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重金属捕捉剂处理化学镍废水

发表时间：2021/6/7 来源：《基层建设》2021年第2期作者：周良明

[导读] 摘要：常规碱性沉淀法无法有效去除化学镍，通过重金属捕捉剂处理微量含镍废水，研究了重金属捕捉剂的投加量、停留时间、反应PH值及不同工艺预处理对镍去除率的影响。

        苏州市东方环境工程有限公司江苏苏州 215138
        摘要：常规碱性沉淀法无法有效去除化学镍，通过重金属捕捉剂处理微量含镍废水，研究了重金属捕捉剂的投加量、停留时间、反应PH值及不同工艺预处理对镍去除率的影响。结果表明：当反应时间超过30min，采用M603重金属捕捉剂投加量100mg/L时，PH调整到中性时，处理效果最佳，Ni2+去除率能到92%以上。
        关键词：化学镍废水；重金属捕捉剂；实验
        0 前言
        随着科技的发展，电镀镍的元件越来越精密，为了满足元件的使用要求，常规的电镀镍无法达到其使用精度，而使用精度更高的化学镀工艺。化学镀工艺的原理是利用化学物质的氧化还原电位的不同，把镍原子镀在不导电的基板上比如铜元件、塑料元件或陶瓷元件等上面。化学镀工艺目前多应用在5G设备、手机配件及汽车配件等行业。为了保证化学镀工艺中镀种的稳定性，通常在其电镀药液中常加入辅助药剂如酒石酸、苹果酸、柠檬酸及EDTA等络合剂，在漂洗该元件时，就会产生化学镍废水，由于含有络合剂，其化学结构主要为羟基和羧基，此基团的化学作用会与镍离子进行络合，形成非常稳定的结构。若用常规的碱性沉淀法去除化学镍，即使PH值调节到高碱性，比如PH值12.5~13.5，废水中的氢氧根离子仍然无法完全与镍离子发生化学反应形成氢氧化镍沉淀物质。因此通常在化学镍废水处理工程案例中，由于常规碱性沉淀法无法处理镍到达标，会使用反渗透膜、离子交换工艺等，但这些工艺运行成本及其昂贵，可高达50元/吨废水，且效果也不是很理想。
        近年来，人们研究发现可以利用重金属捕捉剂的特种化学功能团，选择性的与废水中的重金属离子反生螯合化学反应，形成稳定且不溶于水的螯合态化学物物，从而去除废水中的重金属离子，使废水中重金属离子浓度达到排放标准。
        重金属捕捉剂，通常也被叫做重金属离子捕捉剂、重金属去除剂、重金属捕集剂、重金属螯合剂、重金属离子析出剂等。重金属捕捉剂的去除重金属的机理是通过该化学品自带的螯合功能团选择性的与重金属离子进行化学反应，形成疏水性结构物质从而使重金属离子得到去除。
        本实验对盐城某电镀厂排放的化学镍废水（Ni2+ =0.5mg/L）进行小试，通过加入重捕剂、PAC及PAM，使得出水镍指标达到0.1mg/l以下（即去除率80%），即满足《电镀污染物排放标准GB21900-2008》表3标准。
        1 实验
        1.1仪器及试剂：
        仪器：PHS-3C型精密PH计（上海雷磁仪器厂）；分光光度计；DF-1A型恒温磁力搅拌器；ZR-6型六联混凝实验搅拌器。
        药剂：氢氧化钠、PAC、PAM、M603重捕剂及MCP-500重捕剂（广州市纳森水处理剂有限公司）
        1.2废水水质
        实验采用的化学镍废水取其盐城某电镀厂两级反应沉淀出水，废水中Ni2+ 离子浓度为0.5mg/L，PH值为12左右。
        1.3实验方法
        采用重金属捕捉剂深度处理化学镍预处理废水，即在预处理过后的含镍废水中，调整PH，并加入PAM及重金属捕捉剂，搅拌反应一定时间，形成絮体沉淀物质后，静置取其上清液，测定Ni2+的浓度并计算去除率。
        2 实验结果与讨论
        2.1重捕剂投加量对Ni2+离子去除率的影响
        取6份500mL水样，调整PH至中性，分别加入M603重捕剂0mg/L、10mg/L、20 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L，快速搅拌后，再加入1mg/L的PAM，缓速搅拌同等时间，静置取其上清液，测定Ni2+的浓度并计算去除率，实验结论如图1 所示。由图1可知：在PH、PAM同等条件下，随着M603重捕剂投加量的增加，Ni2+的去除率逐渐增大；当M603重捕剂的投加量为100mg/L时，Ni2+的去除率可以达到85%。

        图1 药剂投加量对Ni2+的去除率的影响
        2.2 PH对Ni2+的去除率的影响
        取6份500mL水样，分别用硫酸调节PH 至12，10，8，7，4，3然后投加入M603重捕剂100mg/L；快速搅拌后，再加入1mg/L的PAM，缓速搅拌同等时间，静置取其上清液，测定Ni2+的浓度并计算去除率，实验结论如图2 所示。由图2可知：在M603重捕剂、PAM投加相同量时，不同PH值，Ni2+的去除率变化不一；PH为7时，Ni2+的去除率达到最高至86.5%。

        2.3反应时间对Ni2+的去除率的影响
        取6份500mL水样，用硫酸调节PH 至中性，然后投加入M603重捕剂100mg/L分别搅拌反应5，10，20，30，40，60min，然后再加入1mg/L的PAM，缓速搅拌同等时间，负压抽滤，测定滤液中Ni2+的浓度并计算去除率，实验结论如图3 所示。由图3可知：在M603重捕剂、PAM投加相同量，且PH同等时，废水中的Ni2+离子在较短时间内就能与重金属捕捉剂反应，但反应时间对Ni2+的去除也有一定的影响，当反应时间为30min时，Ni2+离子的去除率可达到92%以上并逐渐趋于稳定。

        2.4 投加不同种类的重金属捕捉剂对Ni2+离子去除率的影响
        取6份500mL水样，调整PH至中性，分别加入M603重捕剂、MCP-500重捕剂10mg/L、20 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L，快速搅拌后，再加入1mg/L的PAM，缓速搅拌同等时间，静置取其上清液，测定Ni2+的浓度并计算去除率，实验结论如图4所示。由图4可知：在PH、PAM同等条件下，随着M603重捕剂、MCP-500重捕剂投加量的增加，Ni2+的去除率逐渐增大；但M603重捕剂的效果要稍好于MCP-500重捕剂。

        3 结论
        （1）采用重捕剂可以用于化学镍废水的深度处理，以应对排放标准的提高；
        （2）当反应时间超过30min，采用M603重金属捕捉剂投加量100mg/L时，PH调整到中性时，处理效果最佳，去除率能到92%以上，且该条件下产生的沉淀易于沉降分离；
        参考文献：
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