從電鍍鎳漂洗廢水中回收純水純鎳的資源化處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從電鍍鎳漂洗廢水中回收純水和純鎳的工藝。本發(fā)明采用了多種離子交換樹脂?酸穩(wěn)定納濾膜?旋流電解組合工藝，其優(yōu)勢(shì)在于，可以直接從廢水中回收純水和金屬鎳，鎳回收率≧90%，電解鎳純度≧99.95%，廢水回收率≧70%，回收水的電導(dǎo)率≦10μs/cm。相較于其他方法，本發(fā)明資源回收率高，經(jīng)濟(jì)效益好；并能保證廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和回收物的品質(zhì)。本發(fā)明適用于電鍍工業(yè)、電子工業(yè)、冶金工業(yè)含鎳廢水及其他含鎳工業(yè)廢水中鎳的回收及廢水回收處理。
【專利說(shuō)明】
從電鍍鎳漂洗廢水中回收純水純鎳的資源化處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種從電鍍鎳廢漂洗水中直接回收純水純鎳的工藝，屬于電鍍廢水資 源化處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國(guó)內(nèi)外用于處理鍍鎳廢水的技術(shù)方法主要有化學(xué)法，膜法和離子交換法。按 照清潔生產(chǎn)法的要求，電鍍企業(yè)的金屬資源利用率和節(jié)水率都有嚴(yán)格要求，實(shí)現(xiàn)電鍍廢水 處理的同時(shí)有效回收其中的重金屬和廢水循環(huán)利用已經(jīng)是目前電鍍廢水處理基本要求。
[0003] ( - )化學(xué)法：目前部分電鍍企業(yè)還是采用化學(xué)法處理鍍鎳廢水，化學(xué)處理法就是 向含鎳廢水中加入氫氧化鈉或石灰乳(氫氧化鈣），將廢水的PH調(diào)節(jié)到大于9,再加入絮凝 劑，使廢水中的金屬鎳以污泥的形式從廢水中沉降下來(lái)，為了使廢水中的鎳離子含量進(jìn)一 步降低，還需加入重金屬捕捉劑（多硫化物）。因此化學(xué)處理法從廢水產(chǎn)生的含鎳污泥無(wú)法 直接回用于鍍槽，而是送交污泥回收企業(yè)進(jìn)行處理，由于固危廢運(yùn)輸、處理的管理日益嚴(yán) 格，該處理方法的鎳回收成本高、無(wú)法直接得到純鎳。另外由于需要加入大量的化學(xué)藥劑， 使廢水的含鹽率上升，使廢水的回收成本增加，水回收率降低。
[0004] (二)膜法：目前雖然部分電鍍企業(yè)直接采用反滲透膜法回收重金屬和廢水，但采 用膜法回收是全液回收，難以排除回收液中的雜質(zhì)成分，回收的硫酸鎳溶液會(huì)造成槽液有 害雜質(zhì)積累因此不能長(zhǎng)期循環(huán)使用，另外由于回收液金屬濃度低，返槽使用還需蒸發(fā)，能耗 尚。
[0005] (三)離子交換法:離子交換法可以直接回收含鎳廢水中的鎳，而且可以保證出水 中的鎳離子含量達(dá)標(biāo)。但由于目前的離子交換工程應(yīng)用技術(shù)水平的限制，大部分情況下，還 不能實(shí)現(xiàn)廢水鎳回收過(guò)程中，鎳的凈化、提純。因此鍍鎳廢水中鎳的回收液還不能實(shí)現(xiàn)直接 返回鍍槽使用，并保證鍍鎳工件的品質(zhì)，鎳回收液還要用中和沉淀法變成含鎳污泥后委外 處理。
[0006] 因此目前其他方法如化學(xué)法、膜法和常規(guī)離子交換法等回收的硫酸鎳均無(wú)法實(shí)現(xiàn) 純水和純鎳的直接同時(shí)回收，從而實(shí)現(xiàn)資源回收的高效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提出一種從電鍍鍍廢水中直接回收純水純鎳 的工藝，實(shí)現(xiàn)回收高純度的電解鎳和純水，資源回收率高、綜合效益好。
