申请日2018.07.23
公开(公告)日2018.11.23
IPC分类号C02F9/06; C02F101/18; C02F101/20; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种镍氰络合物电镀废水的处理方法，包括以下步骤：步骤S1：将镍氰络合物转换成镍铵络合物，并以碳酸盐沉淀化合物的形式得到分离，电镀废水氰根以游离氰的形式存在;步骤S2：将电镀废水送至电解槽，调节pH值为11～12;步骤S3：投加氯化钠进行电解反应得到低浓度的含氰电镀废水;步骤S4：调节pH值为7～8，得到低浓度游离氰弱碱性电镀废水;步骤S5：废水经过过滤后通入至反渗透膜组件，浓水循环至步骤S2中的电解槽，纯水则用作镀件漂洗。本发明电镀废水中的镍通过络合沉淀和电解析出实现了二次回用，氰根离子通过电解和反渗透操作，使其氧化降解后得到氰酸钠溶液，高效蒸发结晶后得到氰酸钠产品。
权利要求书
1.一种镍氰络合物电镀废水的处理方法，其特征在于，包括以下处理步骤:
步骤S1沉淀反应：向分离罐中的镍氰络合物电镀废水，按碳酸根与镍元素的摩尔比为1～1.2：1添加碳酸钠溶液，再加入氨水溶液调节pH值为7.5～9.5,使含镍废水中的大部分镍以镍-铵络合物结合形成沉淀化合物得到分离,而氰根离子大部分以游离氰的形式存在于电镀废水中;
步骤S2pH值调节：将步骤S1处理过的电镀废水送至电解槽，往电解槽中加入氢氧化钠,调节pH值为11～12;
步骤S3电解反应：向步骤S2处理后的电镀废水中投加氯化钠，设置阳极电流密度为0.3～0.5A/dm2，槽电压为8～10V，开始电解反应，反应6～12h后，得到低浓度游离氰电镀废水，废水中的剩余镍离子则在电解槽阴极析出得到富集回收;
步骤S4pH值调节：向步骤S3得到的低浓度游离氰电镀废水中加入质量百分含量为15%盐酸溶液，调节pH值为7～8，得到低浓度游离氰弱碱性电镀废水;
步骤S5浓缩操作：将步骤S4得到的低浓度游离氰弱碱性电镀废水经过过滤器过滤后，通入至反渗透膜组件，得到的纯水用作电镀过程中镀件漂洗，得到的浓水循环至步骤S2中的电解槽，当浓水中氰根离子占所有含氰化合物的质量百分含量小于1%时，浓水外排收集，进一步经过高效蒸发结晶后得到氰酸钠。
2.如权利要求1所述的镍氰络合物电镀废水的处理方法，其特征在于，所述步骤S3中电解反应中还可以通入臭氧，其用气量为0.2～0.4m3/(min·min3)。
3.如权利要求1所述的镍氰络合物电镀废水的处理方法，其特征在于，所述步骤S1中碳酸钠溶液的质量摩尔浓度为0.5～2mol/L。
4.如权利要求1所述的镍氰络合物电镀废水的处理方法，其特征在于，所述步骤S1中氨水溶液的质量百分含量为10～30%。
5.如权利要求1所述的镍氰络合物电镀废水的处理方法，其特征在于，所述步骤S2中电解槽净极距为35～45cm。
6.如权利要求1所述的镍氰络合物电镀废水的处理方法，其特征在于，所述步骤S3中氯化钠的投加量按氰浓度的5～10倍计算。
7.如权利要求1所述的镍氰络合物电镀废水的处理方法，其特征在于，所述步骤S5中过滤器的过滤精度为1～5um。
8.如权利要求1所述的镍氰络合物电镀废水的处理方法，其特征在于，所述步骤S5中的反渗膜膜组件为聚偏氟乙烯纤维膜。
说明书
一种镍氰络合物电镀废水的处理方法
技术领域
本发明涉及电镀废水技术领域，具体的说涉及一种镍氰络合物电镀废水的处理方法。
背景技术
