除镍离子交换树脂法去除电镀废水中的镍

镀镍作为一种常用的表面处理技术，被广泛应用于电子、汽车、机械等多种行业。含Ni2＋的废水对人体健康和生态环境有着严重危害，其常见处理方法有化学沉淀法、真空蒸发回收、电渗析、反渗透及离子交换树脂吸附等废水处理法。化学沉淀法虽然成本低，但产生的固废需要进行二次处理；真空蒸发法能耗大；电渗析、反渗透法需要较大的设备投资和能耗，而且存在膜易受污染的问题，可见，现有含镍废水处理工艺各有利弊。

离子交换技术是现有含镍废水处理工艺的完美升级，因出水水质好，可回收有用物质，适用于处理浓度低而废水量大的镀镍废水等优点，得到广泛应用。

采用离子交换法进行镀镍废水处理的优势：

1.高效除镍可达标：去除重金属镍离子，满足国家排放指标要求

2.资源价值化：回收废水中有价值的金属镍

3.循环利用：提高水的循环利用率，节约水资源

4.：减少环境污染

随着人们对镀镍废水处理资源价值化的意识越来越强，离子交换技术作为电镀废水深度处理的有效方法也逐渐得到重视。

原理：

离子交换树脂是具有三维空间结构的不溶性高分子化合物，其功能基可与水中的离子起交换反应。镀镍废水中的Ni2＋离子采用阳离子交换树脂吸附。所用树脂可以一般采用弱酸性阳树脂，采用弱酸性阳树脂交换时，通常将树脂转为Na型。当含Ni2＋废水流经Na型弱酸性阳树脂层时，发生如下交换反应：

2R－COONa＋Ni2＋→（R－COO）2Ni＋2Na＋

水中的Ni2＋被吸附在树脂上，而树脂上的Na＋ 便进入水中。 当全部树脂层与Ni2＋交换达到平衡时，用一定浓度的HCl或H2SO4再生，发生如下反应：

（R－COO）2Ni＋H2SO4→2R－COOH＋NiSO4

此时树脂为H型，需用NaOH转为Na型，反应如下：

R－COOH＋NaOH→RCOONa＋H2O

如此树脂可重新投入运行，进入下一循环。废水经处理后可回清洗槽重复使用，洗脱得到的硫酸镍经净化后可回镀槽使用。

工艺方案论证：

树脂的选择

目前能处理含镍废水的树脂很多，其性能和特点各不相同，所以选择合适的树脂是工艺中一个主要的问题。能够用于处理含镍废水的树脂中以弱酸性阳离子交换树脂（也就是螯合树脂）较多，而强酸性阳树脂也能吸附镍离子，但是此款树脂容易受含镍废水中盐分，钙镁的影响。故工厂含镍废水多选用交换容量高、交换速度快、容易再生、机械强度高、膨胀度小的弱酸阳树脂（螯合树脂）。

树脂的预处理

除镍螯合树脂，出厂时经活化处理好为钠型，使用前只需用清水冲洗至PH为9左右就可以使用。

离子交换处理镀镍废水，以前主要是固定床双柱串联工艺流程，近年来与移动床镀铬废水处理一样，发展到移动床镀镍废水处理。其功能越来越全，占地越来越小。为了不使设备在饱和树脂排放再生以后影响废水的交换，装置上有备用树脂罐一个。设备功能齐全，操作方便，装置包括水泵、流量计、过滤器、气泵、树脂再生系统以及电源控制部分。

废水处理工艺流程

1、废水的交换：

工作时，水泵将含镍废水从废水池抽入过滤器，废水从过滤器出来，经流量计后逆流进交换柱，从交换柱顶部出来的水，就是己经去除了Ni2＋离子的水了（顺流进水还是逆流进水可以根据具体的设计工艺要求选择），其反应如下：

2R－COONa＋Ni2＋→（R－COO）2Ni＋2Na＋

2、废水处理流程：

弱酸性鳌合树脂对水中各种阳离子在浓度相同的情况下，对阳离子的交换顺序为：

Cu2＋＞Pb2＋＞Ni2＋＞Co2＋＞Cd2＋＞Fe3＋＞Mn2＋＞Mg2＋＞Ga2＋＞＞Na＋

3、树脂的再生：

再生时，由于树脂收缩膨胀率较高，即树脂吸附饱和Ni2＋后，体积缩小30－40％，当树脂再生转成Na＋型后，又将恢复到原来的体积． 树脂再生时，先用再生树脂体积2倍的H2SO4或HCL溶液（3％－5％）逆流再生，并直接回收再生反应如下：

（R－COO）2Ni＋2H＋→2RCOOH＋Ni2＋

待树脂全部再生后，用水正反冲洗洗净，然后用2倍再生树脂体积4％－5％的NaOH溶液流过树脂，将树脂转成钠型（转成钠型后，Ni2＋容易吸附交换，交换量更大）。转型后的树脂体积将增加30％以上，这时用软水（或纯水）充分淋洗树脂（约2倍树脂体积）．从而完成了废水处理、树脂再生的全过程。

4、运行方式：

对于树脂运行与再生是顺流还是逆流。一般是顺流运行，逆流再生和清水正反洗，运行方式可根据实际工艺具体确认。

随着新型大孔型离子交换树脂和离子交换连续化工艺的不断涌现，在镀镍废水深度处理、高价金属镍盐的回收等方面，离子交换技术越来越展现出其它方法难以匹敌的优势。为了提高水的循环利用率和符合日趋严格的排放标准，预期的离子交换技术将与微机控制技术联用，使设备设计走向定型化、自动化，开创废水处理领域新格局。