一種利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其創(chuàng)新點在于：以含鎳廢水中鎳為計量標(biāo)準(zhǔn)，按照質(zhì)量比投入水化氯鋁酸鈣，在常溫下反應(yīng)，分離出沉淀物，沉淀物烘干，得到鎳鋁類水滑石。本發(fā)明的這種利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，開發(fā)了一種有效途徑，充分資源化利用廢水中的鉻，變廢為寶、化害為利，充分利用鎳重金屬的同時有效處理了廢水，含鎳廢水經(jīng)水化氯鋁酸鈣插層置換后，鎳去除率達(dá)到90%，達(dá)到安全排放的標(biāo)準(zhǔn)；本發(fā)明的處理方法不會產(chǎn)生污泥，避免了以固廢的形式造成的二次污染轉(zhuǎn)移，充分利用中水和濾餅，經(jīng)濟環(huán)保，效率高。
【專利說明】一種利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，屬于環(huán)境保護、中水回用、功能納米【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的電鍍廠大約有一萬多家。每年排放的廢水約有40億m3。含鎳廢水是電鍍行業(yè)的主要廢水來源之一。鎳具有強毒性，是國際抗癌研究中心和美國毒理學(xué)組織公布的致癌物。具有明顯的致癌作用。六價鎳化合物在自然界不能被微生物分解。且滲透遷移性較強。對人體有強烈的致敏作用。因此，對含鎳電鍍廢水的妥善處理。是電鍍行業(yè)中一個必須解決的環(huán)境問題。
[0003]目前，對于含鎳電鍍廢水的處理主要采用化學(xué)還原法、電解法、吸附法、微生物法、萃取法等。
[0004]化學(xué)還原法的基本原理是用還原劑將鎳還原，再加絮凝劑將鎳絮凝沉淀，以實現(xiàn)固液分離。
[0005]電解法是利用電極與廢水中鎳發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而消除其毒性的方法，屬于電化學(xué)過程。
[0006]吸附法是利用多孔性固態(tài)物質(zhì)吸附水中污染物來處理廢水的一種常用方法。
[0007]近幾年來.隨著生物工程科學(xué)的發(fā)展，人們對微生物的認(rèn)識越來越深人，利用微生物法來處理含鎳廢水也逐漸引起人們的關(guān)注。
[0008]萃取法是利用鎳在不同的溶劑中有不同的溶解度來將其分離的單元操作。
[0009]水滑石類化合物包括水滑石和類水滑石，其主體一般由兩種金屬的氫氧化物構(gòu)成，又稱為層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物(Layered Double Hydroxide, LDH)。
[0010]到目前為止，水滑石類化合物的制備主要有以下幾種方法:
1.共沉淀法
水滑石最常用的合成方法就是共沉淀法，即在一定溫度下用構(gòu)成水滑石層的金屬離子的混合溶液和堿溶液混合發(fā)生共沉淀來制備LDHs。
[0011]2.離子交換法
當(dāng)金屬離子在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定，共沉淀法無法進(jìn)行時，可采用離子交換法。離子交換法是從給定的水滑石出發(fā)，將給定水滑石浸泡在含有目標(biāo)水滑石中的陰離子的溶液中，通過目標(biāo)陰離子與水滑石原有層間陰離子的交換作用，形成新的柱層。
[0012]3.鹽一氧化物合成法
該方法是1977年由boehn等提出，其制備方法是，將氧化物懸浮液與過量的氯化物水溶液在室溫反應(yīng)數(shù)天，得到組成為水滑石產(chǎn)物。用此方法制備LDHs是一種簡單的固一液反應(yīng)。
[0013] 4.誘導(dǎo)水解法
這種方法是將三價金屬的氫氧化物的懸濁液添加到二價金屬的鹽溶液中，劇烈攪拌下滴加(酸或堿)溶液以保持一定的PH值。
[0014]5.焙燒還原法
這一方法是建立在LDHs “記憶效應(yīng)”(memoryeffect)特性基礎(chǔ)上的制備方法。將在一定溫度下焙燒過的水滑石加入到含目標(biāo)陰離子的水溶液或置于蒸氣氛圍中，將發(fā)生LDHs層柱結(jié)構(gòu)的重建，陰離子和水分子進(jìn)入層間，形成新的LDHs。
[0015]6.溶膠一凝膠法
