一種含化學(xué)鎳廢液處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種污水處理方法,特別是一種含化學(xué)鎳廢液處理方法。本處理方法將含化學(xué)鎳廢液調(diào)節(jié)pH值調(diào)節(jié)至7到12之間,溫度控制在10至55℃之間,采用專用萃取劑萃取調(diào)整廢液中的鎳離子后,再用專用反萃取劑將鎳離子轉(zhuǎn)移至反萃取劑中,經(jīng)進(jìn)一步處理后實現(xiàn)廢液中鎳離子達(dá)標(biāo)排放,并且將富含鎳離子的反萃取劑通過溫度控制或直接用專用的電解設(shè)備電解處理,得出高純度鎳鹽或金屬鎳。在處理廢液的同時得到高純度的鎳或者鎳鹽,廢液資源化利用率高,實現(xiàn)節(jié)能減排的循環(huán)經(jīng)濟(jì),同時本方法各處理步驟的反應(yīng)段反應(yīng)時間短、反應(yīng)速度快,設(shè)備占地面積小,便于實施廢液處理,而且所有關(guān)鍵物料都可以實現(xiàn)循環(huán)使用,處理成本較低。
【專利說明】
一種含化學(xué)鎳廢液處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種污水處理方法,特別涉及一種含化學(xué)鎳廢液的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]1、法規(guī)要求
[0003]國家環(huán)境保護(hù)部和質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于2008年6月25日發(fā)布的GB21900-2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中明文規(guī)定:金屬鎳排放標(biāo)準(zhǔn)為0.5ppm(特別限制區(qū)域為0.1ppm),且為減少排放總量,不同于其他金屬(如銅等)污染物監(jiān)控位置位于企業(yè)廢液總排放口,金屬鎳監(jiān)控位置位于車間或生產(chǎn)設(shè)施污水排放口,這就要求企業(yè)在含鎳廢液流出車間或生產(chǎn)設(shè)施時即要處理達(dá)標(biāo)。
[0004]減排要求:隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)苛,各地主管部門對轄區(qū)內(nèi)危險污染物排放企業(yè)管控愈加嚴(yán)格,要求危險污染物逐年減排,各企業(yè)必須提升清潔生產(chǎn)工藝或環(huán)保處理工藝技術(shù)以滿足要求,雖有政府專項資金扶持,但仍然顯著增加了企業(yè)的運營成本,同時,迫使少量不法企業(yè)的環(huán)保違法行為更加隱蔽,造成的環(huán)保危害也更加隱蔽。
[0005]2、金屬鎳的毒性
[0006]鎳及其鹽類雖然毒性較低,但作為一種具有生物學(xué)作用的元素,鎳能激活和抑制一系列的酶,如精氨酸酶,羧化酶等而發(fā)生其毒性作用。動物吃了鎳鹽可引起口腔炎、牙齦炎和急性腸胃炎,并對心肌和肝臟有損傷。實驗證明,鎳對家兔的致死量為7?8毫克/千克,鎳及其化合物對人皮膚粘膜和呼吸道有刺激作用,可引起皮炎和氣管炎,甚至發(fā)生肺炎。通過動物實驗和人群觀察已證明:鎳具有積存作用,在腎、脾、肝中積存最多,可誘發(fā)鼻咽癌和肺癌。
[0007]3、現(xiàn)有處理工藝簡介及特點分析
[0008]化學(xué)鎳鍍液一般以硫酸鎳、乙酸鎳等為主鹽,次亞磷酸鹽、硼氫化鈉、硼烷、肼等為還原劑,再添加各種助劑。在75 °C?90 0C的酸性溶液或接近常溫的中性溶液、堿性溶液中進(jìn)行作業(yè)。以使用還原劑的不同分為化學(xué)鍍鎳-磷、化學(xué)鍍鎳-硼兩大類。其中,目前針對化學(xué)鎳廢工作液和清洗廢液(化學(xué)鎳完成后的清洗工序)中鎳離子的處理有以下方式:
[0009]3.1化學(xué)沉淀法
[0010]通常的原理為破解鎳離子的絡(luò)和狀態(tài)后,再通過調(diào)節(jié)pH值并加入沉淀輔助藥劑將鎳離子沉淀,最終生成鎳含量很低的危險廢物污泥。
