電鍍廢水中銅、鎳離子去除工藝條件探討

池雨芮　胡捷

摘 要：電鍍中產(chǎn)生的廢水對(duì)人類(lèi)具有較大的毒性及危害。本文以某廠的電鍍廢水（主要含有銅離子、鎳離子）為研究對(duì)象，探討廢水中銅、鎳離子處理的最佳工藝條件。

關(guān)鍵詞：電鍍廢水;銅、鎳離子;離子去除

1 鎳、銅離子的去除試驗(yàn)

首先調(diào)節(jié)電鍍廢水為酸性，加入硫酸亞鐵，調(diào)節(jié)pH至堿性，再利用多級(jí)化學(xué)沉淀法形成沉淀，所用的化學(xué)沉淀劑分別為石灰，硫酸亞鐵，硫化物。

1.1 硫酸亞鐵-多級(jí)化學(xué)沉淀法去除機(jī)理

硫酸亞鐵法：Fe2+在酸性或暴露在空氣的條件下，易被氧化成Fe3+，兩者與含鎳、銅廢水中的配離子形成的配合物的穩(wěn)定常數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cu2+和Ni2+與廢水中的配離子形成的配合物的穩(wěn)定常數(shù)，即Fe2+及Fe3+可以將Cu2+、Ni2+從其配合物中置換出來(lái)，從而形成簡(jiǎn)單的鎳、銅陽(yáng)離子。此時(shí)pH可以稱(chēng)之為一級(jí)反應(yīng)pH。然后通過(guò)調(diào)節(jié)溶液酸堿度，就可以得到相應(yīng)的沉淀物，從而去除銅、鎳、鐵離子。

①石灰法：對(duì)廢水通過(guò)投加中和藥劑石灰進(jìn)行酸堿度調(diào)節(jié)，滿足沉淀生成的條件，然后分離出沉淀物。石灰的衡量可以用調(diào)節(jié)后的pH來(lái)表示，稱(chēng)之為二級(jí)反應(yīng)pH;

②硫化物沉淀法：此方法主要是為了去除銅離子。在堿性條件下，利用投加Na2S與銅離子形成很穩(wěn)定的黑色的CuS沉淀，再向廢水中投加絮凝劑使CuS快速沉降。這一反應(yīng)的pH稱(chēng)為三級(jí)反應(yīng)pH。并且，可以在投加Na2S的同時(shí)也可以繼續(xù)投加硫酸亞鐵，一方面可以將反應(yīng)進(jìn)行得更加徹底，另一方面也可以作為混凝劑加速沉淀的沉降。由此可見(jiàn)，本試驗(yàn)的主要影響因素是一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)的pH以及硫酸亞鐵及硫化鈉的加入量。

2 去除銅、鎳離子試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)采用的電鍍廢水，銅離子濃度為97.65mg/L，鎳離子濃度為123.59mg/L。

①一級(jí)反應(yīng)：取5個(gè)燒杯，分別加入1000mL含銅、鎳廢水，調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)pH為1，2，3，4，5，然后加入4mL10%的FeS04·7H20溶液，攪拌二十分鐘;再利用石灰調(diào)節(jié)二級(jí)反pH為9-10，攪拌二十分鐘;再加入1mL10%的FeS04·7H20溶液和2mL10%的Na2S·9H20。同時(shí)利用片堿調(diào)節(jié)三級(jí)反應(yīng)pH為10，先快速攪拌二十分鐘，然后加入PAM慢速攪拌二十分鐘，攪拌完畢后靜置十分鐘。取上清液進(jìn)行分析測(cè)定鎳離子與銅離子含量，隨著一級(jí)反應(yīng)pH的增加，廢水中銅、鎳離子的含量均先減小然后保持平緩最后再升高。不同的是，對(duì)于銅離子來(lái)說(shuō)，在pH為2-3時(shí)銅離子的含量最低，去除效果最好，分別為0.4mg/L和0.39mg/L。對(duì)于鎳離子而言，在pH為3-4時(shí)，其質(zhì)量濃度降到最低，分別為0.36mg/L和0.35mg/L，。綜合考慮兩種離子的質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)，選擇最佳一級(jí)反應(yīng)pH為3;

