王莉莉

（廣東新大禹環(huán)境科技股份有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引言

在印制電路板（printed circuit board，PCB）制造中有電鍍鎳和化學(xué)鍍鎳2種工藝，這2種工藝都會(huì)產(chǎn)生鍍鎳廢水需要處理。鍍鎳廢水中的鎳主要有游離態(tài)和絡(luò)合態(tài)，對(duì)于游離態(tài)Ni2+常用的處理工藝有化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜法等，其中離子交換工藝能達(dá)到高效回收鎳的目的［1］；絡(luò)合態(tài)的鎳則需先破絡(luò)釋放成游離態(tài)鎳，再通過(guò)傳統(tǒng)方法去除，氧化法是工程中常用的破絡(luò)工藝。

根據(jù)目前的電鍍廢水項(xiàng)目的運(yùn)行情況反饋，結(jié)合相關(guān)專家學(xué)者的研究［2-4］，化學(xué)法除鎳達(dá)到的出水效果一般為0.5～1.0 mg/L。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，需要在化學(xué)法后加設(shè)離子交換作為保障措施。本文以某廢水廠含鎳廢水原水做試驗(yàn)，探究不同處理工藝聯(lián)合TP207 和MP62 這2 種螯合樹(shù)脂的除鎳效果。

1 工藝原理

離子交換是以離子交換劑上的可交換離子與液相中離子發(fā)生交換為基礎(chǔ)的分離方法，工作原理中的交換過(guò)程為

再生過(guò)程為

轉(zhuǎn)型過(guò)程為

式中：R為離子交換樹(shù)脂。

2 試驗(yàn)材料

（1）樹(shù)脂：TP207 樹(shù)脂、MP62 樹(shù)脂。樹(shù)脂基本性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 樹(shù)脂基本性能參數(shù)

（2）化學(xué) 試劑：7.5% 鹽酸，10% NaClO，10% NaOH，10% PAC，0.2% PAM，除鹽水。

（3）其他材料與工具：1 000 mL 燒杯，500 mL量筒，500 mL燒杯等。

3 靜態(tài)試驗(yàn)

3.1 原水+離子交換試驗(yàn)

原水經(jīng)過(guò)沉降過(guò)濾去除雜質(zhì)，取上清液，分別加入用除鹽水清洗后的TP207和MP62樹(shù)脂，攪拌30 min 后檢測(cè)水樣中鎳的濃度。將試驗(yàn)后的樹(shù)脂分別清洗再生后重復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 原水+離子交換試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，同等條件下，2種新樹(shù)脂的吸附量不如其再生后的吸附量。TP207和MP62樹(shù)脂均為大孔樹(shù)脂，出廠前致孔劑未被完全洗脫，殘留致孔劑占用孔道，導(dǎo)致樹(shù)脂吸附量受影響，清洗、再生使致孔劑被洗脫，暴露的孔道數(shù)增加，表現(xiàn)為吸附量提高。

采用原水試驗(yàn)時(shí)，TP207 的除鎳效果優(yōu)于MP62，但兩者的處理效果無(wú)法滿足排放要求。

3.2 混凝沉淀+離子交換試驗(yàn)

原水用石灰調(diào)節(jié)pH 值至11.0，混凝沉淀后取上清液。用HCl將上清液pH值調(diào)節(jié)至5.0～6.0，分別加入TP207和MP62樹(shù)脂，攪拌30 min后檢測(cè)水樣中鎳的濃度。將試驗(yàn)后的樹(shù)脂分別清洗再生后重復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 混凝沉淀+離子交換試驗(yàn)結(jié)果