[0008] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，采取以下的技術(shù)方案，工藝過(guò)程及原理如下：一種 從鍍鎳電鍍廢水中直接回收廢水和純凈硫酸鎳的生產(chǎn)工藝，其特征在于，按照如下步驟進(jìn) 行： 步驟(1):將鍍鎳漂洗廢水的PH調(diào)節(jié)至2-3，如果廢水含鐵，加入雙氧水將廢水中的Fe2+ 全部成Fe3+; 步驟(2):將步驟（1)處理后的廢水經(jīng)袋式過(guò)濾器和\或活性炭柱過(guò)濾去除固體雜質(zhì)和 有機(jī)物； 步驟(3):將步驟(2)處理后的廢水進(jìn)入螯合型離子交換樹脂柱選擇性吸附去除銅鐵鋅 等少量雜質(zhì)金屬離子雜質(zhì)； 步驟(4):將步驟(3)處理后的廢水PH值調(diào)節(jié)到4-5，然后依次進(jìn)入陽(yáng)離子交換柱1、陰離 子交換柱1、陽(yáng)離子交換柱2、陰離子交換柱2去除水中陰陽(yáng)離子，得到脫鹽純水返回電鍍線 使用，其中陽(yáng)離子交換樹脂1吸附的是鎳離子； 步驟(5):步驟(4)中陽(yáng)離子交換柱1樹脂飽和后用50g/L硫酸溶液再生，得到含NiSO4的 再生液； 步驟(6):步驟(5)中得到的含硫酸鎳再生液進(jìn)入納濾膜系統(tǒng)處理，得到硫酸鎳濃縮液， 透過(guò)液為稀硫酸返回離子交換系統(tǒng)用于配制陽(yáng)離子交換樹脂的再生劑； 步驟(7);步驟(6)中的濃縮硫酸鎳溶液進(jìn)入旋流電解裝置處理，得到電解鎳； 步驟(8):步驟(7)電解硫酸鎳產(chǎn)純鎳過(guò)程中產(chǎn)生的電解貧液返回步驟(6)納濾膜系統(tǒng)， 與步驟(3)的含硫酸鎳再生液一起進(jìn)入納濾膜系統(tǒng)處理，再次得到硫酸鎳濃縮液用于產(chǎn)電 解鎳，透過(guò)液為硫酸溶液，回用于配制陽(yáng)離子交換樹脂的再生劑。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案為： 進(jìn)一步的，步驟（1):用40g/L的NaOH或50g/lJ^H2S〇4溶液，將鍍鎳漂洗廢水的PH調(diào)節(jié)至 2-3，如果廢水含鐵，加入雙氧水將廢水中的Fe2+氧化成Fe3+，便于后續(xù)廢水除鐵； 進(jìn)一步的，步驟(2):廢水經(jīng)袋式過(guò)濾器和/或活性炭柱過(guò)濾去除固體雜質(zhì)、懸浮物和有 機(jī)物;其中活性炭的要求為:碘值500-1000,粒度l_3mm活性炭。袋式過(guò)濾器的過(guò)濾精度為1μ s/cm〇
[0010]進(jìn)一步的，步驟(3):廢水進(jìn)入螯合型離子交換樹脂柱選擇性吸附去除銅鐵鋅等的 少量雜質(zhì)金屬離子雜質(zhì);螯合樹脂為含羧氨基類、氨基磷酸類、磷酰胺、巰基類、吡啶、喹啉、 酚類、醚類等官能團(tuán)的離子交換樹脂。螯合離子交換樹脂飽和后用10-30%的硫酸或8-20%鹽 酸再生后重復(fù)使用。
