申请日2017.04.25
公开(公告)日2017.08.11
IPC分类号C22B23/00; C22B3/42
摘要
本发明属于废水处理技术领域，公开了一种从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法。该方法包含树脂活化、树脂吸附、树脂解析和对解析水进行真空干燥、回收金属镍成品的步骤。其中，在树脂吸附步骤中，本发明使用了动态吸附装置，使活化后的羧酸基阳离子树脂与电镀废水在动态吸附装置的柱身内部呈逆向连续动态流动，从而完成对金属镍的动态吸附过程。本发明所提供的方法可显著改善吸附效率，从而提高废水处理效率;此外，树脂动态模式可操作性强，适合大规模应用，且树脂再生方便迅速，克服了传统静态树脂耗时长、吸附效率低的特点。
摘要附图
权利要求书
1.一种从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法，其特征在于，包含下述步骤：
(1)树脂活化：以盐水、氢氧化钠和盐酸对羧酸基阳离子树脂进行活化;
(2)树脂吸附：将活化后的羧酸基阳离子树脂置于动态吸附装置中，在曝气状态下，对电镀废水进行逆向动态吸附，得到产出水和吸附后的树脂，所述产出水中不含镍离子;
(3)树脂解析：对吸附后的树脂，依次使用盐酸、蒸馏水、碱液和乙醇进行解析，得到解析水，所述解析水为浓缩金属镍离子溶液;
(4)对所述解析水进行真空干燥，得到金属镍成品。
2.根据权利要求1所述的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法，其特征在于，所述动态吸附装置包括柱身、进水管、出水管、进气管、出气管以及气管;所述进水管和出水管分别设于所述柱身的两端;
所述柱身还具有一反应腔，所述反应腔内放置羧酸基阳离子树脂;所述气管呈螺旋状安装于所述反应腔内;所述气管上开设若干个曝气孔;且所述进气管与所述出气管通过所述气管连通;
电镀废水由进水管正向进入柱身，曝气气体由进气管反向进入柱身;且活化后的羧酸基阳离子树脂与电镀废水在柱身内部呈逆向连续动态流动。
3.根据权利要求2所述的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法，其特征在于，所述动态吸附装置的高径比为5:1～15:1。
4.根据权利要求2所述的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法，其特征在于，所述曝气孔的形状为椭圆形。
5.根据权利要求2所述的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法，其特征在于，所述曝气孔孔径与所述动态吸附装置高度的比例范围为1:20～1:40。
6.根据权利要求1所述的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在曝气状态下对电镀废水进行逆向动态吸附的曝气速率为0.5～5m3/min。
7.根据权利要求1所述的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法，其特征在于，所述步骤(2)种羧酸基阳离子树脂的使用量为：每1升电镀废水使用30～80克羧酸基阳离子树脂进行吸附。
8.根据权利要求1所述的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法，其特征在于，所述步骤(3)中使用蒸馏水对树脂解析时，蒸馏水的空间流速为1～5bv/h，蒸馏水的体积为3～10bv。
9.根据权利要求1所述的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法，其特征在于，所述步骤(3)中使用的乙醇为质量浓度为60%～95%的乙醇。
10.根据权利要求1所述的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法，其特征在于，所述步骤(4)中对含镍废水解析水进行真空干燥的温度为80～150摄氏度。
说明书
一种从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法。
背景技术
含镍废水主要来源于镍矿开采、冶炼、镍的电镀作业、电化学加工等产生出的废水废液。电镀镍废水中只含有普通的镍离子，镍是以二价形态离子存在于废水中，若直接排放对环境造成极大的污染。