电镀行业产生的废水和废液组份复杂，根据电镀废水中所含元素进行分类，可以分为含氰废水、含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。
含氰废水通常单独处理，在处理前不与其他废水混合，当废水中氰离子质量浓度小于50mg/L时，宜采用碱性氯化法处理，含氯氧化剂主要有次氯酸钠、二氧化氯、液氯等;废水中氰离子质量浓度大于50mg/L时，宜采用电解处理技术;而臭氧处理含氰废水，对进水氰离子质量浓度没有限制，但含有络合氰根离子的废水，不宜采用臭氧处理。
另外，在电镀行业的氰化镀工序和化学镀镍的过程中，由于络合剂的存在，都会产生含有镍氰络合物的废水，含络合剂的废水非常稳定，在常温下不易被氢氧化钠和硫化钠所沉淀，难以采用传统的化学沉淀法实现镍离子的脱除操作，也难以采用传统的碱性氯化法、电解法和臭氧氧化法进行含氰废水的处理。因此，处理该类废水前，通常需要进行破络预处理，以提高镍氰络合物废水的处理效率，往往造成处理工艺复杂、成本高等问题。
发明内容
鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的主要目的在于提供一种镍氰络合物电镀废水的处理方法，用于解决现有技术中镍氰络合物废水难处理、处理效率低、工艺复杂、成本高等问题。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种镍氰络合物电镀废水的处理方法，包括以下处理步骤:
步骤S1沉淀反应：向分离罐中的镍氰络合物电镀废水，按碳酸根与镍元素的摩尔比为1～1.2：1添加碳酸钠溶液，再加入氨水溶液调节pH值为7.5～9.5,使含镍废水中的大部分镍以镍-铵络合物结合形成沉淀化合物得到分离,而氰根离子大部分以游离氰的形式存在于电镀废水中;在电镀行业的氰化镀工序和化学镀镍的过程中，镍氰络合物电镀废水以镍氰络合物的形式存在于水体之中，该络合物中的镍元素主要是与氰根离子中的碳元素存在的空位进行配位，形成稳定的络合体系使镍氰络合物电镀废水难以脱除。向上述电镀废水中添加入一定浓度的氨水形成铵根离子，由于铵根离子中氮元素其电负性大于碳元素，因此与镍形成的配位键更稳定，从而使氰根离子以游离氰的状态存在于水体中，而加入的碳酸钠与氨水形成一定的碱性水体，促使镍-铵络合物与碳酸根结合，形成沉淀化合物得到分离，该沉淀化合物可以作为前驱体化合物用作锂电池的制备;
步骤S2pH值调节：将步骤S1处理过的电镀废水送至电解槽，往电解槽中加入氢氧化钠,调节pH值为11～12;
步骤S3电解反应：向步骤S2处理后的电镀废水中投加氯化钠，设置阳极电流密度为0.3～0.5A/dm2，槽电压为8～10V，开始电解反应，反应6～12h后，得到低浓度游离氰电镀废水，废水中的剩余镍离子则在电解槽阴极析出得到富集回收;电镀废水中投加氯化钠，一方面可以作为电解质，促使电解反应的进行，另外一方面，氯离子在电解槽的阳极侧转换成氯气，重新溶解到水体中转换成次氯酸钠，起到氧化游离氰的作用;在上述pH值条件下，游离氰在电解槽的阳极失去电子发生氧化反应，从而使游离氰转换成氰酸根离子得到去除，刚开始游离氰浓度较高，电解反应速率快，并且反应时间越长，电解效率越低，控制反应时间，以最大程度的兼顾电解反应的效率和工艺方案的经济性;
步骤S4pH值调节：向步骤S3得到的低浓度游离氰电镀废水中加入质量百分含量为15%盐酸溶液，调节pH值为7～8，得到低浓度游离氰弱碱性电镀废水;