Prine等采用溶膠一凝膠法合成了有機陰離子水滑石。其合成反應(yīng)是金屬烷氧基化合物在HCI水溶液中的水解。這種方法制備的產(chǎn)物與其它方法法制備的產(chǎn)物在形態(tài)特征，熱分解過程上都有所不同，焙燒所得復(fù)合氧化物的比表面積比共沉淀法合成產(chǎn)品要高10%。但由于此法為有機反應(yīng)，副反應(yīng)使得產(chǎn)率并不高；晶體形貌不完整；團聚現(xiàn)象嚴(yán)重；而且有機金屬化合物，有毒、價格昂貴，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；故此法并不適合所有的類水滑石的合成。
[0016]7.水熱合成法
水熱合成法，類似于將硫酸鎂、硫酸鋁混合溶液和堿溶液迅速混合生成白色漿液，將漿液倒入高壓反應(yīng)釜中，再將反應(yīng)釜放入到不同溫度的烘箱內(nèi)晶化得到一系列水滑石。
[0017]8.微波合成法
跟共沉淀法相似，將堿溶 液和鹽溶液混合攪拌制備漿液。然后，將漿液置入微波爐中，高溫晶化十幾分鐘，洗滌、過濾、烘干得水滑石。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的是提供一種利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中尚未解決的難題。
[0019]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其創(chuàng)新點在于:以含鎳廢水中鎳為計量標(biāo)準(zhǔn)，按照質(zhì)量比投入水化氯鋁酸鈣，在常溫下反應(yīng)，分離出沉淀物，沉淀物烘干，得到鎳鋁類水滑石。
[0020]進(jìn)一步的，所述利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法具體步驟為在常溫攪拌下向含鎳廢水中緩慢加入準(zhǔn)確計量經(jīng)研磨粉碎過的水化氯鋁酸鈣，保持常溫下攪拌，設(shè)置攪拌反應(yīng)時間為8~96小時，攪拌至鎳完全插層置換入水化氯鋁酸鈣中生成鎳鋁類水滑石后，經(jīng)過常溫下過柱實現(xiàn)固液分離出沉淀物，停留時間為4~24小時后，浙干直接排料，沉淀物烘干，設(shè)置烘干溫度為80~500°C，最后研磨粉碎至成品。
[0021]進(jìn)一步的，所述水化氯鋁酸鈣投入量與含鎳廢水中鎳的質(zhì)量比為1:10~20。
[0022]進(jìn)一步的，所述水化氯鋁酸鈣投入量與含鎳廢水中鎳的質(zhì)量比為1:13~17。
[0023]進(jìn)一步的，所述含鎳廢水包括有機鎳廢水、無機鎳廢水和有機無機混合廢水；所述有機鎳廢水為乙酸鎳廢水；所述無機鎳廢水為硫酸鎳、氯化鎳或氧化鎳廢水；所述有機無機混合廢水為有機鎳廢水與無機鎳廢水任意比的混合溶液。
[0024]進(jìn)一步的，所述的水化氯鋁酸鈣之鈣鋁比為1.5~6:1。
[0025]進(jìn)一步的，所述的水化氯鋁酸鈣之鈣鋁比為2~4:1。
[0026]進(jìn)一步的，所述常溫下攪拌反應(yīng)時間為12~48小時。
[0027]進(jìn)一步的，所述常溫下過柱的停留時間為8~12小時。[0028]進(jìn)一步的，所述沉淀物烘干溫度為120~270°C。
[0029]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的這種利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，開發(fā)了一種有效途徑，充分資源化利用廢水中的鉻，變廢為寶、化害為利，充分利用鎳重金屬的同時有效處理了廢水，含鎳廢水經(jīng)水化氯鋁酸鈣插層置換后，鎳去除率達(dá)到90%，達(dá)到安全排放的標(biāo)準(zhǔn)；本發(fā)明的處理方法不會產(chǎn)生污泥，避免了以固廢的形式造成的二次污染轉(zhuǎn)移，充分利用中水和濾餅，經(jīng)濟環(huán)保，效率高。
【具體實施方式】
[0030]下面的實施列可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。 [0031]實施例1
在鎳濃度為128mg/l，化學(xué)需氧量為108mg/l的I噸廢水中，攪拌下緩慢投入水化氯鋁酸鈣lOOKg，設(shè)置常溫攪拌12小時，放料至抽濾桶，經(jīng)過常溫下過柱實現(xiàn)固液分離出沉淀物，停留時間為4~24小時后，浙干直接排料，沉淀物烘干，最后研磨粉碎至成品；
其中過濾得到的含鎳0.5mg/l的廢水母液，中水回用至電鍍工序；濾餅為鈣鉻類榴石，經(jīng)150°C烘焙，研磨粉碎包裝分級銷售。