含镍废水处理与回收技术目前国内外常用的方法有：化学沉淀、离子交换、蒸发浓缩、反渗透、电渗析、离子及电浮选、液膜萃取、腐植酸煤吸附等。其中，(1)化学沉淀法，是往水中加入化学药剂，使金属离子从可溶性化合物生成不溶性化合物继而沉淀分离的一种方法。为了便于液固分离，常需添加氯化铁等无机凝聚剂，从而在沉淀中混进大量的铁，故不能返回镀槽使用，造成资源浪费。(2)离子交换法，是目前国内应用最广泛的处理方法，这种方法既可以治理含镍废水，又可以回收镍资源。我国离子交换树脂法处理镀镍废水始于20世纪70年代，80年代逐渐发展起来。(3)反渗透法，是一种膜分离技术，它可以把溶解在水中的物质与水分离出来，是净化废水和富集溶解金属的一种方法。在反渗透过程中，废水在一定的机械压力下通过一种特定的离子树脂半透膜，常用醋酸纤维素膜，该膜只允许水分子通过(或选择透过性)阻滞溶解金属和杂质通过，并可循环使用，而被阻滞的金属化合物也可以直接回用。反渗透其溶液活动平行于半透膜，溶剂(即水)能渗透，而滞留在膜表面上的杂质很快冲洗流走，不会积聚在表面上，故能使膜保持良好的渗透性，不需要像过滤那样频繁地更换过滤膜。而且用反渗透装置处理的淡水，可继续作镀件清洗用而不会影响镀件的质量。但上述这些方法普遍存在耗时长、操作性不佳和吸附效率低等不足。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种利用羧酸基阳离子树脂动态吸附电镀废水中的金属镍并对所吸附的金属镍进行回收的方法。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式所提供的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法，包含下述步骤：(1)树脂活化：以盐水、氢氧化钠和盐酸对羧酸基阳离子树脂进行活化;(2)树脂吸附：将活化后的羧酸基阳离子树脂置于动态吸附装置中，在曝气状态下，对电镀废水进行逆向动态吸附，得到产出水和吸附后的树脂，所述产出水中不含镍离子;(3)树脂解析：对吸附后的树脂，依次使用盐酸、蒸馏水、碱液和乙醇进行解析，得到解析水，所述解析水为浓缩金属镍离子溶液;(4)对所述解析水进行真空干燥，得到金属镍成品。
特别地，本发明的实施方式所提供的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法中，所使用到的动态吸附装置动态吸附装置包括柱身、进水管、出水管、进气管、出气管以及气管;所述进水管和出水管分别设于所述柱身的两端;所述柱身还具有一反应腔，所述反应腔内放置羧酸基阳离子树脂;所述气管呈螺旋状安装于所述反应腔内;所述气管上开设若干个曝气孔;且所述进气管与所述出气管通过所述气管连通;电镀废水由进水管正向进入柱身，曝气气体由进气管反向进入柱身;且活化后的羧酸基阳离子树脂与电镀废水在柱身内部呈逆向连续动态流动。
优选地，所述动态吸附装置的高径比为5:1～15:1;且环绕地设于动态吸附装置的柱身上的曝气孔的形状为椭圆形;曝气孔孔径与所述动态吸附装置高度的比例范围为1:20～1:40。
进一步地，在本发明的实施方式所提供的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法中，所述步骤(2)中，在曝气状态下对电镀废水进行逆向动态吸附的曝气速率为0.5～5m3/min;羧酸基阳离子树脂的使用量为：每1升电镀废水使用30～80克羧酸基阳离子树脂进行吸附。
进一步地，在本发明的实施方式所提供的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法中，所述步骤(3)中使用蒸馏水对树脂解析时，蒸馏水的空间流速为1～5bv/h，蒸馏水的体积为3～10bv;此外，步骤(3)中使用的乙醇为质量浓度为60%～95%的乙醇。
此外，在本发明的实施方式所提供的从电镀废水中吸附和回收金属镍的方法中，步骤(4)中对含镍废水解析水进行真空干燥的温度为80～150摄氏度。
本发明利用树脂的多孔性和较高的比表面积的特点，选取羧酸基阳离子树脂，先行进行活化改性后，在曝气状态下，以动态吸附设备为反应装置，控制树脂物料流速，使料液形成旋转网状运动形态，从而保证了大孔树脂能充分接触废水中的金属离子，大大提高了吸附效率、提高废水的处理效率。树脂动态模式可操作性强，适合大规模应用，且再生方便迅速。在本发明中，活化后树脂与特制曝气动态吸附设备结合，使树脂在高速流动状态下，与废水中金属镍离子充分吸附，克服了传统静态树脂耗时长、吸附效率低的特点。
本发明吸附方法中，对金属镍的吸附率达到90%以上，且对浓度低至1ppm金属镍废水仍然有很好的回收效果。本发明中所涉及的羧酸基阳离子树脂对金属镍离子的良好吸附性能，但也不仅限于金属镍的吸附，该方法对其他金属离子如铬、铜等金属离子有良好吸附能力。此外，本发明所涉及的羧酸基阳离子树脂的再生，可通过碱洗、水洗、醇洗、水洗的方式进行再生，再生后的树脂具有良好的吸附能力。