本發(fā)明屬于工業(yè)廢棄物資源回收的領(lǐng)域，特別涉及一種從化學(xué)鍍鎳廢液中快速、高效回收鎳的方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)鍍鎳技術(shù)是近幾年來發(fā)展較快的表面處理技術(shù)，隨著應(yīng)用范圍和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)生的化學(xué)廢液也越來越多，而現(xiàn)有技術(shù)中對該類廢液往往處理不徹底，由此給環(huán)境帶來越來越嚴(yán)重的污染。
化學(xué)鍍鎳溶液使用一段時(shí)間后，由于其中亞磷酸鹽等副產(chǎn)物的積累，導(dǎo)致鍍鎳溶液老化，而老化后的鍍鎳溶液可使被鍍件的鍍層性能下降，因此，老化后的鍍鎳溶液即被認(rèn)定為化學(xué)鍍鎳廢液而進(jìn)入廢水處理環(huán)節(jié)。
通常，化學(xué)鍍鎳廢液中含有4000-10000mg/l的鎳，cod(化學(xué)耗氧量)為40000-70000mg/l，總磷在20000-40000mg/l。
含鎳廢水中的重金屬鎳元素對生態(tài)環(huán)境、人體健康會造成嚴(yán)重危害(鎳金屬有毒，會影響人類的健康，對水環(huán)境下生存的生物毒害作用也很明顯，而且很難在自然狀態(tài)下降解為無害物質(zhì))，若將其直接排放會嚴(yán)重影響我們的環(huán)境，同時(shí)，也會造成鎳資源浪費(fèi)(鎳在機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)以及飛機(jī)制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，我國的鎳金屬儲備量不多，屬于戰(zhàn)略金屬資源，在我國的發(fā)展中需求量比較大)。目前，將含鎳廢水資源化和無害化處理已經(jīng)成為環(huán)保行業(yè)極為重要的研究領(lǐng)域。
當(dāng)前國內(nèi)外處理化學(xué)鍍鎳廢水的方法總體上可分為化學(xué)法和物理法，主要有化學(xué)沉淀法、離子交換樹脂法、溶劑萃取法、吸附法、膜分離技術(shù)等。這些方法都以水污染控制為目的，不能夠?qū)崿F(xiàn)鎳的資源化，同時(shí)鎳的處理不達(dá)標(biāo)。
綜上，現(xiàn)有處理方式基本上是混凝沉淀變成含鎳污泥，資源沒有得到有效回收和再利用，還形成二次污染，浪費(fèi)嚴(yán)重，因此從含鎳廢水中高效率回收其中的金屬資源十分重要?，F(xiàn)有的鍍鎳廢水處理技術(shù)大部分不能達(dá)標(biāo)排放且排放會污染環(huán)境。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種設(shè)備投入少、工藝流程簡單且無污染排放的從化學(xué)鍍鎳廢液中快速、高效回收鎳的方法及所用裝置。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
本發(fā)明的從化學(xué)鍍鎳廢液中快速、高效回收鎳的方法，所述化學(xué)鍍鎳廢液中鎳含量在4000-10000ppm，cod為40000-70000ppm，總磷20000-40000ppm，按以下步驟回收其中的鎳；
1)利用收集槽收集化學(xué)鍍鎳廢液；
2)將收集槽中的化學(xué)鍍鎳廢液泵入底部接有壓縮空氣的1#反應(yīng)池；
3)向1#反應(yīng)池中添加堿，將廢水ph值調(diào)節(jié)至7-8之間，同時(shí)添加催化還原劑，以轉(zhuǎn)速為300-500r/min的速度進(jìn)行攪拌；
4)之后，將1#反應(yīng)池中攪拌均勻的廢水泵入2#反應(yīng)池中加熱至對鍍件進(jìn)行正常電鍍時(shí)的鍍液對應(yīng)的溫度；
