高锰酸钾预氧化法处理含镍电镀污水

【三废治理】

高锰酸钾预氧化法处理含镍电镀污水

彭明智,　姜荆

(安美特(广州)化学有限公司,广州　511356)

摘　要:　用高锰酸钾对电镀镍废液污水和含镍添加剂生产污水中的有机成分进行预氧化后,再按传统的化学沉淀-过滤法处理,大幅度降低了处理后澄清液中的残余镍含量和化学耗氧量,甚至只需1次处理,就能使镍离子含量降低到国家排放标准(110mg/L)和地方政府的排放标准(015mg/L)以下。这种预氧化反应所需的时间较短,已应用到实际操作中,从而成功地避免了澄清液的2次处理。

关键词:　含镍污水;　残余镍;　有机总碳量(T OC);　无机总碳量(IC);　化学耗氧量(C OD)

中图分类号:　T Q153112 文献标识码:　A 文章编号:　1004-227X(2004)05-0053-05 Treatment of nickel2containing w aste w ater by pre2oxidization

with potassium permanganate

PE NG Ming2zhi,J I ANGJing

(Atotech(G uangzhou)Chemicals Ltd.,G uangzhou511356,China)

Abstract:The organic substances in nickel2plating waste solution and waste water from nickel additive production were pre2oxidized by potassium permanganate and then treated by traditional chem ical precipitation2filtration process.In this way,the concentration of the residual nickel and the chem ical oxygen demand in the clear water after treatment is significantly reduced,and particularly,nickel content can even g o down to those lower than the discharging lim its set by the nation(110mg/L)and local g overnments(015mg/L)after only one2time treatment.The pre2oxidization only needs

a very short time and has been used in practical operation.Thereby the secondary treatment of the clear water is av oided

success fully.

K eyw ords:nickel2containing waste water;　residual nickel;　total organic carbon;　inorganic carbon;　chem i2 cal oxygen demand

1　前言

镍离子是含镍电镀污水中的主要污染物之一,也是国家严格控制排放的第1类污染物,国标G B8979-1996要求污水排放时镍含量低于110mg/L[1],广州市的排放标准则更加严格,要求镍含量低于015mg/L[2]。对含镍污水的处理,国内外最常用的方法是传统的化学沉淀-过滤法,即直接往污水中加入碱溶液,把pH值调整到弱碱性范围,大部分游离态的镍离子立即形成氢氧化镍沉淀,少量沉淀不完全的则可通过加入硫化钠或有机硫化

收稿日期:2004-05-20 修回日期:2004-07-16

作者简介:彭明智(1963-),男,工程师,毕业于湖南省石油化工大学化工工艺专业。

作者联系方式:姜荆,(Email)jiangjing46@,(T el)020-********。物,使之形成硫化镍沉淀,然后再进行分离。然而,电镀工业产生的含镍污水水质通常波动很大,特别是化学镀镍的污水,其组成较为复杂,有些含有有机酸和氨基磺酸等成分,还有些含有碱性的添加剂,即使普通的镍电镀液也会含有一些柔软剂、填平剂和主光剂等较多的有机组分。某些组分有络合镍的作用,使部份镍以络合物的形态存在于溶液中,相对较稳定,无法完全参与简单的沉淀反应,因此单用传统的化学沉淀法很难顺利地实现后续的固液分离。实践表明,络合态的镍存在于污水中,使镍污水处理的难度大大提高,严重影响了化学沉淀法处理镍污水的效率和工艺能力,经常造成排放之前的澄清水因镍的浓度未达标而需要进行2次处理。

在化学沉淀法处理含镍污水的工艺过程中有1项重要的改善思路[3],就是在传统的化学沉淀工序之前加入一定量的氧化剂,一方面可以使游离态的有机物受到

氧化,另一方面也可以使一些处于络合状态的有机物受氧化而被破坏,使被络合的镍转变成为自由离子,这样就可以为后续镍的完全沉淀创造条件。我们称此工艺为预氧化-化学沉淀-沉淀工艺,简称预氧化工艺。

