含镍废水的特性及处理方法

镀镍作为金属表面修饰的主要方式，其过程会产生大量的含镍废水，其中除了有以硫酸镍和氯化镍为主的游离态镍，还有因生产工艺需要添加各种络合剂，与废水中的Ni2+形成更稳定的TA-Ni、CA-Ni、SP-Ni等酸性络合镍，使得含镍废水难以有效处理，其超标排放会对环境造成严重污染. 目前，处理含镍废水常用的方法是以氢氧化物和硫化物为主的传统化学沉淀法，其主要适用于游离态镍处理，但对低浓度络合Ni 很难有效脱除，其他方法如电解法、高级氧化还原法，虽能保证出水总镍达标，但普遍存在处理成本较高，反应时间长，易引起二次污染等。

随着废水排放标准日益严格，需要开发一种更稳定有效深度除Ni 的方法，下面海普就为大家详细的介绍下含镍废水的特性及处理方法的介绍，希望对你有所帮助。

1、含镍废水处理现状和困局：镍是一种可致癌的重金属，此外它还是一种较昂贵的金属资源（价格是铜的2~4 倍）。

电镀镍因其具有优异的耐磨性、抗蚀性、可焊性而被广泛应用于电镀生产中，其加工量仅次于镀锌，在整个电镀行业中居第二位。

在镀镍过程中产生大量含镍废水。

如果含镍废水不加处理任意排放，不但会危害环境和人体健康，还会造成贵金属资源浪费。

含镍电镀废水主要来自于镀镍生产过程中镀槽废液和镀件漂洗水，废镀液量少但其中镍离子浓度含量非常高，镀件漂洗水是电镀废水的主要来源，占车间废水排放量的80% 以上。

镀件漂洗水水量大，但其中镍离子浓度与废镀液相比要小很多。

根据《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）表2 ，特别排放限值0.1 mg·L-1。

电镀含镍废水的处理技术按照不同原理可将处理含镍电镀废水的方法分为三大类：化学法、物理化学法和生物处理法。

化学法：利用化学法处理含镍电镀废水主要有传统的化学沉淀法、新型工艺铁氧体法，以及高效重金属螯合沉淀法。

其中化学沉淀法又包括氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法。

在化学沉淀法处理电镀废水的实验研究中，用CaO 、CaCl2、BaCl2三种破络合剂处理镀镍废水，对比发现：BaCl2 的破络合效果较好，镍离子的去除率较高，CaCl 2的效果较差。

将CaO 与BaCl2用于处理镀镍废水，镍离子的去除率可达99% 以上，且在镍离子的去除率相同时，BaCl2的使用量比其单独处理镀镍废水时的少很多。

林德贤等采用Fenton 试剂氧化，后采用NaClO 氧化，对pH 为3~5，Ni2+质量浓度为100~150 mg/L 的含镍废水进行破络预处理，经化学沉淀处理，使出水上清液中镍离子质量浓度低于0.1 mg/L 。

传统的化学沉淀法处理含镍电镀废水具有技术成熟、投资少、处理成本低等诸多优点。

虽然在反应过程中会产生大量污泥，甚至造成二次污染，但随着破络剂、重金属捕集剂等的不断发展应用，传统化学沉淀法的处理效果也被不断提高。

铁氧体法：在化学沉淀法中，比较新型的工艺是铁氧体法。

FeSO4可使各种重金属离子形成铁氧体晶体而沉淀析出，铁体通式为FeO·Fe2O3。

废水中Ni 2+可占据Fe 2+的晶格形成共沉淀而去除。

一般n（Ni2+）∶n（FeSO4）为1∶2~1∶3 ，废水中镍离子质量浓度为30~200 mg/L 时，采用铁氧体法处理后形成的沉淀颗粒大且易于分离，颗粒不会再溶解，无二次污染，出水水质好，能达到排放标准。

常军霞等通过实验研究了铁氧体法处理含镍废水的工艺条件。

结果表明，在pH=9.0，n （Fe2+）∶n（Ni 2+）=2∶1 ，温度为70 ℃的条件下，镍的转化率可达99.0% 以上，废水中的Ni 2+可从100 mg/L 降至0.47 mg/L 。

