芬頓氧化工藝處理化學(xué)鍍鎳廢水中的總鎳

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)。