沉淀法主要利用游離態(tài)鎳與氫氧根結(jié)合形成氫氧化鎳沉淀，對(duì)絡(luò)合態(tài)鎳的去除效果甚微。此外，加入石灰的操作會(huì)向體系中引入大量Ca2+離子。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在含有高濃度Ca2+離子、鎳以絡(luò)合態(tài)形式存在的體系中，TP207 樹(shù)脂仍能有效除鎳，但2 種樹(shù)脂的吸附效果較原水試驗(yàn)明顯下降。據(jù)產(chǎn)品資料顯示，MP62樹(shù)脂可用于去除金屬和氰化物絡(luò)合物，而鍍鎳常用的絡(luò)合劑有檸檬酸、丁二酸、乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）、焦磷酸鹽、羥基羧酸等［5-6］，如選用氰離子則無(wú)法形成有效的鎳鍍層［3］，即含鎳廢水中無(wú)鎳的氰化物絡(luò)合物，因此MP62樹(shù)脂的吸附效果不佳。

采用混凝沉淀聯(lián)合離子交換工藝，TP207 的除鎳效果優(yōu)于MP62，但兩者的處理效果無(wú)法滿足排放要求。

3.3 氧化+混凝沉淀+離子交換試驗(yàn)

原水用NaOH 調(diào)節(jié)pH 值至7.5，投加適量NaClO 氧化1.0 h，反應(yīng)后投加適量NaS2O5，后用石灰調(diào)節(jié)pH 值至11.0，混凝沉淀后取上清液。用HCl 將上清液pH值調(diào)節(jié)至5.0～6.0，分別加入TP207和MP62樹(shù)脂，攪拌30 min后檢測(cè)水樣中鎳的濃度。將試驗(yàn)后的樹(shù)脂分別清洗再生后重復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 氧化+混凝沉淀+離子交換試驗(yàn)結(jié)果

氧化+混凝沉淀能夠有效去除廢水中的絡(luò)合態(tài)及游離態(tài)鎳，試驗(yàn)所用的含鎳廢水中存在部分穩(wěn)定性較強(qiáng)的絡(luò)合鎳，難以被次氯酸鈉氧化。

在鎳以低濃度、絡(luò)合態(tài)且難以被次氯酸鈉氧化的形式存在的體系中，2種樹(shù)脂的吸附效果較原水試驗(yàn)及混凝沉淀試驗(yàn)明顯下降，TP207 整體的吸附效果優(yōu)于MP62。

采用氧化+混凝沉淀+離子交換工藝，TP207的除鎳效果優(yōu)于MP62，兩者的處理效果能穩(wěn)定達(dá)到排放要求。

4 結(jié)語(yǔ)

在氧化+混凝沉淀預(yù)處理的基礎(chǔ)上，離子交換出水鎳濃度在0.2～0.5 mg/L 之間，但MP62 及TP207樹(shù)脂不能使出水穩(wěn)定達(dá)到0.1 mg/L以下。

相較MP62 樹(shù)脂，TP207 樹(shù)脂對(duì)含鎳廢水有較好的處理效果；在含有高濃度Ca2+離子，鎳以絡(luò)合態(tài)形式存在的體系中，TP207 樹(shù)脂仍能有效除鎳；當(dāng)絡(luò)合態(tài)鎳穩(wěn)定到難以被氧化破絡(luò)時(shí)，TP207的吸附效果有限。

此外，靜態(tài)試驗(yàn)得到的樹(shù)脂吸附效果不如實(shí)際運(yùn)行的動(dòng)態(tài)吸附效果，胡鄂明等［7］在離子交換樹(shù)脂對(duì)鈾的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)吸附行為研究中也發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)吸附容量高于靜態(tài)吸附容量。本文認(rèn)為可能是動(dòng)態(tài)吸附的過(guò)程中有流速的要求，吸附推動(dòng)力大，促使動(dòng)態(tài)吸附比靜態(tài)吸附完全。在靜態(tài)吸附過(guò)程中，溶液體積遠(yuǎn)大于吸附劑，只有吸附劑周圍的吸附質(zhì)能被有效吸附，而動(dòng)態(tài)吸附體系里每個(gè)局部的溶液體積均小于吸附劑，因此表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)吸附比靜態(tài)吸附效果更好。