申请日2017.02.27
公开(公告)日2017.06.20
IPC分类号C02F9/04; C22B7/00; C22B3/42; C25C1/08; C22B23/00; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法，主要包括清洗水在线回用、金属镍资源化;将化学镀镍清洗废水依次经过间歇式多级逆流清洗、pH调整、离子交换树脂和反渗透过滤处理，实现清洗水的在线回用;而离子交换树脂的再生液经过电解槽的光电催化系统作用，实现废水的破络和作用以及金属镍的高效回收和资源化利用。本发明采用离子交换树脂组件、反渗透组件和光电催化组件的新型组合方式，不仅能够有效回用化学镀镍清洗水，实现金属镍离子的在线资源化，而且不需投加化学药剂，无二次污染物，大大降低了运行能耗和经济成本，具有良好的环境效益和经济效益。
权利要求书
1.一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)间歇式三级逆流清洗：将化学镀镍清洗废水经间歇式三级逆流清洗初步浓缩，使得废水中的镍离子浓度为30-300mg/L;
(2)pH调节：采用pH在线仪对废水的pH值进行检测，然后使用pH调节剂将化学镀镍清洗废水的pH调整至3-10;
(3)离子交换树脂处理：控制废水温度为25-35℃，工作流量为1.5-2.5BV/h的条件下通过装填有离子交换树脂的树脂床，使化学镀镍清洗废水中的镍离子与树脂中的相应离子基团发生交换，用去离子水洗脱树脂床，将交换在离子交换树脂上的镍离子洗脱下来，得到再生液;
(4)反渗透膜处理：将回收镍离子后的废水增压后进入反渗透膜进行反渗透提浓，提浓的倍数大约为1-8倍，清水侧出水作为化学镀镍清洗水在线回用，反渗透浓水侧出水返回离子交换树脂进行浓水循环;
(5)金属镍回收：利用高效光电催化装置对离子交换树脂的再生液进行处理，化学镀镍清洗废水中的有机物在二氧化钛阳极氧化，镍离子在阴极还原沉积为金属镍，经过光电催化后达到排放标准，实现废水的破络和作用以及金属镍的高效回收和资源化利用。
2.如权利要求1所述的一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法，其特征在于，所述的间歇式三级逆流清洗是将废水贮存后使用安装有计量装置的输出泵加压输出，依次连接3个清洗装置，相邻两个清洗装置的进水管道与出水管道连接，在3个清洗装置之间的管道上安装流量控制阀，控制各级清洗水槽间的流量，输送泵定量排出规定量的清洗水，单次排水量不大于高低液位之间的水量，确保镀件在清洗时完全浸没在水中，清洗装置的进水管道与供水系统连接，清洗装置的出水管道与废水贮存装置连接。
3.如权利要求1所述的一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法，其特征在于，所述的离子交换树脂为强酸阳离子交换树脂为BK001和聚丙烯酸系的强碱阴离子交换树脂的混合物，其混合比例为1:1，比表面积为100-200m2/g，在使用之前进行强酸强碱预处理。
4.如权利要求1所述的一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法，其特征在于，所述的反渗透膜处理装置由进水泵、高压泵、循环泵、膜框架、反渗透膜组件、反洗泵、加药系统、化学清洗系统和仪器仪表连接而成;所述的反渗透膜组件设置在膜框架内，包括卷式反渗透膜和承压膜壳;所述的反渗透膜为卷式膜，膜材料为聚酰胺复合膜，反渗透膜处理前的废水增压为15bar以上。
5.如权利要求1所述的一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法，其特征在于，所述的pH调节剂为40%的氢氧化钠溶液或25%的盐酸溶液。
6.如权利要求1所述的一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法，其特征在于，所述的高效光电催化装置选用二氧化钛为光电极，紫外光为光源，电流密度为0.5-1.5mA/cm2。
7.如权利要求1所述的一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法，其特征在于，所述的排放标准是指化学镀镍清洗水中的COD浓度降低至60mg/L以下，镍离子浓度低于0.1mg/L。
说明书
一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理及回收利用技术领域，特别是涉及一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法。
背景技术
化学镀镍由于具有优秀的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀性等综合物理化学性能，已广泛应用于航空航天、汽车、泵制造、阀门制造等工业领域。化学镀镍清洗废水的处理也逐渐成为生产实践中的主要问题。化学镀镍清洗废水中含有大量重金属、缓冲盐、络合剂等有毒有害物质，这些有毒有害物质一旦进入环境，必然会对人类健康以及环境造成极其严重的危害。