步骤S5浓缩操作：将步骤S4得到的低浓度游离氰弱碱性电镀废水经过过滤器过滤后，通入至反渗透膜组件，得到的纯水用作电镀过程中镀件漂洗，得到的浓水循环至步骤S2中的电解槽，当浓水中氰根离子占所有含氰化合物的质量百分含量小于1%时，浓水外排收集，进一步经过高效蒸发结晶后得到氰酸钠。经过反渗透膜组件浓缩得到的浓水含有未被完全处理的游离氰回到电解槽再次进行氧化降解处理;
优选的，所述步骤S3中电解反应中还可以通入臭氧，其用气量为0.2～0.4m3/(min·min3)。
优选的，所述步骤S1中碳酸钠溶液的质量摩尔浓度为0.5～2mol/L。
优选的，所述步骤S1中氨水溶液的质量百分含量为10～30%。
优选的，所述步骤S2中电解槽净极距为35～45cm。
优选的，所述步骤S3中氯化钠的投加量按氰浓度的5～10倍计算。
优选的，所述步骤S5中过滤器的过滤精度为1～5um。
优选的，所述步骤S5中的反渗膜膜组件为聚偏氟乙烯纤维膜。
本发明的有益效果：
本发明通过氨水和碳酸钠的投加，促使镍氰络合物电镀废水中的镍-氰络合物转换成镍-铵络合物，并与碳酸根离子结合，形成沉淀化合物使镍元素得到有效去除，该沉淀化合物可以作为锂电池的前驱体化合物得到回收利用;本发明进一步通过电解和反渗透浓缩操作，经济高效使游离氰得到有效降解，而纯水回用进行镀件漂洗;本发明含镍废水通过络合沉淀和电解析出实现了重金属的二次回用，含氰废水通过电解和反渗透操作，使含氰废水浓缩循环电解，纯水循环利用，实现电镀废水的零排放。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
已知某电镀厂，分别采用氰化镀工序和化学镀镍，两者混合排出的镍氰络合物废水，其中氰根离子浓度为81mg/L，镍离子浓度为35mg/L，以下结合具体实施例说明电镀废水的处理。
实施例1
一种镍氰络合物电镀废水的处理方法，包括以下处理步骤:
步骤S1沉淀反应：向分离罐中的镍氰络合物电镀废水，按碳酸根与镍元素的摩尔比为1：1添加质量摩尔浓度为0.5mol/L的碳酸钠溶液，再加入质量百分含量为10%的氨水溶液调节pH值为7.5,使含镍废水中的大部分镍以镍-铵络合物结合形成碳酸盐沉淀化合物得到分离,而含氰废水大部分以游离氰的形式存在于电镀废水中;分离得到的碳酸盐沉淀化合物可以作用锂电池的前驱体化合物使用，使镍资源得到有效回收利用;
步骤S2pH值调节：将步骤S1处理过的电镀废水送至电解槽，电解槽净极距为35～45cm，往电解槽中加入氢氧化钠,调节pH值为11;
步骤S3电解反应：向步骤S2处理后的电镀废水中投加氯化钠，投加量按氰浓度的5倍计算，设置阳极电流密度为0.3A/dm2，槽电压为8V，开始电解反应，电解反应过程中通入臭氧，其用气量为0.2m3/(min·min3)，促进水体搅拌，使游离氰得到更加充分的氧化反应，反应12h后，得到低浓度游离氰电镀废水，废水中的剩余镍离子则在电解槽阴极析出得到富集回收;
步骤S4pH值调节：向步骤S3得到的低浓度游离氰电镀废水中加入质量百分含量为15%盐酸溶液，调节pH值为7，得到低浓度游离氰弱碱性电镀废水;
步骤S5浓缩操作：将步骤S4得到的低浓度游离氰弱碱性电镀废水经过过滤精度为1um过滤器过滤后，通入至材质为聚偏氟乙烯纤维膜的反渗透膜组件，得到的纯水用作电镀过程中镀件漂洗，得到的浓水循环至步骤S2中的电解槽，当浓水中氰根离子占所有含氰化合物的质量百分含量小于1%时，浓水外排收集，浓水经过高效蒸发结晶后，得到氰酸钠晶体。
本实施例重金属镍85%以碳酸盐络合沉淀化合物的形式得以回收，15%通过电解槽阴极单质镍析出回收利用，氰根离子的去除率为99.1%。
实施例2