[0011 ] 進(jìn)一步的，步驟⑷：廢水進(jìn)入PH調(diào)節(jié)槽，用40g/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)其PH值在4-5范 圍，然后廢水以2-8BV(樹脂體積)/h的流速，依次進(jìn)入陽(yáng)離子交換柱1、陰離子交換柱1、陽(yáng)離 子交換柱2、陰離子交換柱2去除水中陰陽(yáng)離子，得到電導(dǎo)率SlOys/cm的脫鹽純水返回電鍍 線作為漂洗鍍鎳工件使用。本步驟陽(yáng)離子交換柱1和2采用強(qiáng)酸性大孔或凝膠陽(yáng)離子交換樹 月旨，其中陽(yáng)離子交換柱1吸附的是鎳離子；陽(yáng)離子交換柱2主要吸附的是鎳離子以外的其他 金屬離子如鈉離子等，陰離子交換柱1采用弱堿性大孔或凝膠陰離子交換樹脂、陰離子交換 2采用強(qiáng)堿性大孔或凝膠陰離子交換樹脂。
[0012] 進(jìn)一步的，步驟(5):步驟(4)中陽(yáng)離子交換柱1樹脂飽和后用采用2-3倍樹脂體積 的50g/L的硫酸再生，得到含鎳5-10g/L，含硫酸30-40g/L稀硫酸鎳溶液。
[0013] 進(jìn)一步的，步驟(6):步驟(5沖得到的含硫酸鎳再生液進(jìn)入丙烯晴(PAN)材質(zhì)耐酸 高壓型納濾膜設(shè)備濃縮，運(yùn)行壓力設(shè)定為3-7MPA，得到含鎳30-60g/L的濃縮液，在濃縮硫酸 鎳的過(guò)程中，透過(guò)液為含硫酸30-40g/L的溶液可用于配制步驟(5)使用的再生劑循環(huán)使用。
[0014] 進(jìn)一步的，步驟(7):步驟(6)中經(jīng)納濾膜濃縮后的硫酸鎳溶液進(jìn)入循環(huán)儲(chǔ)槽，由循 環(huán)栗送入旋流電解系統(tǒng)生產(chǎn)鎳，旋流電解系統(tǒng)由1個(gè)或多個(gè)管式電解槽串聯(lián)組成，通過(guò)強(qiáng)制 循環(huán)實(shí)現(xiàn)溶液的高速流動(dòng)，在高流速、高電流密度等技術(shù)條件控制下高選擇性地將溶液中 鎳離子持續(xù)地沉積到陰極表面，當(dāng)陰極上的鎳長(zhǎng)到一定重量(30-40kg)，取出電解鎳，得到 得到含鎳大于99.9%的電解鎳。
[0015] 進(jìn)一步的，步驟(8):步驟(7)電解硫酸鎳產(chǎn)純鎳過(guò)程中，隨著鎳電積過(guò)程的進(jìn)行， 循環(huán)槽中硫酸鎳溶液的鎳含量不斷下降，當(dāng)鎳離子濃度由50g/L下降到5-15g/L時(shí)，成為含 Ni2+5-15g/L，S〇42飛0-100g/L的貧液，返回步驟(6)的納濾膜系統(tǒng)，與步驟3的含硫酸鎳再生 液一起進(jìn)入納濾膜系統(tǒng)處理，再次得到硫酸鎳濃縮液用于產(chǎn)電解鎳，透過(guò)液為硫酸溶液，回 用于配制陽(yáng)離子交換樹脂的再生劑。
[0016] 本發(fā)明的積極效果是： 1、采用了多種離子交換樹脂、新型納濾膜、新型電解工藝組合實(shí)現(xiàn)了鍍鎳廢水中純水 和金屬鎳的直接回收。
[0017] 2、本工藝與目前普遍采用的傳統(tǒng)化學(xué)法、膜法、和離子交換法的相比不僅減少了 各種化學(xué)試劑的加入量，降低了廢水處理成本。不僅可以回收純水直接回用，并得到高純度 鎳，具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0018] 3、本工藝工藝使用范圍廣不僅適用于單個(gè)電鍍企業(yè)鍍鎳廢水資源化處理也更適 用于電鍍園區(qū)各電鍍企業(yè)集中分流的鍍鎳廢水資源化處理。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明工藝實(shí)施方案的作業(yè)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實(shí)施例的流程示意圖；以下將結(jié)合附圖 詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0021]
