申请日2010.10.08
公开(公告)日2011.06.15
IPC分类号C02F9/04
摘要
一种铝材表面处理废水的镍离子分离和回收装置，通过破坏镍离子与络合剂的络合，来分离及回收镍离子。装置包括废水池、化学反应器、pH传感器、pH仪表、第一至第三加药机构以及离子交换设备。化学反应器连接废水池，以引入铝材表面处理废水。第一加药机构用以向化学反应器内的废水加入酸，直至pH仪表指示铝材表面处理废水的pH值为2～2.5，从而使处于络合态的金属镍和铝离子游离出来。第二加药机构用以向化学反应器内的废水加入适量的铝。第三加药机构用以向化学反应器加入碱，直至pH仪表指示废水的pH值已调节至5.5～6.5之间，使络合剂与铝离子形成络合物，且非络合态的铝离子形成沉淀。最后由离子交换设备使用离子交换技术吸附保留在废水中的镍离子。
翻译权利要求书
1.一种铝材表面处理废水的镍离子分离和回收装置，其特征在于，包括：
废水池，用以收集铝材表面处理废水;
化学反应器，连接该废水池，以引入该铝材表面处理废水;
pH传感器，设于该化学反应器内;
pH仪表，连接该pH传感器;
第一加药机构，用以向该化学反应器内的废水加入酸，直至将铝材表面处理废水的pH值调节至2～2.5，从而使处于络合态的金属镍和铝离子游离出来;
第二加药机构，用以向该化学反应器内的废水加入铝，使废水中的铝离子的摩尔浓度和络合态镍离子的摩尔浓度之比大于或等于1;
第三加药机构，用以向该化学反应器加入碱，直至将废水的pH值调节至5.5～6.5，使络合剂与铝离子形成络合物，且非络合态的铝离子形成沉淀;以及
离子交换设备，连接该化学反应器，输入该化学反应器的废水，且使用离子交换技术吸附保留在废水中的镍离子。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括一控制器，连接该pH仪表、以及该第一至第三加药机构，用以控制加药流程。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该化学反应器为间隙反应器，其中将铝材表面处理废水的pH值调节至2-2.5之后，反应20-60分钟。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该化学反应器为间隙反应器，其中在废水中加入铝之后，反应20-60分钟。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该第一加药机构和该第二加药机构为同一加药机构，以加入含有酸和铝的铝材表面处理的酸性阳极氧化废液。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该化学反应器为间隙反应器，在加入酸性阳极氧化废液后，反应20-60分钟。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一污泥泵及一压滤机，该污泥泵通过管路连接该化学反应器底部及该压滤机，以将该沉淀输送到该压滤机，该压滤机将该沉淀脱水后，废水返回该废水池。
说明书
铝材表面处理废水的镍离子分离和回收装置
技术领域
本实用新型涉及一种废水中镍离子的分离回收装置，其用于处理铝材表面处理过程中产生的含有铝离子、镍离子和络合剂的废水。
背景技术
铝和铝合金材料具有一系列优良的物理、化学、力学和加工性能，因而广泛应用于装饰、建筑、交通、航空航天等领域。但铝和铝合金材料同时也存在着如硬度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的不足。为了克服这些缺点，必须进行必要的表面处理。
表面处理一般包括脱脂、碱蚀、中和、阳极氧化、着色、封孔等工序。表面处理提高了铝材表面性能，同时也产生各类废水，来自于着色和封孔等生产环节的废水和废液就是其中之一。这类废水的特点是含有金属镍离子、铝离子和多种有机或无机的络合剂。随着环保要求的不断提高，铝加工行业的金属污染问题日益突出。为了满足环保标准的要求，大多数企业将这类含镍废水与其他废水分开，单独处理。
由于废水中含有大量铝离子，因此诸如CN1762602所公开的离子交换技术无法将镍从废水中单独吸附出来。因此首先必须将镍从废液中分离出来。
一般的处理技术是将该类含镍废水调节至碱性，使镍离子转化为氢氧化镍沉淀物。进而，通过沉淀和过滤将废水分为固液二相，固态氢氧化镍送有资质的单位处理，液态的水排放。然而，这一常规技术并不能满足环保要求，重金属镍离子的超标现象十分普遍。
有的研究者选用萃取的方式从含铝镍液体中分离和回收镍资源。例如中国台湾专利TW082107216提到了一种可用于分离硫酸水溶液中铝、钴及镍离子的萃取剂。JP08026124、US19930163481等专利中提到，用萃取剂将镍和钴从含有大量铝离子的水溶液中提取分离回收的方法。但是，萃取法存在工艺复杂、萃取剂昂贵、设备成本高的缺点。
实用新型内容
本申请的实用新型人经过研究发现，造成镍离子超标的原因在于着色和封孔等溶液中含有能与镍离子形成稳定络合物的络合剂，如柠檬酸、氨水、氟离子等。镍离子一旦与这些络合剂络合之后，十分稳定，阻碍了氢氧化镍的形成。该溶解性的络合态镍引起废水超标。
有鉴于此，本实用新型提出一种铝材表面处理废水的镍离子分离和回收装置，该装置通过破坏镍离子与络合剂的络合，来分离及回收镍离子。
本实用新型所提出的铝材表面处理废水的镍离子分离和回收装置，包括废水池、化学反应器、pH传感器、pH仪表、第一至第三加药机构以及离子交换设备。废水池用以收集铝材表面处理废水。化学反应器连接该废水池，以引入该铝材表面处理废水。pH传感器设于该化学反应器内。pH仪表连接该pH传感器。第一加药机构用以向该化学反应器内的废水加入酸，直至将铝材表面处理废水的pH值调节至2～2.5，从而使处于络合态的金属镍和铝离子游离出来。第二加药机构用以向该化学反应器内的废水加入铝，使废水中的铝离子的摩尔浓度和络合态镍离子的摩尔浓度之比大于或等于1。第三加药机构用以向该化学反应器加入碱，直至将废水的pH值调节至5.5～6.5，使络合剂与铝离子形成络合物，且非络合态的铝离子形成沉淀。离子交换设备连接该化学反应器，输入该化学反应器的废水，且使用离子交换技术吸附保留在废水中的镍离子。
在本实用新型的一实施例中，上述装置可包括一控制器，连接该pH仪表、以及该第一至第三加药机构，用以控制加药流程。
在本实用新型的一实施例中，该化学反应器为间隙反应器，其中将铝材表面处理废水的pH值调节至2-2.5之后，反应20-60分钟。在另一实施例中，间隙反应器在废水中加入铝之后，反应20-60分钟。
在本实用新型的一实施例中，该第一加药机构和该第二加药机构为同一加药机构，以加入含有酸和铝的铝材表面处理的酸性阳极氧化废液。在这一实施例中，该化学反应器为间隙反应器，在加入酸性阳极氧化废液后，反应20-60分钟。
在本实用新型的一实施例中，上述装置还包括一污泥泵及一压滤机，该污泥泵通过管路连接该化学反应器底部及该压滤机，以将该沉淀输送到该压滤机，该压滤机将该沉淀脱水后，废水返回该废水池。
本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有如下显著优点：
1、同时实现了铝镍废水的达标排放和镍资源的有效回收。
2、采用酸化破络技术对废水进行预处理，结合离子交换技术，彻底解决铝镍废水无法达标的难题。