李静红等研究了室温下铁氧体法处理低浓度含镍废水的工艺条件。

试验结果表明，以Na2CO3为pH调节剂，在pH为8.5~9.0 ，n（Fe 3+）∶n（Fe2+）=1.5∶1 ，n （Fe2+）∶n（Ni 2+）=12∶1 ，搅拌时间为15 min 的条件下，处理效果较佳。

镍的去除率达到98% 以上，处理后的废水中镍离子质量浓度达到0.20 mg/L 以下，达到国家排放标准。

Fenton 法与铁氧体法2种工艺中都存在二价铁离子，江洪龙等采用Fenton-铁氧体法联合工艺处理含铜、镍的络合电镀废水。

结果表明，在废水初始pH=3 ，H 2O2初始质量浓度为3.33 g/L ，m （Fe 2+）∶m（H 2O2）=0.1 ，温度25 ℃的最优Fenton 氧化条件下，先对废水Fenton 处理60 min ，之后调节废水沉淀pH=11 ，控制曝气流量为25mL/min ，铁与废水中金属离子的质量比为10 ，反应温度为50 ℃，曝气接触时间为60 min ，在此条件下废水中镍离子的去除率达到99.94% ，出水镍离子的质量浓度为0.33 mg/L ，达到国家规定的排放标准。

另外，沉淀污泥的物相分析表明，在较佳工艺条件下得到的NiFe 2 O 4、Fe 3 O 4等铁氧体沉淀物既无二次污染又可作为磁性材料回收利用。

铁氧体法处理含镍电镀废水具有处理设备简单、投资较少、沉渣可回收利用等优点。

目前，铁氧体工艺正由单工艺向多种工艺复合的方向发展，利用其本身优势并与其他水处理工艺相结合构成新工艺，使其对重金属废水的处理更加完善。

高分子螯合沉淀法：近年来在传统化学沉淀工艺中一种新型沉淀剂———重金属螯合剂的加入改善了传统工艺上的不足。

刘存海等实验合成了一种重金属离子螯合剂HMCA，将HMCA 应用于镀镍废水中，在pH 为6.5~7.5 时，Ni 2+的去除率可达98.5% 以上。

该螯合剂对Ni 2+具有很好的捕集能力，且与Ni 2+作用形成的螯合产物结构致密稳定。

当金属螯合剂质量浓度为3.79g/L 时，Ni 2+ 的质量浓度较低为0.45 mg/L ，显著提高了对镀镍废的处理效果。

刘转年等在碱性条件下合成了一种新型的具有絮凝、螯合双功能的重金属螯合剂PAS ，并将PAS 用于重金属镍离子的螯合实验，实验结果表明，加入0.6 mL 的PAS 对50mg/L 的含镍废水的去除率可达98% 以上，可见PAS对Ni 2+是一种良好的螯合剂。

膜分离技术：镍既是重金属又是贵金属，利用膜分离技术既能去除废水中的镍离子又可以实现对镍的回收利用，达到清洁生产的目的。

周理君等采用超滤—反渗透组合工艺浓缩分离镀镍漂洗废水，出水水质接近纯净水。

胡齐等采用两级RO 膜系统对含镍250~350 mg/L 的漂洗废水进行处理，对镍的截留率达99.9% 以上。

王昕彤等利用新型纳滤膜分离电镀镍漂洗水，对镍离子的去除率达99.5% ，出水可直接排放或回用于间。

李兴云等采用膜电解法对Ni 2+质量浓度为2000 mg/L ，pH=5.32 的含镍模拟废水进行了处理。

并对单阳膜二极室、单阴膜二极室以及双膜三极室三种不同膜电解组合处理效果进行了比较，结果表明：单阴膜电解法在电解的过程中，阳极反应产生的H +被阳极液中的OH -中和，同时阴膜也阻止H +通过，从而提高了镍的回收率。

