优于MP62，但两者的处理效果无法满足排放要求。3.2混凝沉淀+离子交换试验原水用石灰调节pH值至11.0，混凝沉淀后取上清液。用HCl将上清液pH值调节至5.06.0，分别加入TP207和MP62树脂，搅拌30 min后检测水样中镍的浓度。将试验后的树脂分别清洗再生后重复试验。试验结果见表3。沉淀法主要利用游离态镍与氢氧根结合形成氢氧化镍沉淀，对络合态镍的去除效果甚微。此外，加入石灰的操作会向体系中引入大量 Ca2+离子。试验数据显示，在含有高浓度Ca2+离子、镍以络合态形式存在的体系中，TP207树脂仍能有效除镍，但2种树脂的吸附效果较原水试验明显下降。据产品资料显示，MP62树脂可用于去除金属和氰化物络合物，而镀镍常用的络合剂有柠檬酸、丁二酸、乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）、焦磷酸盐、羟基羧酸等5-6，如选用氰离子则无法形成有效的镍镀层3，即含镍废水中无镍的氰化物络合物，因此MP62树脂的吸附效果不佳。采用混凝沉淀联合离子交换工艺，TP207的除镍效果优于MP62，但两者的处理效果无法满足排放要求。表1树脂基本性能参数树脂型号类型功能基全交换量/(eqL1)粒径/mm含水量/%堆积密度/(gL1)密度/(gmL1转型膨胀率)pH值使用范围供应类型TP207交联聚苯乙烯，大孔树脂亚氨基二乙酸2.20.401.2553580.721.17Na+H+：-30%1.59.0钠型MP62交联聚苯乙烯，大孔树脂叔胺1.70.3151.2550550.621.02自由体Cl：45%08游离碱表2原水+离子交换试验结果树脂类型TP207TP207（再生）MP62MP62（再生）进水镍浓度/(mgL1）193.0193.0193.0193.0出水镍浓度/(mgL1）2.31.646.94.2吸附量/(gL1）0.1430.1440.1100.142表3混凝沉淀+离子交换试验结果树脂类型TP207TP207（再生）MP62MP62（再生）进水镍浓度/(mgL1）24.9024.9024.9024.90出水镍浓度/（mgL1）1.480.939.738.42吸附量/（gL1）0.0350.0360.0230.025-56印制电路信息 2024 No.1清洁生产与环保 Clean Production and Environment Protection3.3氧化+混凝沉淀+离子交换试验原水用 NaOH 调节 pH 值至 7.5，投加适量NaClO氧化1.0 h，反应后投加适量NaS2O5，后用石灰调节pH值至11.0，混凝沉淀后取上清液。用HCl 将上清液 pH 值调节至 5.06.0，分别加入TP207和MP62树脂，搅拌30 min后检测水样中镍的浓度。将试验后的树脂分别清洗再生后重复试验。试验结果见表4。氧化+混凝沉淀能够有效去除废水中的络合态及游离态镍，试验所用的含镍废水中存在部分稳定性较强的络合镍，难以被次氯酸钠氧化。在镍以低浓度、络合态且难以被次氯酸钠氧化的形式存在的体系中，2种树脂的吸附效果较原水试验及混凝沉淀试验明显下降，TP207整体的吸附效果优于MP62。采用氧化+混凝沉淀+离子交换工艺，TP207的除镍效果优于MP62，两者的处理效果能稳定达到排放要求。4结语在氧化+混凝沉淀预处理的基础上，离子交换出水镍浓度在 0.20.5 mg/L 之间，但 MP62 及TP207树脂不能使出水稳定达到0.1 mg/L以下。相较MP62树脂，TP207树脂对含镍废水有较好的处理效果；在含有高浓度Ca2+离子，镍以络合态形式存在的体系中，TP207树脂仍能有效除镍；当络合态镍稳定到难以被氧化破络时，TP207的吸附效果有限。此外，静态试验得到的树脂吸附效果不如实际运行的动态吸附效果，胡鄂明等7在离子交换树脂对铀的静态和动态吸附行为研究中也发现动态吸附容量高于静态吸附容量。本文认为可能是动态吸附的过程中有流速的要求，吸附推动力大，促使动态吸附比静态吸附完全。在静态吸附过程中，溶液体积远大于吸附剂，只有吸附剂周围的吸附质能被有效吸附，而动态吸附体系里每个局部的溶液体积均小于吸附剂，因此表现为动态吸附比静态吸附效果更好。参考文献 1 贾金平.电镀废水处理技术及工程实例M.北京:化学工业出版社,2009.2 于秀娟,李淑琴,闫雷,等.化学沉淀法处理化学镀镍废水的数学模型及应用J.哈尔滨建筑大学学报,2002,35(6):3337.3 陈健俊.含镍络合废水处理技术研究D.上海:华东理工大学,2015.4 冯粒克,施银燕,汪向阳,等.化学沉淀法处理化学镀镍废水的研究J.山东化工,2010,39(8):1820.5 方景礼.电镀与络合物(一)J.材料保护,1975(4):2833.6 崔东,刘定富.柠檬酸-丁二酸双配位剂体系化学镀镍的研究J.电镀与环保,2012,32(6):3032.7 胡鄂明,张皖桂,王清良,等.离子交换树脂对铀的静态和动态吸附行为研究J.南华大学学报(自然科学版),2015,29(2):4246.表4氧化+混凝沉淀+离子交换试验结果树脂类型TP207TP207（再生）MP62MP62（再生）进水镍浓度/（mgL1）0.590.590.590.59出水镍浓度/（mgL1）0.380.260.470.35吸附量/（gL1）0.3150.4950.1780.360-57