为了把预氧化工艺付诸实际应用,从2002年起,我们就采用高锰酸钾做氧化剂,在实验室做了一系列的试验,考察了高锰酸钾的添加量及预氧化时间对澄清水中的化学耗氧量和镍离子含量的影响,并成功地把实验结果应用到实际操作中,取得了较明显的效果。2　实验部分

211　试样及成分分析

选用几种不同来源的含镍污水作为基本试样来进行试验。试样的几种主要成分分析结果见表1。其中电镀镍废液试样(试样1)来源于各种电镀镍槽用的实际原液,即客户的电镀液分析的剩余样品,而添加剂生产污水试样(试样2～5)是含有电镀镍添加剂和化学镍添加剂的混合污水试样。

表1　镍污水试样的主要成分分析

T able1　Analysis of m ajor components in nickel2containing w aste w ater

试样号含镍污水

试样来源

pH

ρ(试样中主要成份)/(mg/L)

镍离子化学耗氧量(COD)

A B A B

有机总碳量

(T OC)

无机总碳量

(IC)

试验目的

1电镀镍废液 4.2807008.355504409389510高锰酸钾加2镍添加剂生产污水 3.440.60 1.6079084120369717入量的影响3镍添加剂生产污水 3.956.05 1.627926-5436-

高锰酸钾氧化

时间的影响4镍添加剂生产污水 4.5 1.370.615380-3364-

5镍添加剂生产污水 4.7 5.990.895002---

　注:A值是原试样的分析结果,B值是按传统的化学沉淀法处理后滤液的分析结果。

212　氧化方法和试剂的选择

常用的电镀污水氧化方法有以下几种[4]:臭氧氧化法、氯气氧化法、过氧化氢+Fe2+催化剂法(Fenton法)、高锰酸钾法。由于前2种有一些缺点,如臭氧氧化法需要特别制备而能耗较大,而氯气氧化法有毒性而使用不便,故首先排除掉。选择后2种方法对含镍污水进行对比试验。

采用过氧化氢+Fe2+催化剂法(Fenton法)做预氧化时,由于条件(温度、催化剂含量和pH值)难以控制,氧化速度非常慢。例如,一个C OD为10034mg/L的镍污水样,在室温下,用w(H2O2)=30%过氧化氢溶液做预氧化,经过40h测量其C OD为8130mg/L,也只降低了20%,这显然不能满足预氧化工艺要求。由于高锰酸钾在不同酸性介质中均有较强的氧化能力,适用性好,对反应条件没有特别的要求,其氧化程度主要与投入量有关,因此在实际应用中,高锰酸钾的投加和监测也很方便,此外,氧化中产生的气体基本没有异味,所以我们选用高锰酸钾做为预氧化工艺试验的氧化剂。实验室试验中氧化剂采用市售的AR级高锰酸钾试剂,实际污水处理操作中则采用工业级的高锰酸钾。

213　试验步骤

(1)往每分相同体积的污水中,分别加入不同质量的高锰酸钾,预先氧化数小时(为了反应完全,而实际反应在几十分钟内即可完成),氧化一定时间后,按正常处理镍污水的方法进行处理,即加入NaOH和Na2S溶液,将pH值调到910～915,使之产生沉淀,并用滤纸过滤。最后对滤液中的残余镍(Ni2+含量)、化学耗氧量(C OD)、总有机碳(T OC)和无机碳(IC)的含量分别进行检测,以考察高锰酸钾氧化时间对它们的影响。

(2)往每分相同体积的污水试样中分别加入相同质量的高锰酸钾,氧化不同的时间后,然后再按与以上相同的方法进行处理和检测,以考察高锰酸钾的加入量对以上各项指标的影响。

(3)把实验室试验的相关结果应用到实际污水操作中,对处理的效果进行考察。

214　检测方法和仪器

用VARIAN公司出产的S pectr AA220FS型原子吸收光谱仪(AAS)测定Ni2+含量,用岛津公司出产的T OC-5000型总有机碳测定仪测定T OC和IC,按照G B/T11914 -89的方法测定C OD。

3　结果与讨论

311　高锰酸钾的加入量对COD的影响

无论是高浓度的镍电镀废液污水,还是镍添加剂生产所产生的污水,如果不经预氧化而直接按常规沉淀-过滤法进行处理,过滤后澄清液的C OD的降低程度是很