且电流效率可高达90% 以上，与普通电解法相比提高30% ，电解率均高于单阳膜和双膜三室电解。

采用电渗析法处理含镍电镀废水要求清洗水中镍离子质量浓度≥1.5 g/L ，以提高渗析率。

电渗析处理后的浓缩液的浓缩比比反渗透浓缩比高，利用这一优点可实现化学镀镍液再生。

国内已有试验证明，采用电渗析法可回收90% 的硫酸镍，回收的硫酸镍质量浓度达到80~100g/L ，能直接回镀槽使用。

综上可以得知，膜分离技术应用于含镍电镀废水的处理有独特优势，不仅可以有效去除废水中的Ni 2+，使其以低浓度达标排放或者废水回用，而且滤膜所截留下来的含镍沉渣可以回收利用，既环保又经济。

与其他技术相比，膜技术设备简单，使用范围广，处理率高，无需添加化学试剂，因此不会造成二次污染。

但膜组件昂贵，且在使用过程中会产生膜污染，这是限制膜技术广泛应用的问题所在。

上述几种含镍废水的处理方法中，化学法和铁氧体法无法一次性达到0.1mg/L的排放要求，高分子螯合沉淀法会产生大量的污泥，膜分离技术对进水要求高，且膜组件昂贵，而吸附法能将废水中的镍有效的去除到排放限值以下，是一个处理含镍废水经济、有效的方法。

2、行业客户需求：含镍废水不能直接通过化学沉淀法达到排放要求, 要对废水进行深度处理，传统的化学沉淀法结合海普功能材料开发的吸附法，以达到处理效果与经济成本的优化是含镍废水处理中的一个发展方向。

产生含镍废水企业客户对废水处理的需要包括以下三点：（1）高效、稳定的去除废水中的镍到排放限值以下；（2）一次投资费用低、运行费用低、设备操作维护方便；（3）工艺先进可靠、无二次污染。

3、海普定制化工艺简介：江苏海普功能材料有限公司地处苏州工业园区，是一家以特种吸附剂、催化剂为核心技术，配套应用工艺开发、技术服务、工程实施等，为客户解决相关环保难题的国家高新技术企业。

海普的技术团队分别于2013年、2015年获得苏州工业园区领军人才奖，2015年获得姑苏领军人才奖，江苏海普功能材料有限公司于2015年、2018年连续两次被评为国家高新技术企业，2018获批为苏州市吸附与催化功能纳米材料工程技术研究中心。

江苏海普功能材料有限公司在吸附材料处理方面具有领先的技术水平，配套的吸附处理工艺高效、稳定，为国内多家行业龙头企业解决了多项环保难题。

海普吸附工艺的原理是利用我公司开发的特种吸附材料对要去除的组分或物质进行选择性吸附，当吸附饱和时，再利用特定的脱附剂对吸附材料进行脱附处理，使吸附材料得以再生，如此不断循环进行，吸附法处理废水常规工艺图见下图。

吸附处理废水常规工艺图采用海普的吸附工艺处理吡啶废水时，将废水预先过滤去除其中的悬浮和颗粒物质，然后进入吸附塔吸附，吸附塔中填充的特种吸附材料能将废水中的镍吸附在材料表面，使出水镍持续达标排放。

吸附饱和后，再利用特定的脱附剂对吸附材料进行脱附处理，使吸附材料得以再生，如此不断循环进行。

含镍废水吸附处理工艺流程见下图。

含镍废水吸附处理工艺流程4、工艺处理效果：采用吸附工艺处理含镍废水，可有效脱除废水中的镍，具体处理数据见下表：废水吸附除吡啶数据江苏某企业要求处理后废水中镍含量低于0.1mg/L，实验处理效果表明采用吸附处理，废水中的镍可以稳定小于0.1mg/L，在保证达到客户的要求的同时留有一定的安全余量，能有效防止入料废水的水质波动造成出水不达标，处理效果见下图。

该企业生产过程每天产生2500吨含镍废水，经过化学沉淀后，废水中镍无法达到0.1mg/L的排放要求，该企业要求处理后镍要完全达标排放，实验结果表明吸附可以满足企业的要求。

5、工艺的核心优势：目前对于含镍废水的处理方法无论是从处理效果还是其操作成本都有各自的缺陷。