反丁烯二酸法回收含镍废水中镍的研究

　　摘要：对反丁烯二酸钾盐吸附回收模拟废水中镍离子的影响因素进行了考察，得到了含镍废水中镍回收的最佳工艺条件。研究结果表明：以反丁烯二酸钾盐为沉淀剂，在pH为8.0，反应温度为50℃，反应时间为280min，转速为1400 r/min的条件下处理含镍废水，镍的回收率达到了99.37%，处理后废液浓度为0.25mg·L-1，达到国家一级排放标准(1.0 mg·L-1)

　　关键词：含镍废水 反丁烯二酸 化学沉淀法 处理技术

　　Study on recycling of nickel in nickel wasterwater by fumaric acid

　　Abstract: Nickel was recycled in nickel waster by fumaric acid , and the factors affecting the recovery were studied. The optimum process conditions for Ni2+ recovery showed that fumaric acid was taken as precipitant, the pH value was 8.0, the temperature was 50℃, the rection time was 280 min，and the rotate speed was 1400 r/min. The nickel recovery increased to 99.37%, and the concentration of the nickel waster was 0.25mg·L-1. The result was in accordance with the integrated wastewater discharge standard GB 8978-1996(1.0 mg·L-1).

　　Keywords: nickel wastewater; fumaric acid ; chemical precipitation; treatment process

　　伴随着科学技术的不断发展，镍由于其优异的性能得到了越来越广泛的应用。我国镍矿中多为低品味，露采比例很小，可采储量仅占总储量的10%，开采和冶炼的技术相对较为落后。然而工业生产中产出的大量超标含镍废水,不仅造成了浪费，而且对环境与社会造成极大的危害。含镍废水主要来源于电镀，化学镀等工艺[1]。镍的污染属于重金属污染，并且难以在自然环境中降解为无害物[2]。高效低耗地处理这些含Ni2 +废水并回收利用镍，成为目前急需解决的一个环保课题。

　　目前含镍废液处理方法有生化法，化学沉淀法，氧化还原法，吸附法等[3-7]。于明泉[8]等以含镍废水作为处理对象，研制了新型金属捕集剂PEI，研究了影响去除效果的因素，发现水中某些二价阳离子的存在会促进Ni2+的絮凝沉淀。李增新[9]等用沸石-壳聚糖作为吸附剂，考察其吸附废水中的Ni2+，得到了其最佳吸附条件。Liu Changjiu[10]等人用NaOH和质量分数为千分之五的絮凝剂搅拌静置得到了滤饼Ni(OH)2，取得了一定效果。然而当今研究中操作复杂，回收率不高制约了回收镍工艺的进步。

　　本研究基于当今含镍废水的研究进展，将反丁烯二酸钾引入到模拟的含镍废水中，从而达到富集回收镍的目的。

　　1实验部分

　　1.1实验原料和试剂

　　反丁烯二酸;氢氧化钾;硝酸镍(Ni(NO3)2.6H2O)尿素;乙二酸四乙酸标液(0.01001mol/L);二甲酚橙。实验所用试剂均为分析纯。

　　1.2 实验仪器和方法

　　国华85-2恒温磁力搅拌器;PHSJ-3F实验室pH计;TD2-SO-2B离心机;DW-3数显无级恒温搅拌器;BS124S电子天平

　　镍离子浓度用乙二胺四乙酸作标准溶液、二甲酚橙为指示剂，以络合滴定方法测定;计算镍离子的去除率R的公式如下：

　　R=C0-Ce/C0×100%

　　C0为起始溶液中镍离子的浓度mg/mL，Ce为吸附平衡时镍离子的浓度mg/mL

　　1.3 实验步骤

　　(1)配置模拟含镍废水(镍离子含量约为2g/L)。

　　(2)准确秤取反丁烯二酸盛于250mL锥形瓶中，按其中的酸基含量准确加入氢氧化钾，加热至完全溶解，转移到500mL容量瓶中，得到羧基含量为的反丁烯二酸钾盐溶液(pH=6-7)。

　　(3)用移液管准确移取一定量的含镍废水至锥形瓶中，以一秒两滴的速度慢慢加入定量的反丁烯二酸钾盐溶液中，调节pH、转速，实时测定镍离子的去除率。40℃真空干燥两天得到绿色粉末状固体。

　　2结果与讨论

　　2.1溶液pH对镍离子去除率的影响

　　准确移取一定量体积的模拟含镍废水，之后加入一定量准确浓度的反丁烯二酸钾盐，调节pH值分别为6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，室温搅拌至达到平衡后测定镍离子的去除率。溶液pH值对镍离子去除率的影响见图1，由图可知在溶液pH为8.0时去除率已经达到99.04%以上，为最佳pH。

　　2.2搅拌速度对镍离子去除率的影响

　　在溶液pH为8.0时，调节转速分别为200，600，1000,1400,1800 R/min，测定回收率。图2为搅拌速度对镍镍离子去除率的效果图。可以发现，当搅拌速度为1400 R/min时，去除率达到了99.13%，为最佳搅拌速度。

　　2.3反应时间对镍离子去除率的影响

　　考虑工厂排放废水为50℃，为了降低能耗，模拟废水为50℃，在不同时间检测镍的去除率。图3为反应时间对镍离子去除率的影响效果图。

　　从图3可知，当反应时间达到280min镍离子的回收率达到了99.24%，达到了国家标准，为最佳反应时间。

　　2.4所得产物绿色粉末状固体的解吸附

　　所得产物为绿色粉末状固体，具有良好的耐溶剂性，但是可以被硫酸等强无机酸所分解，重新释放出配体和镍离子。重新释放的配体可以用氢氧化钾中和后直接用于下一循环，最大程度利用了原料。同时可以富集到不同浓度的金属镍离子溶液。

　　3 结论

　　通过单因素实验法，考察了含镍废水不同的pH，温度，反应时间和搅拌速度对镍回收率的影响，研究了回收镍的工艺，得到最佳工艺如下：pH为8.0，搅拌速度为1400 R/min，50℃溶液温度，反应时间为280min。此时进一步检测镍离子的回收率为99.37%，处理后废液浓度为0.25mg·L-1，达到国家一级排放标准GB 8978-1996《污水综合排放标准》(1.0 mg·L-1)。此研究有望用于富集回收含镍废水中的镍从而达到充分利用，防止水体减少污染。

　　参考文献：

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　　[8]于明泉,常青.重金属絮凝剂的性能及作用机理研究[J].环境科学学报,2005,25(2):180-185

　　[9]李增新,王国明,王彤,孟韵沸石-壳聚糖吸附剂废水中的Ni2+ [J].化工环保,2009,29(1).

　　[10]Liu Changjiu, Wang Huijing, Wu Huabin, etal.Study on Physical Speciality and Electrochemical Characteristics of Electrode material of Amorphous Nano-Ni(OH)2 ,Rare Metal Mater Eng,2007,36(1):1545-1548

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文章名称： 反丁烯二酸法回收含镍废水中镍的研究

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