【具體實(shí)施方式】： 以某電鍍廠為例:一家大型電鍍企業(yè)，每天產(chǎn)生總計(jì)約150立方米酸性鍍鎳廢水。
[0022] 廢水組成如下表：
注:運(yùn)行時(shí)間按20小時(shí)/天計(jì)算 工藝指標(biāo)要求： 回收水:水量^90m3 /d電導(dǎo)率S50ys/cm。
[0023] 金屬鎳:產(chǎn)量g40kg/d電解鎳純度^99.9%鎳回收率^90% 具體處理步驟如下： 步驟（1):用50g/U^H2S〇4溶液，將鍍鎳漂洗廢水的PH調(diào)節(jié)至2-3，加入30%雙氧水，控制 廢水的PH在2-2.3，將廢水中的Fe2+全部成Fe3+，便于后續(xù)廢水除鐵； 步驟(2):廢水經(jīng)袋式過(guò)濾器、活性炭柱過(guò)濾去除固體雜質(zhì)、懸浮物和有機(jī)物;其中活性 炭的要求為:碘值500-1000,粒度l_3mm活性炭。袋式過(guò)濾器的過(guò)濾精度為lys/cm。
[0024] 步驟(3):廢水進(jìn)入含磷酰胺基官能團(tuán)的螯合離子交換樹脂柱吸附去除廢水中銅 鐵鋅等雜質(zhì)金屬離子，使廢水中上述雜質(zhì)離子的含量去除到SO.5mg/L;螯合離子交換樹脂 單柱裝柱體積為1.5m3。選擇性離子交換樹脂飽和后用3m320%的鹽酸再生后重復(fù)使用，再生 廢液排入廢水處理站處理。
[0025] 步驟(4):廢水進(jìn)入PH調(diào)節(jié)槽，用40g//L的NaOH溶液調(diào)節(jié)其pH值在4-5范圍，然后廢 水以7.5m3/h的流速，依次進(jìn)入陽(yáng)離子交換柱1、陰離子交換柱1、陽(yáng)離子交換柱2、陰離子交 換柱2去除水中陰陽(yáng)離子，得到電導(dǎo)率SSOys/cm的脫鹽純水返回電鍍線作為漂洗鍍鎳工件 使用。
[0026] 本步驟陽(yáng)離子交換柱1和2采用強(qiáng)酸性大孔陽(yáng)離子交換樹脂，樹脂體積=1.2m3。陰 離子交換柱1采用弱堿性大孔陰離子交換樹脂、陰離子交換2采用強(qiáng)堿性大孔或陰離子交換 樹脂，陰離子交換柱1和2樹脂體積=1.6m 3。
[0027] 步驟(5):當(dāng)步驟(4)產(chǎn)水電導(dǎo)率gSOys/cm，對(duì)所有離子交換柱進(jìn)行再生，其中陽(yáng) 離子交換柱1樹脂，按2.4m3/h的流速，打入2.4m 3硫酸含量50g//L的再生劑使樹脂再生，然后 用洗柱水置換出樹脂柱中的再生液，所有再生液進(jìn)入含硫酸鎳再生液槽儲(chǔ)存?zhèn)溆?，共得?2.4m 3含鎳10g/L，含硫酸30g/L的含硫酸鎳再生溶液。繼續(xù)用水洗柱到出水的PH值g 4。陽(yáng)離 子交換柱2用同樣方法再生，其再生液排入廢水處理站處理。陽(yáng)離子交換柱1所用再生劑為 循環(huán)使用步驟(6)、步驟(8)產(chǎn)生的稀硫酸回收液配制。陰離子交換樹脂用3.2m 3氫氧化鈉含 量40g/L的再生劑再生，再生液排入廢水站處理，然后用水清洗到出水的PH值$9。所有洗柱 水使用步驟(3 )離子交換系統(tǒng)的產(chǎn)水，洗柱水返回集水槽回收。
[0028] 步驟(6):步驟（5)中得到的含硫酸鎳再生液進(jìn)入耐酸高壓型納濾膜設(shè)備進(jìn)行濃 縮，得到含鎳50g/L的濃縮液0.48m 3，透過(guò)液為含硫酸30g/L的溶液，溶液量為1.92m3，可回用 于配制步驟(5)使用的再生劑循環(huán)使用。納濾膜設(shè)備運(yùn)行壓力為5MPA，納濾膜元件材質(zhì)為聚 丙稀晴(PAN)。
