化學鎳廢水中回收鎳的原理和應用案例

 離子交換技術是現有含鎳廢水處理工藝的完美升級，因出水水質好，可回收有用物質，適用于處理濃度低而廢水量大的鍍鎳廢水等優點，得到廣泛應用。

隨著人們對鍍鎳廢水處理資源價值化的意識越來越強，離子交換技術作為電鍍廢水深度處理的有效方法也逐漸得到重視。
原理

離子交換樹脂是具有三維空間結構的不溶性高分子化合物，其功能基可與水中的離子起交換反應。鍍鎳廢水中的Ni2+離子采用陽離子交換樹脂吸附。所用樹脂可以一般采用弱酸性陽樹脂，采用弱酸性陽樹脂交換時，通常將樹脂轉為Na型。當含Ni2+廢水流經Na型弱酸性陽樹脂層時，發生如下交換反應：

2R-COONa+Ni2+→(R-COO)2Ni+2Na+

水中的Ni2+被吸附在樹脂上，而樹脂上的Na+便進入水中。當全部樹脂層與Ni2+交換達到平衡時，用一定濃度的HCl或H2SO4再生，發生如下反應：

(R-COO)2Ni+H2SO4→2R-COOH+NiSO4

此時樹脂為H型，需用NaOH轉為Na型，反應如下：

R-COOH+NaOH→RCOONa+H2O

如此樹脂可重新投入運行，進入下一循環。廢水經處理后可回清洗槽重復使用，洗脫得到的硫酸鎳經凈化后可回鍍槽使用。

工藝方案論證

樹脂的選擇

目前能處理含鎳廢水的樹脂很多，其性能和特點各不相同，所以選擇合適的樹脂是工藝中一個主要的問題。能夠用于處理含鎳廢水的樹脂中以弱酸性陽離子交換樹脂（也就是螯合樹脂）較多，而強酸性陽樹脂也能吸附鎳離子，但是此款樹脂容易受含鎳廢水中鹽分，鈣鎂的影響。故工廠含鎳廢水多選用交換容量高、交換速度快、容易再生、機械強度高、膨脹度小的弱酸陽樹脂（螯合樹脂）。

樹脂的預處理

科海思作為美國特邁斯的中國區總代理，旗下TulsionCH-90除鎳螯合樹脂，出廠時經活化處理好為鈉型，使用前只需用清水沖洗至PH為9左右就可以使用。

  離子交換處理鍍鎳廢水，以前主要是固定床雙柱串聯工藝流程，近年來與移動床鍍鉻廢水處理一樣，發展到移動床鍍鎳廢水處理。其功能越來越全，占地越來越小。為了不使設備在飽和樹脂排放再生以后影響廢水的交換，裝置上有備用樹脂罐一個。設備功能齊全，操作方便，裝置包括水泵、流量計、過濾器、氣泵、樹脂再生系統以及電源控制部分。

廢水處理工藝流程


1、廢水的交換：


工作時，水泵將含鎳廢水從廢水池抽入過濾器，廢水從過濾器出來，經流量計后逆流進交換柱，從交換柱頂部出來的水，就是己經去除了Ni2+離子的水了（順流進水還是逆流進水可以根據具體的設計工藝要求選擇），其反應如下:


2R-COONa+Ni2+→(R-COO)2Ni+2Na+


從有機玻璃交換柱可以潔晰地看到，樹脂被壓力水均勻地托起，隨著吸附的進行，吸附了鎳離子變成綠色的樹脂交換帶，明顯地由下而上逐步推移。當交換帶移至交換柱三分之二處時，交換柱底部樹脂顏色已很深，達到了飽和。螯合樹脂就需要作再生處理了。


2、廢水處理流程：


弱酸性陽樹脂CH-90對水中各種陽離子在濃度相同的情況下，對陽離子的交換順序為:


Cu2+>Pb2+>Ni2+>Co2+>Cd2+>Fe3+>Mn2+>Mg2+>Ga2+>>Na+
3、樹脂的再生:
再生時，由于樹脂收縮膨脹率較高，即樹脂吸附飽和Ni2+后，體積縮小30-40%，當樹脂再生轉成Na+型后，又將恢復到原來的體積.樹脂再生時，先用再生樹脂體積2倍的H2SO4或HCL溶液(3%-5%)逆流再生，并直接回收再生反應如下：
(R-COO)2Ni+2H+→2RCOOH+Ni2+
待樹脂全部再生后，用水正反沖洗洗凈，然后用2倍再生樹脂體積4％-5%的NaOH溶液流過樹脂，將樹脂轉成鈉型(轉成鈉型后，Ni2+容易吸附交換，交換量更大)。轉型后的樹脂體積將增加30％以上，這時用軟水(或純水)充分淋洗樹脂（約2倍樹脂體積）.從而完成了廢水處理、樹脂再生的全過程。
4、運行方式：
對于樹脂運行與再生是順流還是逆流。一般是順流運行，逆流再生和清水正反洗，運行方式可根據實際工藝具體確認。
  隨著新型大孔型離子交換樹脂和離子交換連續化工藝的不斷涌現，在鍍鎳廢水深度處理、高價金屬鎳鹽的回收等方面，離子交換技術越來越展現出其它方法難以匹敵的優勢。為了提高水的循環利用率和符合日趨嚴格的排放標準，預期的離子交換技術將與微機控制技術聯用，使設備設計走向定型化