公布日：2022.09.16
申请日：2022.08.19
分类号：C02F9/04(2006.01)I;C22B23/00(2006.01)I;C22B7/00(2006.01)I;C01G53/00(2006.01)I;C01B25/46(2006.01)I;C01B25/26(2006.01)I;
C02F101/20(2006.01)N;C02F103/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种化学镀镍废水回收镍和磷的方法和系统，包括：对化学镀镍废水进行浓缩处理，得到浓缩液和第一产水；使用臭氧对浓缩液进行氧化破络，使用叔烷酸和羟肟复合萃取剂，萃取浓缩液中的镍；使用酸性反萃剂对负载镍的有机相进行反萃，得到镍盐溶液；使用烷基胺、烷基磷酸酯和烷基氧化膦复合萃取剂，萃取镍萃余液中的磷；使用碱性反萃剂对负载磷的有机相进行反萃，得到磷酸盐溶液；将磷萃余液和第一产水进行反渗透处理，将浓水进行废水处理，第二产水回用。本发明的氧化破络不引入杂质离子，去除有机络合物的同时将溶液中的低价磷氧化，以利于镍和磷分别回收；采用新型萃取剂梯度萃取，分别将化学镀镍废水中绝大部分镍和磷资源化回收。
权利要求书
1.一种化学镀镍废水回收镍和磷的方法，其特征在于，包括：对化学镀镍废水进行浓缩处理，得到浓缩液和第一产水；使用臭氧对浓缩液进行氧化破络，使镍以自由离子的状态存在以及将浓缩液中的亚磷酸根、次磷酸根氧化成磷酸根；使用叔烷酸和羟肟复合萃取剂，萃取氧化破络后的浓缩液中的镍；使用酸性反萃剂对负载镍的有机相进行反萃，得到镍盐溶液；使用烷基胺、烷基磷酸酯和烷基氧化膦复合萃取剂，萃取镍萃余液中的磷；使用碱性反萃剂对负载磷的有机相进行反萃，得到磷酸盐溶液；将磷萃余液和第一产水进行反渗透处理，得到浓水和第二产水；将浓水进行废水处理，将第二产水进行回用。
2.如权利要求1所述的化学镀镍废水回收镍和磷的方法，其特征在于，所述对化学镀镍废水进行浓缩处理，包括：对化学镀镍废水依次进行微滤和纳滤。
3.如权利要求1所述的化学镀镍废水回收镍和磷的方法，其特征在于，在所述使用臭氧对浓缩液进行氧化破络的步骤中，操作温度为25-35℃，溶液中的臭氧浓度维持在50-90mg/(L•min)的范围内，反应持续时间为30-60min，控制浓缩液的pH为5-6。
4.如权利要求1所述的化学镀镍废水回收镍和磷的方法，其特征在于，按体积分数计，所述叔烷酸和羟肟复合萃取剂包括：30-50%叔烷酸、20-40%羟肟和10-50%稀释剂，所述叔烷酸的结构具有如下特征：与叔碳原子直接相连的基团编号为R1，R2，R3和R4，其中R1为-CH3，R2为-C3H7，R3为-C6H13，R4为-CH2COOH；所述羟肟是羟酮肟和羟醛肟两种结构类型萃取剂的混合物，羟醛肟和羟酮肟的体积比为1:1-4:1；所述稀释剂包括但不限于磺化煤油；所述叔烷酸和羟肟复合萃取剂的萃取相比O/A=1:1-1:3，萃取级数2-3级。
5.如权利要求1所述的化学镀镍废水回收镍和磷的方法，其特征在于，所述酸性反萃剂为0.5-2mol/L的硫酸溶液，所述酸性反萃剂的反萃相比O/A=1:1-1:3，反萃级数2-3级。