步骤S1沉淀反应：向分离罐中的镍氰络合物电镀废水，按碳酸根与镍元素的摩尔比为1：1.1添加质量摩尔浓度为1mol/L的碳酸钠溶液，再加入质量百分含量为20%的氨水溶液调节pH值为8.5,使含镍废水中的大部分镍以镍-铵络合物结合形成碳酸盐沉淀化合物得到分离,而含氰废水大部分以游离氰的形式存在于电镀废水中;分离得到的碳酸盐沉淀化合物可以作用锂电池的前驱体化合物使用，使镍资源得到有效回收利用;
步骤S2pH值调节：将步骤S1处理过的电镀废水送至电解槽，电解槽净极距为40cm，往电解槽中加入氢氧化钠,调节pH值为11.5;
步骤S3电解反应：向步骤S2处理后的电镀废水中投加氯化钠，投加量按氰浓度的7倍计算，设置阳极电流密度为0.4A/dm2，槽电压为9V，开始电解反应，电解反应过程中通入臭氧，其用气量为0.3m3/(min·min3)，促进水体搅拌，使游离氰得到更加充分的氧化反应，反应9h后，得到低浓度游离氰电镀废水，含镍废水中的剩余镍离子则在电解槽阴极析出得到富集回收;
步骤S4pH值调节：向步骤S3得到的低浓度游离氰电镀废水中加入质量百分含量为15%盐酸溶液，调节pH值为7.5，得到低浓度游离氰弱碱性电镀废水;
步骤S5浓缩操作：将步骤S4得到的低浓度游离氰弱碱性电镀废水经过过滤精度为3um过滤器过滤后，通入至材质为聚偏氟乙烯纤维膜的反渗透膜组件，得到的纯水用作电镀过程中镀件漂洗，得到的浓水循环至步骤S2中的电解槽，当浓水中氰根离子占所有含氰化合物的质量百分含量小于1%时，浓水外排收集，浓水经过高效蒸发结晶后，得到氰酸钠晶体。
本实施例重金属镍87%以碳酸盐络合沉淀化合物的形式得以回收，13%通过电解槽阴极单质镍析出回收利用，氰根离子的去除率为99.3%。
实施例3
步骤S1沉淀反应：向分离罐中的镍氰络合物电镀废水，按碳酸根与镍元素的摩尔比为1：1.2添加质量摩尔浓度为2mol/L的碳酸钠溶液，再加入质量百分含量为30%的氨水溶液调节pH值为9.5,使含镍废水中的大部分镍以镍-铵络合物结合形成碳酸盐沉淀化合物得到分离,而含氰废水大部分以游离氰的形式存在于电镀废水中;分离得到的碳酸盐沉淀化合物可以作用锂电池的前驱体化合物使用，使镍资源得到有效回收利用;
步骤S2pH值调节：将步骤S1处理过的电镀废水送至电解槽，电解槽净极距为45cm，往电解槽中加入氢氧化钠,调节pH值为12;
步骤S3电解反应：向步骤S2处理后的电镀废水中投加氯化钠，投加量按氰浓度的10倍计算，设置阳极电流密度为0.5A/dm2，槽电压为10V，开始电解反应，电解反应过程中通入臭氧，其用气量为0.4m3/(min·min3)，促进水体搅拌，使游离氰得到更加充分的氧化反应，反应6h后，得到低浓度游离氰电镀废水，含镍废水中的剩余镍离子则在电解槽阴极析出得到富集回收;
步骤S4pH值调节：向步骤S3得到的低浓度游离氰电镀废水中加入质量百分含量为15%盐酸溶液，调节pH值为8，得到低浓度游离氰弱碱性电镀废水;
步骤S5浓缩操作：将步骤S4得到的低浓度游离氰弱碱性电镀废水经过过滤精度为5um过滤器过滤后，通入至材质为聚偏氟乙烯纤维膜的反渗透膜组件，得到的纯水用作电镀过程中镀件漂洗，得到的浓水循环至步骤S2中的电解槽，当浓水中氰根离子占所有含氰化合物的质量百分含量小于1%时，浓水外排收集，浓水经过高效蒸发结晶后，得到氰酸钠晶体。
本实施例重金属镍90%以碳酸盐络合沉淀化合物的形式得以回收，10%通过电解槽阴极单质镍析出回收利用，氰根离子的去除率为99.5%。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。