5)待2#反應(yīng)池中的廢水達(dá)到設(shè)定溫度后，將該廢水泵入電解槽中進(jìn)行電解反應(yīng)，該電解槽中的陰極為環(huán)繞陽極設(shè)置且為內(nèi)外兩層呈筒形的鈦網(wǎng)籃，該鈦網(wǎng)籃的底部為閉合結(jié)構(gòu)，在該鈦網(wǎng)籃內(nèi)填充有呈三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)且具大比表面積的球狀鐵絲；
6)以在陰極生成的金屬鎳作為引發(fā)劑，引發(fā)廢水中99.8％的鎳離子在陰極上持續(xù)還原成金屬鎳；
7)將沉積在陰極上的鎳金屬回收再用；
8)將電解催化反應(yīng)后的冷卻液通過離子交換系統(tǒng)，使該冷卻液中的殘余鎳離子再次被吸附；
9)將含鎳小于0.1ppm的達(dá)標(biāo)廢水正常排放。
所述催化還原劑為硼氫化鈉、水合肼和乙二胺的混合物,其中硼氫化鈉為2-6g/l,水合肼為20-30ml/l，乙二胺為15-35g/l，其余為水，催化劑用量為5-15ml/l。
所述電解反應(yīng)采用的電流密度為100a/m2-400a/m2，陽極與陰極之間的距離為2-5cm，電解催化反應(yīng)時(shí)間30-60min。
所述鍍液對應(yīng)的溫度在80-90℃。
所述離子交換系統(tǒng)中采用的樹脂為選擇性螯合離子交換樹脂，其流速為15-20bv/h。
本發(fā)明的從化學(xué)鍍鎳廢液中快速、高效回收鎳的裝置，依次包括收集化學(xué)鍍鎳廢液的收集槽、多個(gè)反應(yīng)池、電解槽和離子交換系統(tǒng)，其特征在于：所述電解槽的陽極為二氧化鉛涂層鈦所制，其陰極為環(huán)繞陽極設(shè)置的鈦網(wǎng)籃，該鈦網(wǎng)籃為內(nèi)外兩層同軸設(shè)置的中空筒，中空筒的斷面形狀可以為圓形、正方形或橢圓形，中空筒的筒壁為網(wǎng)狀，內(nèi)層筒與外層筒的底端連為一體且呈閉合結(jié)構(gòu)，在內(nèi)層筒與外層筒之間填充有呈三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)且具大比表面積的球狀鐵絲。
本發(fā)明的裝置中，所述電解槽中的陰極與陽極之間的距離為2-5cm，電解反應(yīng)采用的電流密度為100a/m2-400a/m2。
本發(fā)明的裝置中，所述反應(yīng)池分別為依次設(shè)置于電解槽流程之前的1#反應(yīng)池和2#反應(yīng)池，其中，
1#反應(yīng)池用于將泵入其中的化學(xué)鍍鎳廢液的ph值調(diào)節(jié)至7-8之間，同時(shí)加入催化還原劑進(jìn)行攪拌；
2#反應(yīng)池中用于對從1#反應(yīng)池泵入其中的化學(xué)鍍鎳廢液進(jìn)行加熱，加熱溫度為鍍件正常電鍍時(shí)的鍍液對應(yīng)的工作溫度，在其底部或側(cè)壁設(shè)有加熱裝置。
本發(fā)明的裝置中，在1#反應(yīng)池的底部設(shè)有壓縮空氣入口，在該入口上設(shè)有多個(gè)曝氣盤，所述壓縮空氣的壓力在0.1-0.2mpa；在2#反應(yīng)池設(shè)置有耐腐蝕的ph計(jì)和溫控探頭。
本發(fā)明采用電解方法對化學(xué)鍍鎳廢液中的金屬鎳進(jìn)行回收，使其具有以下特點(diǎn)：
1)不添加有毒且污染環(huán)境的引發(fā)劑，通過電解的方式生成的金屬鎳作為引發(fā)劑，引發(fā)化學(xué)鍍鎳廢液中的鎳自發(fā)反應(yīng)。
2)通過電解與催化相結(jié)合的處理方式，達(dá)到簡便、高效、快速的從化學(xué)鍍鎳廢水中回收鎳資源的目的，降低處理成本。
3)反應(yīng)時(shí)間短，在極短的30-60min時(shí)間內(nèi)，使廢液中99.8％的金屬鎳沉積在陰極上，無鎳泥產(chǎn)生，綠色環(huán)保。整個(gè)回收過程易于操作控制且安全。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的回收鎳的工藝流程和所用裝置的方框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明的從化學(xué)鍍鎳廢液中快速、高效回收鎳的方法按以步驟進(jìn)行：