[0032]本實施例中的利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，鎳濃度由原來的128mg /I降低至0.5mg/l，達(dá)到安全排放的標(biāo)準(zhǔn)；本實施例的處理方法不會產(chǎn)生污泥，避免了以固廢的形式造成的二次污染轉(zhuǎn)移，充分利用中水和濾餅，經(jīng)濟環(huán)保，效率高。
[0033]實施例2
在鎳濃度為100mg/l，化學(xué)需氧量為90mg/l的I噸廢水中，攪拌下緩慢投入水化氯鋁酸鈣90Kg，設(shè)置常溫攪拌12小時，放料至抽濾桶，經(jīng)過常溫下過柱實現(xiàn)固液分離出沉淀物，停留時間為4~24小時后，浙干直接排料，沉淀物烘干，最后研磨粉碎至成品；
其中過濾得到的含鎳0.45mg/l的廢水母液，中水回用至電鍍工序；濾餅為鈣鉻類榴石，經(jīng)150°C烘焙，研磨粉碎包裝分級銷售。
[0034]本實施例中的利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，鎳濃度由原來的10mg /I降低至0.45mg/l，達(dá)到安全排放的標(biāo)準(zhǔn)；本實施例的處理方法不會產(chǎn)生污泥，避免了以固廢的形式造成的二次污染轉(zhuǎn)移，充分利用中水和濾餅，經(jīng)濟環(huán)保，效率高。
【權(quán)利要求】
1.一種利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其特征在于:以含鎳廢水中鎳為計量標(biāo)準(zhǔn)，按照質(zhì)量比投入水化氯鋁酸鈣，在常溫下反應(yīng)，分離出沉淀物，沉淀物烘干，得到鎳鋁類水滑石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其特征在于:所述利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法具體步驟為在常溫攪拌下向含鎳廢水中緩慢加入準(zhǔn)確計量經(jīng)研磨粉碎過的水化氯鋁酸鈣，保持常溫下攪拌，設(shè)置攪拌反應(yīng)時間為8~96小時，攪拌至鎳完全插層置換入水化氯鋁酸鈣中生成鎳鋁類水滑石后，經(jīng)過常溫下過柱實現(xiàn)固液分離出沉淀物，停留時間為4~24小時后，浙干直接排料，沉淀物烘干，設(shè)置烘干溫度為80~500°C,最后研磨粉碎至成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其特征在于:所述水化氯鋁酸鈣投入量與含鎳廢水中鎳的質(zhì)量比為1:10~20。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其特征在于:所述水化氯鋁酸鈣投入量與含鎳廢水中鎳的質(zhì)量比為1:13~17。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其特征在于:所述含鎳廢水包括有機鎳廢水、無機鎳廢水和有機無機混合廢水；所述有機鎳廢水為乙酸鎳廢水；所述無機鎳廢水為硫酸鎳、氯化鎳或氧化鎳廢水；所述有機無機混合廢水為有機鎳廢水與無機鎳廢水任意比的混合溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其特征在于:所述的水化氯鋁酸鈣之鈣鋁比為1.5~6:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其特征在于:所述的水化氯鋁酸鈣之鈣鋁比為2~4:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其特征在于:所述常溫下攪拌反應(yīng)時間為12~48小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其特征在于:所述常溫下過柱的停留時間為8~12小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用含鎳廢水插層生產(chǎn)鎳鋁類水滑石的方法，其特征在于:所述沉淀物烘干溫度為120~270°C。
【文檔編號】C01G53/00GK104030369SQ201410270899
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】鄭南峰, 臧丹丹, 秦瑞軒, 佘衛(wèi)民, 趙雪松, 佘道才 申請人:廈門大學(xué), 江蘇隆昌化工有限公司