6.如权利要求1所述的化学镀镍废水回收镍和磷的方法，其特征在于，按体积分数计，所述烷基胺、烷基磷酸酯和烷基氧化膦复合萃取剂包括：4-8%烷基胺、5-15%烷基磷酸酯、2-5%烷基氧化膦和余量稀释剂，稀释剂包括但不限于航空煤油和磺化煤油；所述烷基胺、烷基磷酸酯和烷基氧化膦复合萃取剂的萃取相比O/A=1:1-1:3，萃取级数2-3级，在使用所述烷基胺、烷基磷酸酯和烷基氧化膦复合萃取剂之前，先用NaOH溶液调节萃镍余液的pH=7.5-9.0。
7.如权利要求1所述的化学镀镍废水回收镍和磷的方法，其特征在于，所述碱性反萃剂包括但不限于质量浓度5-10%的NaOH溶液和KOH溶液，所述碱性反萃剂的反萃相比O/A=10:1-20:1，反萃级数2-3级。
8.如权利要求1所述的化学镀镍废水回收镍和磷的方法，其特征在于，在对镍萃余液进行萃取磷之前，还包括：回收镍萃余液中的有机相，将回收的有机相送至负载镍的有机相中以进行反萃；回收有机相后的尾液进行后续的萃取磷。
9.如权利要求1所述的化学镀镍废水回收镍和磷的方法，其特征在于，在对磷萃余液进行反渗透处理之前，还包括：回收磷萃余液中的有机相，将回收的有机相送至负载磷的有机相中以进行反萃；回收有机相后的尾液进行后续的反渗透处理。
10.一种化学镀镍废水回收镍和磷的系统，用于实现如权利要求1-9中任一项所述的化学镀镍废水回收镍和磷的方法；其特征在于，包括：浓缩处理单元，用于对化学镀镍废水进行浓缩处理，得到浓缩液和第一产水；氧化破络单元，用于使用臭氧对浓缩液进行氧化破络，使镍以自由离子的状态存在以及将浓缩液中的亚磷酸根、次磷酸根氧化成磷酸根；萃镍单元，用于使用叔烷酸和羟肟复合萃取剂，萃取氧化破络后的浓缩液中的镍；反萃镍单元，用于使用酸性反萃剂对负载镍的有机相进行反萃，得到镍盐溶液；萃磷单元，用于使用烷基胺、烷基磷酸酯和烷基氧化膦复合萃取剂，萃取镍萃余液中的磷；反萃磷单元，用于使用碱性反萃剂对负载磷的有机相进行反萃，得到磷酸盐溶液；反渗透单元，将磷萃余液和第一产水进行反渗透处理，得到浓水和第二产水；废水处理单元，用于将浓水进行废水处理；产水回用单元，用于将第二产水进行回用。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种化学镀镍废水回收镍和磷的方法和系统。
本发明公开了一种化学镀镍废水回收镍和磷的方法，包括：对化学镀镍废水进行浓缩处理，得到浓缩液和第一产水；使用臭氧对浓缩液进行氧化破络，使镍以自由离子的状态存在以及将浓缩液中的亚磷酸根、次磷酸根氧化成磷酸根；使用叔烷酸和羟肟复合萃取剂，萃取氧化破络后的浓缩液中的镍；使用酸性反萃剂对负载镍的有机相进行反萃，得到镍盐溶液；使用烷基胺、烷基磷酸酯和烷基氧化膦复合萃取剂，萃取镍萃余液中的磷；使用碱性反萃剂对负载磷的有机相进行反萃，得到磷酸盐溶液；将磷萃余液和第一产水进行反渗透处理，得到浓水和第二产水；将浓水进行废水处理，将第二产水进行回用。
作为本发明的进一步改进，所述对化学镀镍废水进行浓缩处理，包括：对化学镀镍废水依次进行微滤和纳滤。
作为本发明的进一步改进，在所述使用臭氧对浓缩液进行氧化破络的步骤中，操作温度为25-35℃，溶液中的臭氧浓度维持在50-90mg/(L•min)的范围内，反应持续时间为30-60min，控制浓缩液的pH为5-6。