[0029] 步驟(7):步驟(6)中經(jīng)納濾膜濃縮后的硫酸鎳溶液進(jìn)入循環(huán)儲(chǔ)槽，再由循環(huán)栗送 入旋流電解系統(tǒng)電積鎳后再返回循環(huán)槽，循環(huán)流速為l〇m 3/h，旋流電解系統(tǒng)采用5臺(tái)Φ200 的旋流電解槽串聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)單個(gè)管式電解槽陰極上的鎳長(zhǎng)到40kg，取出電解鎳，得到得到含 鎳大于99.9%的電解鎳。
[0030] 步驟(8):步驟(7)電解硫酸鎳產(chǎn)純鎳過(guò)程中，隨著鎳電積過(guò)程的進(jìn)行，循環(huán)槽中鎳 含量不斷下降，當(dāng)鎳離子濃度由50g/L下降到10g/L時(shí)，成為Ni 2+10g/L，S〇42_82g/L的貧液，將 其排入含硫酸鎳再生液槽，與步驟3的含硫酸鎳再生液一起進(jìn)入納濾膜系統(tǒng)處理，再次得到 硫酸鎳濃縮液用于產(chǎn)電解鎳，透過(guò)液為含硫酸溶液，回用于配制陽(yáng)離子交換柱1樹脂的再生 劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種從鍍鎳電鍍廢水中直接回收廢水和純凈硫酸鎳的生產(chǎn)工藝，其特征在于，按照 如下步驟進(jìn)行： 步驟（1):將鍍鎳漂洗廢水的PH調(diào)節(jié)至2-3，如果廢水含鐵，加入雙氧水將廢水中的Fe2+ 全部成Fe3+; 步驟(2):將步驟（1)處理后的廢水經(jīng)袋式過(guò)濾器和\或活性炭柱過(guò)濾去除固體雜質(zhì)和 有機(jī)物； 步驟(3):將步驟(2)處理后的廢水進(jìn)入螯合型離子交換樹脂柱選擇性吸附去除銅鐵鋅 等少量雜質(zhì)金屬離子雜質(zhì)； 步驟(4):將步驟(3)處理后的廢水PH值調(diào)節(jié)到4-5,然后依次進(jìn)入陽(yáng)離子交換柱1、陰離 子交換柱1、陽(yáng)離子交換柱2、陰離子交換柱2去除水中陰陽(yáng)離子，得到脫鹽純水返回電鍍線 使用，其中陽(yáng)離子交換樹脂1吸附的是鎳離子； 步驟(5):步驟(4)中陽(yáng)離子交換柱1樹脂飽和后用50g/L硫酸溶液再生，得到含NiS04的 再生液； 步驟(6):步驟(5)中得到的含硫酸鎳再生液進(jìn)入納濾膜系統(tǒng)處理，得到硫酸鎳濃縮液， 透過(guò)液為稀硫酸返回離子交換系統(tǒng)用于配制陽(yáng)離子交換樹脂的再生劑； 步驟(7);步驟(6)中的濃縮硫酸鎳溶液進(jìn)入旋流電解裝置處理，得到電解鎳； 步驟(8):步驟(7)電解硫酸鎳產(chǎn)純鎳過(guò)程中產(chǎn)生的電解貧液返回步驟(6)納濾膜系統(tǒng)， 與步驟(3)的含硫酸鎳再生液一起進(jìn)入納濾膜系統(tǒng)處理，再次得到硫酸鎳濃縮液用于產(chǎn)電 解鎳，透過(guò)液為硫酸溶液，回用于配制陽(yáng)離子交換樹脂的再生劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鍍鎳電鍍廢水中直接回收純水純鎳的生產(chǎn)工藝，其特征在 于，步驟（1)中加入40g/L的NaOH或50g/U^H 2S〇4溶液，調(diào)節(jié)廢水的PH為2-3，若廢水含鐵，需 加入加入雙氧水將廢水中的Fe2+氧化成Fe 3+。