申请日2014.04.30
公开(公告)日2014.08.06
IPC分类号B22F9/26
摘要
本发明公开了一种水热氢气还原废水中镍离子制备多孔镍微粒的方法，包括如下制备步骤：在室温下，将含有镍离子的废水、硫酸铵、镍种和氨水加入反应釜中，密封，加热至80～180℃，通入压力为2.5～5.5MPa氢气，搅拌反应20～120分钟，产物用乙醇和水洗涤、过滤和干燥，即获得多孔镍微粒。本发明采用水热氢气还原技术，将废水中镍离子转化为多孔镍微粒，反应温度低，转化率高，反应过程简单经济易控;且获得的镍微粒，具有多孔、形貌好等优点，其微粒直径约为10~80微米，镍纳米颗粒的大小约为500~900纳米。
权利要求书
1.一种水热氢气还原废水中镍离子制备多孔镍微粒的方法，其特征在于制备步骤如下：在室温下，将含有2.5mol·L-1Ni2+的废水、硫酸铵、镍种和质量浓度为28～30%的氨水加入反应釜中，废水、硫酸铵、镍种和氨水的质量比为100:66:14:15～70，将反应釜放入程序升温的电炉中，密封好，采用氮气排除反应釜中的空气，加热电炉至80～180℃，通入压力为2.5～5.5MPa氢气，搅拌反应20～120分钟，把釜内灰色沉积物收集起来洗涤、过滤，然后在真空干燥箱中于50℃干燥4小时，即获得多孔镍微粒。
2.根据权利要求1所述的水热氢气还原废水中镍离子制备多孔镍微粒的方法，其特征在于所述镍种与废水中Ni2+的质量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的水热氢气还原废水中镍离子制备多孔镍微粒的方法，其特征在于所述废水、硫酸铵、镍种和氨水的质量比为100:66:1~15:22.5～45。
4.根据权利要求1所述的水热氢气还原废水中镍离子制备多孔镍微粒的方法，其特征在于所述废水、硫酸铵、镍种和氨水的质量比为100:66:1~15:30～37.5。
说明书
水热氢气还原废水中镍离子制备多孔镍微粒的方法
技术领域
本发明涉及一种废水中重金属离子的回收处理方法，具体涉及一种水热氢气还原废水中镍离子制备多孔镍微粒的方法。
背景技术
随着经济和社会的快速发展，工业化生产产生的许多重金属离子污染物被排入江河和土壤当中，致使环境污染越来越严重。其中，含镍离子废水是一种危害较大的工业废水，它主要来自于矿产工业、有色冶金工业、金属加工、仪器仪表、电镀、印染、制革及各种应用镍化合物的企业。研究表明，重金属离子难以自然降解，可长期潜伏在土壤和水中，并随食物链进入人体，从而危害人类健康。因此，工业废水中重金属离子的去除显得尤为重要。
目前，去除污水中重金属离子的方法主要有共沉淀法、离子交换法、吸附法等，这些方法存在处理效果较差，费用较高，易造成二次污染等问题，在实际应用中受到限制。近几年，一些新的吸附材料被应用于含镍废水的处理，如碳纳米管、石墨烯、生物膜等，但是这些材料成本较高。随着资源的紧缺，不仅要求重金属离子废水处理效果好、成本低、无二次污染，还要求重金属离子可以再利用，重金属废水中含有较多有价值的重金属元素，如果将废水中的重金属回收，不但解决了重金属废水污染问题，而且还有一定的经济效益。张永锋等采用络合-超滤-电解集成技术处理重金属废水，超滤的浓缩液可通过电解回收重金属，从而实现废水回用和重金属回收的双重目的。还原法是通过向废水中投加还原剂，使金属离子还原为金属，然后采用一定的方法进行分离，还原法可用于金属离子的回收。现有的回收方法回收转化效率不高，反应过程复杂难控制，所以如何将废水中镍离子通过一种简单经济高效的方法回收得到有价值的重金属元素，仍然是急需解决的课题。
发明内容
解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供了一种水热氢气还原废水中镍离子制备多孔镍微粒的方法，不仅能实现废水的二次转化利用，而且反应过程简单、易控和清洁，回收转化率高。
技术方案：本发明提供的水热氢气还原废水中镍离子制备多孔镍微粒的方法，其包括如下制备步骤：在室温下，将废水(含2.5mol·L-1Ni2+)、硫酸铵、镍种(用量以废水中Ni2+的量而定)和氨水(质量浓度为28～30%)加入反应釜中，废水、硫酸铵、镍种和氨水的质量比为100:66:14:15～70，镍种与废水中Ni2+的质量比为1:1，将反应釜放入能够程序升温的电炉中，密封好，采用氮气排除反应釜中的空气，加热电炉至80～180℃，通入氢气2.5～3.5MPa，搅拌反应20～120分钟，把釜内灰色沉积物收集起来洗涤、过滤，然后在真空干燥箱中于50℃干燥4小时，即获得多孔镍微粒。
作为优选方案，所述废水、硫酸铵、镍种和氨水的质量比为100:66:0~15:22.5～45。
作为优选方案，所述废水、硫酸铵、镍种和氨水的质量比为100:66:0~15:30～37.5。
本发明提供的水热氢气还原废水中镍离子制备多孔镍微粒的方法，反应原理如下：
Ni2+ + nNH3→Ni(NH3)n2+ (1)
2Ni + H2→2Ni-H (2)
Ni(NH3)n2++2Ni-H→3Ni + 2NH4++(n-2)NH3 (3)
有益效果：(1)本发明采用水热氢气还原技术，在密闭系统中，在氨水和种子的调控下，将废水中镍离子转化为多孔镍微粒，反应温度低，转化率高，反应过程简单经济易控。
(2)本发明的方法获得的多孔镍微粒，具有多孔、形貌好等优点，其微粒直径约为10~80微米，镍纳米颗粒的大小约为500~900纳米。