资源化都是指废物的环保再利用，因此再利用和资源化往往相提并论。在《中华人民共和国循环经济促进法》中就规定，“在废物再利用和资源化过程中，应当保障生产安全，保证产品质量符合国家规定的标准，并防止产生再次污染。”“企业事业单位应当建立健全管理制度，采取措施，降低资源消耗，减少废物的产生量和排放量，提高废物的再利用和资源化水平。”“循环经济发展规划应当包括规划目标、适用范围、主要内容、重点任务和保障措施等，并规定资源产出率、废物再利用和资源化率等指标。”该法要求“国务院标准化主管部门会同国务院循环经济发展综合管理和环境保护等有关主管部门建立健全循环经济标准体系，制定和完善节能、节水、节材和废物再利用、资源化等标准。”
目前化学镀镍废水处理最常用的方法有化学沉淀法、离子交换法和膜分离法，虽然化学沉淀法能够有效去除化学镀镍废水中的镍离子，但仍会产生大量污泥，需要进一步专业处理。单独的离子交换法和膜分离法只能部分实现镍离子的回用，难以完全实现金属镍的资源化利用。如果将离子交换法、膜分离法组合起来实现化学镀镍废水的浓缩和分离，不仅可以在线回用清洗水，而且可进一步通过光电催化装置实现金属镍的在线资源化，使企业获得可观的经济效益。
发明内容
本发明提供一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法，将离子交换树脂组件、反渗透组件和光电催化组件组合起来，同时实现化学镀镍清洗水的在线回用和金属镍在线资源化。
本发明的技术方案为：一种化学镀镍清洗废水在线资源化方法，主要包括以下步骤：
(1)间歇式三级逆流清洗：将化学镀镍清洗废水经间歇式三级逆流清洗初步浓缩，使得废水中的镍离子浓度为30-300mg/L;
(2)pH调节：采用pH在线仪对废水的pH值进行检测，然后使用pH调节剂将化学镀镍清洗废水的pH调整至3-10;
(3)离子交换树脂处理：控制废水温度为25-35℃，工作流量为1.5-2.5BV/h的条件下通过装填有离子交换树脂的树脂床，使化学镀镍清洗废水中的镍离子与树脂中的相应离子基团发生交换，用去离子水洗脱树脂床，将交换在离子交换树脂上的镍离子洗脱下来，得到再生液;
(4)反渗透膜处理：将回收镍离子后的废水增压后进入反渗透膜进行反渗透提浓，提浓的倍数为1-8倍，清水侧出水作为化学镀镍清洗水在线回用，反渗透浓水侧出水返回离子交换树脂进行浓水循环;
(5)金属镍回收：利用高效光电催化装置对离子交换树脂的再生液进行处理，化学镀镍清洗废水中的有机物在二氧化钛阳极氧化，镍离子在阴极还原沉积为金属镍，经过光电催化后达到排放标准，实现废水的破络和作用以及金属镍的高效回收和资源化利用。
进一步的，所述的间歇式三级逆流清洗是将废水贮存后使用安装有计量装置的输出泵加压输出，依次连接3个清洗装置，相邻两个清洗装置的进水管道与出水管道连接，在3个清洗装置之间的管道上安装流量控制阀，控制各级清洗水槽间的流量，输送泵定量排出规定量的清洗水，单次排水量不大于高低液位之间的水量，确保镀件在清洗时完全浸没在水中，清洗装置的进水管道与供水系统连接，清洗装置的出水管道与废水贮存装置连接。
进一步的，所述的离子交换树脂为强酸阳离子交换树脂为BK001和聚丙烯酸系的强碱阴离子交换树脂的混合物，其混合比例为1:1，比表面积为100-200m2/g，在使用之前进行强酸强碱预处理。
进一步的，将树脂的采用60-70℃的热水反复浸泡和清洗，开始浸泡时，每隔30分钟换水一次，浸泡时要不时搅动，换水3-5次后，再每隔60分钟换水一次，浸泡和清洗至树脂的颜色没有变化为止;然后，先用1.5N的氢氧化钠溶液以1.5mL/min的流速流过所述的树脂，用去离子水处理树脂冲洗至pH值为10，用量为所述的树脂体积的2-3倍，流速每小时1.5倍树脂床层体积;再使用1.5N的盐酸溶液流过，洗至pH值为3，用量为所述树脂体积的3-5倍，流速每小时1.5倍床层体积。
进一步的，所述的反渗透膜处理装置由进水泵、高压泵、循环泵、膜框架、反渗透膜组件、反洗泵、加药系统、化学清洗系统和仪器仪表连接而成;所述的反渗透膜组件设置在膜框架内，包括卷式反渗透膜和承压膜壳;所述的反渗透膜为卷式膜，膜材料为聚酰胺复合膜，反渗透膜处理前的废水增压为15bar以上。
进一步的，所述的pH调节剂为40%的氢氧化钠溶液或25%的盐酸溶液。
进一步的，所述的高效光电催化装置选用二氧化钛为光电极，紫外光为光源，电流密度为0.5-1.5mA/cm2，利用二氧化钛在紫外光照下的光生空穴效应，直接氧化或产生羟基自由基氧化化学镀清洗水中的有机物，同时使水中的络合态的金属离子转变为游离态的金属离子;游离态的金属离子在外加电场的作用下迁移至阴极，并在阴极上还原沉积，通过光电催化过程可以实现化学镀清洗水中有机物的高效去除和镍离子的在线资源化。
进一步的，所述的排放标准是指化学镀镍清洗水中的COD浓度降低至60mg/L以下，镍离子浓度低于0.1mg/L。
与现有技术相比，本发明的提供的化学镀镍清洗废水在线资源化方法，通过间歇式多级逆流清洗槽排出的化学镀镍清洗废水，首先经pH调整，然后通过离子交换树脂和反渗透膜的分离和浓缩，实现清洗水的在线回用;而离子交换树脂的再生液经过电解槽的光电催化系统作用，可实现废水的破络和作用和金属镍的高效回收，不仅能够有效回用化学镀镍清洗水，实现金属镍离子的在线资源化，而且不需投加化学药剂，无二次污染物，大大降低了运行能耗和经济成本，具有良好的环境效益和经济效益。