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從電鍍廢水中直接回收純水純鎳的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步 驟(2)中，通過(guò)袋濾器和/或過(guò)濾活性炭/砂濾柱進(jìn)行，其中活性炭的要求為:碘值500-1000， 粒度l-3mm活性炭;袋式過(guò)濾器的過(guò)濾精度為lys/cm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從電鍍廢水中直接回收純水純鎳的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步 驟(3)中，螯合型樹脂為含羧氨基類、氨基磷酸類、巰基類、磷酰胺、吡啶、喹啉、酚類、醚類中 一種或多種官能團(tuán)的離子交換樹脂。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從電鍍廢水中直接回收純水純鎳的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步 驟(4)中，陽(yáng)離子交換柱1和2的樹脂采用苯乙烯強(qiáng)酸性大孔或凝膠型陽(yáng)離子交換樹脂，陰離 子交換柱1樹脂采用弱堿性大孔或凝膠陰離子交換樹脂，陰離子交換柱2樹脂采用強(qiáng)堿性大 孔或凝膠陰離子交換樹脂。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從電鍍廢水中直接回收純水純鎳的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步 驟(5)中，采用2-3倍樹脂體積的50g/L的硫酸再生陽(yáng)離子交換柱1中的飽和陽(yáng)離子交換樹 月旨，得到含鎳5-1 Og/L，含硫酸30-40g/L稀硫酸鎳溶液。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從電鍍廢水中直接回收純水純鎳的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步 驟(6)中，將步驟(5)中得到的稀硫酸鎳溶液用丙烯晴PAN材質(zhì)耐酸高壓型納濾膜設(shè)備濃縮， 得到含鎳30-60g/L的濃縮液，在濃縮硫酸鎳的過(guò)程中，透過(guò)液為含硫酸30-40g/L的溶液可 用于配制步驟(5)使用的再生劑循環(huán)使用。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從電鍍廢水中直接回收純水純鎳的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步 驟(7)中將步驟(6)到的硫酸鎳濃縮液作為電解液用旋流電解槽裝置產(chǎn)出電解鎳，得到含鎳 大于99.9%的純鎳。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的從電鍍廢水中直接回收純水純鎳的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步 驟(7)電解產(chǎn)鎳過(guò)程中，當(dāng)電解液中鎳的濃度低于10g/L成為貧液時(shí)，返回步驟(6)與步驟 (5)中得到的稀硫酸鎳溶液一并處理，重新得到硫酸鎳濃縮液用于產(chǎn)電解鎳，透過(guò)液為硫酸 溶液，回用于配制陽(yáng)離子交換樹脂的再生劑。
【文檔編號(hào)】C02F9/06GK105858987SQ201610404942
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】鄭宏, 鄭澤鄰
【申請(qǐng)人】南京霖厚環(huán)?？萍加邢薰?br>