1、利用收集槽收集化學(xué)鍍鎳廢液。
該鍍鎳廢液中鎳的含量在4000-10000ppm，cod為40000-70000ppm，總磷20000-40000ppm。
2、將收集槽中的化學(xué)鍍鎳廢液泵入1#反應(yīng)池，在該反應(yīng)池的底部接入壓縮空氣并與多個(gè)曝氣盤相接，壓縮空氣的壓力在0.1-0.2mpa，通入壓縮空氣的目的是為了使廢液混合均勻。
3、與此同時(shí)，向1#反應(yīng)池中添加堿，將該1#反應(yīng)池中的廢液的ph值調(diào)節(jié)至7-8的弱堿狀態(tài)，再向該反應(yīng)池中添加催化還原劑，催化還原劑選用硼氫化鈉、水合肼和乙二胺的混合物,其中，硼氫化鈉2-6g/l,水合肼20-30ml/l，乙二胺15-35g/l，催化劑用量為5-15ml/l，以轉(zhuǎn)速為300-500r/min的速度進(jìn)行攪拌。
上述弱堿狀態(tài)有利于之后在電解過程中，提高金屬鎳在陰極的沉積效率。因?yàn)?，若ph值過低，則會使陰極析氫副反應(yīng)嚴(yán)重，導(dǎo)致電流效率下降；若ph值過高，廢液中容易形成氫氧化鎳，不利于金屬鎳的還原，同時(shí)過高的ph值還會造成催化還原劑的分解。
4、將1#反應(yīng)池中的廢水泵入2#反應(yīng)池，對其中的廢液進(jìn)行加熱，可以通過在該反應(yīng)池的底部或側(cè)壁上設(shè)置加熱器實(shí)現(xiàn)加熱。在反應(yīng)池中安裝耐腐蝕ph計(jì)探頭和溫控探頭，以實(shí)現(xiàn)對該反應(yīng)池中廢液實(shí)時(shí)監(jiān)控。
將該反應(yīng)池中的廢液加熱至80-90℃，該溫度為對鍍件進(jìn)行正常電鍍時(shí)的鍍液對應(yīng)的工作溫度。
將廢液溫度設(shè)置為與化學(xué)鍍鎳時(shí)的鍍液的工作溫度一致，有利于鎳在引發(fā)劑和還原劑的作用下，加快催化還原反應(yīng)。
5、將2#反應(yīng)釜中達(dá)到溫度的廢液泵入電解槽中電解。
該電解槽的陽極為二氧化鉛涂層鈦所制，其陰極為環(huán)繞陽極設(shè)置的鈦網(wǎng)籃，該鈦網(wǎng)籃為內(nèi)外兩層同軸設(shè)置的中空筒，中空筒的斷面形狀可以為圓形、正方形或橢圓形，中空筒的筒壁為網(wǎng)狀，內(nèi)層筒與外層筒的底端連為一體呈閉合結(jié)構(gòu)，在內(nèi)層筒與外層筒之間填充有呈三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的球狀鐵絲，該球狀鐵絲具有無限大比表面積，為鎳沉積提供了無限多的沉積位點(diǎn)。電解時(shí)的電流密度為100a/m2-400a/m2，陰極與陽極之間距離設(shè)置為2-5cm，保持80-90℃的溫度，電解催化反應(yīng)時(shí)間30-60min。
通過電解，在陰極生成金屬鎳，由初始生成的金屬鎳充當(dāng)引發(fā)劑，引發(fā)廢水中其它鎳離子在陰極上持續(xù)還原生成金屬鎳。
電解過程：
陽極：h20＝4h++02+4eeo＝1.229v
陰極：ni2++2e＝nieo＝0.25v
2h++2e＝h2eo＝0v
催化還原過程：r+ni2++oh-＝ni
6、經(jīng)過處理后99.9％的鎳沉積在陰極上，將陰極洗滌、烘干，對金屬鎳進(jìn)行二次利用。
7、將電解催化反應(yīng)后的冷卻液通過離子交換系統(tǒng)，使化學(xué)鍍鎳廢水中的殘余的鎳被吸附，廢水中鎳達(dá)到排放要求(ni<0.1ppm)。
所述離子交換系統(tǒng)中樹脂為選擇性螯合離子交換樹脂，流速為：15-20bv/h。
本發(fā)明的從化學(xué)鍍鎳廢液中快速、高效回收鎳的方法采用的裝置如下：
依次包括收集化學(xué)鍍鎳廢液的收集槽、1#反應(yīng)池、2#反應(yīng)池、電解槽和離子交換系統(tǒng)。
各實(shí)施例參見如下表1
表1：實(shí)施例1－5的參數(shù)