作为本发明的进一步改进，按体积分数计，按体积分数计，所述叔烷酸和羟肟复合萃取剂包括：30-50%叔烷酸、20-40%羟肟和10-50%稀释剂，所述叔烷酸的结构具有如下特征：与叔碳原子直接相连的基团编号为R1，R2，R3和R4，其中R1为-CH3，R2为-C3H7，R3为-C6H13，R4为-CH2COOH；所述羟肟是羟酮肟和羟醛肟两种结构类型萃取剂的混合物，羟醛肟和羟酮肟的体积比为1:1-4:1；所述稀释剂包括但不限于磺化煤油；所述叔烷酸和羟肟复合萃取剂的萃取相比O/A=1:1-1:3，萃取级数2-3级。
作为本发明的进一步改进，所述酸性反萃剂为0.5-2mol/L的硫酸溶液，所述酸性反萃剂的反萃相比O/A=1:1-1:3，反萃级数2-3级。
作为本发明的进一步改进，按体积分数计，所述烷基胺、烷基磷酸酯和烷基氧化膦复合萃取剂包括：4-8%烷基胺、5-15%烷基磷酸酯、2-5%烷基氧化膦和余量稀释剂，稀释剂包括但不限于航空煤油和磺化煤油；所述烷基胺、烷基磷酸酯和烷基氧化膦复合萃取剂的萃取相比O/A=1:1-1:3，萃取级数2-3级，在使用所述烷基胺、烷基磷酸酯和烷基氧化膦复合萃取剂之前，先用NaOH溶液调节萃镍余液的pH=7.5-9.0。
作为本发明的进一步改进，所述碱性反萃剂包括但不限于质量浓度5-10%的NaOH溶液和KOH溶液，所述碱性反萃剂的反萃相比O/A=10:1-20:1，反萃级数2-3级。
作为本发明的进一步改进，在对镍萃余液进行萃取磷之前，还包括：回收镍萃余液中的有机相，将回收的有机相送至负载镍的有机相中以进行反萃；回收有机相后的尾液进行后续的萃取磷。
作为本发明的进一步改进，在对磷萃余液进行反渗透处理之前，还包括：回收磷萃余液中的有机相，将回收的有机相送至负载磷的有机相中以进行反萃；回收有机相后的尾液进行后续的反渗透处理。
本发明还公开了一种化学镀镍废水回收镍和磷的系统，用于实现上述化学镀镍废水回收镍和磷的方法；包括：浓缩处理单元，用于对化学镀镍废水进行浓缩处理，得到浓缩液和第一产水；氧化破络单元，用于使用臭氧对浓缩液进行氧化破络，使镍以自由离子的状态存在以及将浓缩液中的亚磷酸根、次磷酸根氧化成磷酸根；萃镍单元，用于使用叔烷酸和羟肟复合萃取剂，萃取氧化破络后的浓缩液中的镍；反萃镍单元，用于使用酸性反萃剂对负载镍的有机相进行反萃，得到镍盐溶液；萃磷单元，用于使用烷基胺、烷基磷酸酯和烷基氧化膦复合萃取剂，萃取镍萃余液中的磷；反萃磷单元，用于使用碱性反萃剂对负载磷的有机相进行反萃，得到磷酸盐溶液；反渗透单元，将磷萃余液和第一产水进行反渗透处理，得到浓水和第二产水；废水处理单元，用于将浓水进行废水处理；产水回用单元，用于将第二产水进行回用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明对化学镀镍废水中的镍和磷进行浓缩处理，并配合反渗透回收水；本发明的浓缩液采用臭氧高级氧化，不引入杂质离子，去除有机络合物的同时将溶液中的低价磷氧化，以利于镍和磷分别回收；本发明采用梯度萃取技术，分别将化学镀镍废水中绝大部分镍和磷资源化回收；本发明磷的萃余液用反渗透回收水，有效减少了废水的产生量，反渗透浓水的成分也更简单，处理量和处理难度都显著降低。
（发明人：韩志彪;葛自祯;于肖肖;甄胜利;刘泽军）