螯合树脂处理含镍废水探究

王莉莉

（广东新大禹环境科技股份有限公司，广东 广州 510663）

0 引言

在印制电路板（printed circuit board，PCB）制造中有电镀镍和化学镀镍2种工艺，这2种工艺都会产生镀镍废水需要处理。镀镍废水中的镍主要有游离态和络合态，对于游离态Ni2+常用的处理工艺有化学沉淀法、离子交换法、膜法等，其中离子交换工艺能达到高效回收镍的目的［1］；络合态的镍则需先破络释放成游离态镍，再通过传统方法去除，氧化法是工程中常用的破络工艺。

根据目前的电镀废水项目的运行情况反馈，结合相关专家学者的研究［2-4］，化学法除镍达到的出水效果一般为0.5～1.0 mg/L。随着排放标准的提高，需要在化学法后加设离子交换作为保障措施。本文以某废水厂含镍废水原水做试验，探究不同处理工艺联合TP207 和MP62 这2 种螯合树脂的除镍效果。

1 工艺原理

离子交换是以离子交换剂上的可交换离子与液相中离子发生交换为基础的分离方法，工作原理中的交换过程为

再生过程为

转型过程为

式中：R为离子交换树脂。

2 试验材料

（1）树脂：TP207 树脂、MP62 树脂。树脂基本性能参数见表1。

表1 树脂基本性能参数

（2）化学 试剂：7.5% 盐酸，10% NaClO，10% NaOH，10% PAC，0.2% PAM，除盐水。

（3）其他材料与工具：1 000 mL 烧杯，500 mL量筒，500 mL烧杯等。

3 静态试验

3.1 原水+离子交换试验

原水经过沉降过滤去除杂质，取上清液，分别加入用除盐水清洗后的TP207和MP62树脂，搅拌30 min 后检测水样中镍的浓度。将试验后的树脂分别清洗再生后重复试验。试验结果见表2。

表2 原水+离子交换试验结果

试验数据显示，同等条件下，2种新树脂的吸附量不如其再生后的吸附量。TP207和MP62树脂均为大孔树脂，出厂前致孔剂未被完全洗脱，残留致孔剂占用孔道，导致树脂吸附量受影响，清洗、再生使致孔剂被洗脱，暴露的孔道数增加，表现为吸附量提高。

采用原水试验时，TP207 的除镍效果优于MP62，但两者的处理效果无法满足排放要求。

3.2 混凝沉淀+离子交换试验

原水用石灰调节pH 值至11.0，混凝沉淀后取上清液。用HCl将上清液pH值调节至5.0～6.0，分别加入TP207和MP62树脂，搅拌30 min后检测水样中镍的浓度。将试验后的树脂分别清洗再生后重复试验。试验结果见表3。

表3 混凝沉淀+离子交换试验结果

沉淀法主要利用游离态镍与氢氧根结合形成氢氧化镍沉淀，对络合态镍的去除效果甚微。此外，加入石灰的操作会向体系中引入大量Ca2+离子。

试验数据显示，在含有高浓度Ca2+离子、镍以络合态形式存在的体系中，TP207 树脂仍能有效除镍，但2 种树脂的吸附效果较原水试验明显下降。据产品资料显示，MP62树脂可用于去除金属和氰化物络合物，而镀镍常用的络合剂有柠檬酸、丁二酸、乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）、焦磷酸盐、羟基羧酸等［5-6］，如选用氰离子则无法形成有效的镍镀层［3］，即含镍废水中无镍的氰化物络合物，因此MP62树脂的吸附效果不佳。

采用混凝沉淀联合离子交换工艺，TP207 的除镍效果优于MP62，但两者的处理效果无法满足排放要求。

3.3 氧化+混凝沉淀+离子交换试验

原水用NaOH 调节pH 值至7.5，投加适量NaClO 氧化1.0 h，反应后投加适量NaS2O5，后用石灰调节pH 值至11.0，混凝沉淀后取上清液。用HCl 将上清液pH值调节至5.0～6.0，分别加入TP207和MP62树脂，搅拌30 min后检测水样中镍的浓度。将试验后的树脂分别清洗再生后重复试验。试验结果见表4。

表4 氧化+混凝沉淀+离子交换试验结果

氧化+混凝沉淀能够有效去除废水中的络合态及游离态镍，试验所用的含镍废水中存在部分稳定性较强的络合镍，难以被次氯酸钠氧化。

在镍以低浓度、络合态且难以被次氯酸钠氧化的形式存在的体系中，2种树脂的吸附效果较原水试验及混凝沉淀试验明显下降，TP207 整体的吸附效果优于MP62。

采用氧化+混凝沉淀+离子交换工艺，TP207的除镍效果优于MP62，两者的处理效果能稳定达到排放要求。

4 结语

在氧化+混凝沉淀预处理的基础上，离子交换出水镍浓度在0.2～0.5 mg/L 之间，但MP62 及TP207树脂不能使出水稳定达到0.1 mg/L以下。

相较MP62 树脂，TP207 树脂对含镍废水有较好的处理效果；在含有高浓度Ca2+离子，镍以络合态形式存在的体系中，TP207 树脂仍能有效除镍；当络合态镍稳定到难以被氧化破络时，TP207的吸附效果有限。

此外，静态试验得到的树脂吸附效果不如实际运行的动态吸附效果，胡鄂明等［7］在离子交换树脂对铀的静态和动态吸附行为研究中也发现动态吸附容量高于静态吸附容量。本文认为可能是动态吸附的过程中有流速的要求，吸附推动力大，促使动态吸附比静态吸附完全。在静态吸附过程中，溶液体积远大于吸附剂，只有吸附剂周围的吸附质能被有效吸附，而动态吸附体系里每个局部的溶液体积均小于吸附剂，因此表现为动态吸附比静态吸附效果更好。