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    芬頓氧化工藝處理化學(xué)鍍鎳廢水中的總鎳

    2020-05-19 08:51:54王成剛趙德忠葉汝漢
    山東化工 2020年7期
    關(guān)鍵詞:芬頓鍍鎳電鍍

    王成剛,陳 銘,趙德忠,葉汝漢

    (江門市崖門新財富環(huán)保工業(yè)有限公司,廣東 江門 529100)

    化學(xué)鍍鎳是指在高溫下通過化學(xué)作用,將鎳離子催化還原成為金屬鎳,沉積在鍍件表層,形成鍍層[1]?;瘜W(xué)鎳鍍液中含有大量的還原劑、絡(luò)合劑和穩(wěn)定劑等?;瘜W(xué)鍍鎳廢水主要來源于化學(xué)鍍鎳生產(chǎn)過程中的鍍件清洗,其主要污染指標(biāo)為絡(luò)合鎳、次亞磷酸鹽、COD、氨氮等。對于電鍍園區(qū),化學(xué)鍍鎳廢水約占含鎳廢水總量的10%~15%,其處理工藝主要是將化學(xué)鍍鎳廢水和電鍍鎳廢水混合處理,通過調(diào)節(jié)pH值使鎳離子沉淀去除。但是,化學(xué)鎳中的絡(luò)合態(tài)鎳并不能轉(zhuǎn)化為游離態(tài)鎳離子而經(jīng)沉淀后去除,另外,廢水中的次亞磷沒有得到較好的處理,即化學(xué)鍍鎳廢水中的總鎳和總磷并未有效去除。由于化學(xué)鍍鎳廢水的總量并不多,所以經(jīng)過其他廢水的稀釋,可以降低總鎳和總磷的濃度,總體達(dá)標(biāo)。隨著電鍍產(chǎn)業(yè)的不斷調(diào)整,電鍍園區(qū)將引進(jìn)更多類型的企業(yè),如PCB企業(yè)等,化學(xué)鎳生產(chǎn)線有可能明顯增多,那么化學(xué)鍍鎳廢水的量也將大大增加,僅靠稀釋將無法達(dá)到要求排放。目前已報道的化學(xué)鎳廢水的處理方法有:酈朝暉[2]采用漂水氧化+鈣鹽沉淀法,該法采用酸性氧化沉淀+離子交換深度處理法的工藝,但漂水與次亞磷的反應(yīng)效率不高,需要投加大量的漂水,成本過高。夏俊方等[3]采用UV/過硫酸鉀-沉淀工藝,該法通過UV催化、過硫酸鉀氧化、加減沉淀、重捕劑深度處理的技術(shù),其最佳的pH值為6.5,出水總鎳為1.4 mg/L;未能達(dá)到電鍍廢水的排放要求。黃元盛[4]采用H2O2破絡(luò)化學(xué)沉淀法,使用化學(xué)沉淀法+過氧化氫破絡(luò)+螯合劑方法處理化學(xué)鍍鎳廢液中的鎳離子。但此方法的缺點(diǎn)是,反應(yīng)時間較長,并有溫度的要求,難以在工業(yè)上推廣應(yīng)用。關(guān)智杰等[5]提出臭氧預(yù)破絡(luò)-重金屬捕集法,廢水中總Ni濃度為2.76 mg/L,該法的研究對象并不是化學(xué)鍍鎳廢水,而是化學(xué)鍍鎳廢水經(jīng)過物化處理的出水。針對上述不足,本研究以電鍍行業(yè)化學(xué)鍍鎳工藝產(chǎn)生的實際電鍍廢水中為研究對象,提出了采用芬頓氧化工藝對化學(xué)鍍鎳廢水進(jìn)行處理,出水總鎳濃度為0.1 mg/L,滿足行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

    1 實驗材料及方法

    1.1 儀器與試劑

    化學(xué)鍍鎳廢水,取自廣東某電鍍園區(qū);硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鈣、聚合氯化鋁、硫酸亞鐵、聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯乙酰胺(PAM)、30%雙氧水、硫化鈉,均為分析純;重捕劑為鎳離子重捕劑。所用設(shè)備為電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP-OES,美國PE Optima 8000DV)便攜式pH計(奧豪斯ST300),空壓機(jī)(捷豹),磁力攪拌器(良友HJ-6B)。

    1.2 實驗方法

    取化學(xué)鍍鎳廢水用磁力攪拌器攪拌,用10%硫酸調(diào)節(jié)pH值為3~4,加入FeSO4和30%H2O2進(jìn)行氧化破絡(luò)反應(yīng);反應(yīng)完后加入5%石灰和10%液堿調(diào)節(jié)pH值為10~11,曝氣;加入5%PAC和0.05%PAM,靜置30 min后取上層清液檢測總鎳濃度。取上層清液進(jìn)行二級處理,加入10%重捕劑,反應(yīng)完全后加入5%PAC和0.05%PAM,靜置30 min后取上層清液檢測總鎳的濃度。

    圖1 芬頓氧化工藝流程圖

    Fig.1 Fenton oxidation process

    1.3 分析方法

    總鎳濃度采用ICP-OES測定,采用外標(biāo)法,標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度為0.1~1.0 mg/L。取一級反應(yīng)和二級反應(yīng)的上清液,按標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍稀釋后,按儀器工作條件進(jìn)行測定。

    2 結(jié)果與討論

    2.1 總鎳去處率

    對不同濃度的化學(xué)鍍鎳廢水進(jìn)行處理,經(jīng)過芬頓工藝一級和二級反應(yīng)處理后,總鎳濃度分別見表1~3。經(jīng)一級反應(yīng)后,低濃度的化學(xué)鍍鎳廢水的總鎳剩余濃度為0.47 mg/L,低于0.5 mg/L;對于高濃度廢水,一級反應(yīng)并未能達(dá)標(biāo)處理。二級反應(yīng)后,總鎳的剩余量為0.08~0.13 mg/L,去除率達(dá)99.9%以上。試驗結(jié)果表明,芬頓工藝可將絡(luò)合鎳中的鎳以離子形式完全釋放出來,加堿生成金屬氫氧化物,混凝劑絮凝劑沉淀下來,然后經(jīng)重捕劑深度處理后,可完全去處廢水中的總鎳,達(dá)到電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

    表1 樣品1#的總鎳去除率

    表2 樣品2#的總鎳去除率

    表3 樣品3#的總鎳去除率

    3 結(jié)語

    對于低濃度化學(xué)鎳廢水,一級處理可將總鎳降至0.5 mg/L;對于高濃度化學(xué)鎳廢水,經(jīng)二級處理后能把總鎳降至0.1 mg/L。本文提出了采用芬頓工藝處理化學(xué)鍍鎳廢水的工藝,并進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗。結(jié)果顯示,采用芬頓工藝,能將化學(xué)鍍鎳廢水中的鎳以離子形態(tài)釋放出來,經(jīng)調(diào)節(jié)pH值、投加混凝劑絮凝劑與重捕劑,能有效去處廢水中的總鎳,穩(wěn)定地達(dá)到電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

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