②二級(jí)反應(yīng)：取5個(gè)燒杯，分別加入1000mL銅、鎳廢水，調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)pH為3，然后加入4mL10%的FeS04·7H20溶液，攪拌二十分鐘，用石灰調(diào)節(jié)二級(jí)反應(yīng)pH分別為7，8，9，10，11，攪拌二十分鐘，再投加1mL10%的FeS04·7H20溶液，2mL10%的Na2S·9H20，調(diào)節(jié)三級(jí)反應(yīng)pH為10，步驟同上，銅離子含量拐點(diǎn)是在pH為9，即只要 pH大于9就可以穩(wěn)定達(dá)到要求。而鎳離子含量是先降低，后保持穩(wěn)定，然后上升，兩個(gè)拐點(diǎn)是9，10。其增大的原因是由于鎳離子與石灰形成的Ni（OH）2是兩性化合物，在一定的pH之上，沉淀會(huì)復(fù)溶，所以鎳離子的最佳沉淀pH為9-10。綜合兩者，最佳工藝條件為pH為9-10;

③三級(jí)反應(yīng)：取5個(gè)燒杯，分別加入1000mL銅、鎳廢水，調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)pH為3，然后投加4mL10%的FeS04·7H20溶液，攪拌二十分鐘，利用石灰調(diào)節(jié)二級(jí)反應(yīng)pH為9-10，攪拌二十分鐘，再加入1mL10%的FeS04·7H20溶液，2mL10%的Na2S·9H20，調(diào)節(jié)三級(jí)反應(yīng)pH分別為8，9，10，11，12，反應(yīng)同上，在pH從9到10時(shí)，銅離子濃度迅速減小，由不達(dá)標(biāo)變成達(dá)標(biāo)，大于10以后，含量維持在0.34mg/L左右，因此，選擇pH為10作為三級(jí)反應(yīng)最佳工藝控制參數(shù)。

3 FeS04·7H20和Na2S·9H20加入量對(duì)鎳、銅離子去除效果分別有什么影響

①取5個(gè)燒杯，分別加入1000mL銅、鎳廢水，調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)pH為3，然后分別投加1mL，2mL，3mL，4mL，5mL10%的FeS04·7H20溶液，反應(yīng)步驟同上，對(duì)于銅離子來(lái)說(shuō)，F(xiàn)eS04·7H20只要大于4mL即可，而對(duì)鎳離子，F(xiàn)eS04·7H20的量必須大于5mL。為了達(dá)到兩者的去除效果，則選擇加入5mL10%的FeS04·7H20溶液，其中一級(jí)反應(yīng)加入4mL，最后再次加入1mL。即總的FeS04·7H20投加入量與含鎳銅廢水的體積比為5：1;

②取5個(gè)燒杯，分別加入1000mL銅、鎳廢水，調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)pH為3，加入4mL10%的FeS04·7H20溶液，攪拌二十分鐘，利用石灰調(diào)節(jié)二級(jí)反應(yīng)pH為9-10，攪拌二十分鐘，加入1mL10%的FeS04·7H20溶液，分別加入0.5mL，1mL，1.5mL，2mL，2.5mL10%的Na2S·9H20，后面實(shí)驗(yàn)同上，隨著Na2S的增大，銅離子含量越來(lái)越低，在2mL時(shí)銅離子質(zhì)量濃度為0.34mg/L，然后曲線趨于平緩。

綜上所述，在上述實(shí)驗(yàn)室條件下，電鍍廢水中銅離子和鎳離子的去除效果，完全符合各項(xiàng)指標(biāo)與出水水質(zhì)的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪青春，馬曉鷗，李柏均.化學(xué)氰化法處理電鍍含氰廢水的工藝條件優(yōu)化[J].五邑大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，20（4）：47-50.