[0011 ] I)該方法處理設(shè)施通常是在化學(xué)鎳車間或生產(chǎn)設(shè)施污水排放口之外,不符合法律要求;
[0012]2)需要添加大量的處理藥劑和專用大型設(shè)備,處理成本較高,處理時間較長,人工操作量較大;
[0013]3)處理后的產(chǎn)物仍然為危險廢棄物(含化學(xué)鎳污泥),需有償交由有資質(zhì)的環(huán)保公司進(jìn)一步處理;
[0014]4)金屬鎳排放總量沒有降低,無法滿足減排要求;
[0015]5)廢液中有價值的金屬鎳沒有被資源化利用。
[0016]3.2離子交換法
[0017]利用離子交換樹脂將鎳離子吸附后再濃縮成粗產(chǎn)品,可再利用或銷售。
[0018]I)由于廢工作液中鎳含量高達(dá)5000ppm左右,所以離子交換樹脂的使用成本十分高昂,且頻繁的再生濃縮、更換操作,易導(dǎo)致出水不達(dá)標(biāo);
[0019]2)針對清洗廢液可以采用此方法操作;
[0020]3)廢液中有價值的金屬鎳僅部分被資源化利用,且利用價值低。
[0021]3.3委外處理
[0022]為滿足環(huán)保要求,目前絕大多數(shù)企業(yè)采用將化學(xué)鎳廢工作液集中收集后有償交由有資質(zhì)的環(huán)保公司處理;清洗廢液常采用稀釋達(dá)標(biāo)后排至企業(yè)廢液綜合處理設(shè)施的方法處理或采用離子交換樹脂處理。
[0023]I)化學(xué)鎳廢工作液處理成本高,且廢液收集過程中占用大量存儲桶和場地;
[0024]2)金屬鎳排放總量沒有降低,無法滿足減排要求;
[0025]3)委外處理的環(huán)保企業(yè),其處理方法常見3.1化學(xué)沉淀法,廢液中有價值的金屬鎳沒有被資源化利用,仍然是在逐漸增加區(qū)域內(nèi)自然界環(huán)境負(fù)擔(dān)。
[0026]3.4制作低純度鎳鹽
[0027]—定反應(yīng)條件下,通過添加藥劑將化學(xué)鎳廢工作液活化、破絡(luò),再添加如CaO等堿性物質(zhì),使廢液中的鎳離子最終生成粗鎳鹽。
[0028]I)雜質(zhì)含量高,鎳鹽純度低,產(chǎn)品價值低;
[0029]2)處理成本較高;
[0030]3)廢液處理工作量大,極易造成二次污染。
[0031]3.5電解絮凝
[0032]利用高電壓破解廢液中鎳離子的絡(luò)和狀態(tài),同時與極板析出的鐵鹽共沉析,最終生成鎳含量很低的危險廢物污泥。
[0033]I)能耗大,處理成本較高;
[0034]2)處理效率低下,專用設(shè)施的場地需求大,處理成本較高,處理時間較長,人工操作量較大;
[0035]3)處理后的產(chǎn)物仍然為危險廢棄物(含化學(xué)鎳污泥),需有償交由有資質(zhì)的環(huán)保公司進(jìn)一步處理;
[0036]4)金屬鎳排放總量沒有降低,無法滿足減排要求;
[0037]5)廢液中有價值的金屬鎳沒有被資源化利用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0038]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種含化學(xué)鎳廢液處理方法,其包括如下步驟:a.廢液性能調(diào)整:通過添加調(diào)整劑調(diào)節(jié)廢液pH值至7到12之間,溫度控制在10至55°C之間;b.萃取:準(zhǔn)備萃取劑,并進(jìn)行萃取反應(yīng),再靜置分離出貧鎳廢液及富鎳萃取劑,所述萃取劑為胺類、羥肟類或二者混合的有機(jī)物,與有機(jī)稀釋劑按一定比率的稀釋液;c.反萃取:準(zhǔn)備反萃取劑,將所述富鎳萃取劑與所述反萃取劑按照0.5至5之間的體積比混合攪拌,進(jìn)行萃取反應(yīng),將富鎳萃取劑中的鎳離子轉(zhuǎn)移至反萃取劑中,再經(jīng)靜置分層后分離出貧鎳萃取劑或無鎳萃取劑及富鎳反萃取劑;d.生產(chǎn):將所述富鎳反萃取劑經(jīng)冷卻結(jié)晶方式析出鎳鹽或直接電解生成高純度鎳金屬;e.凈化:將步驟b中產(chǎn)生的貧鎳廢液經(jīng)過離子交換樹脂凈化處理后達(dá)標(biāo)排放。
[0039]進(jìn)一步,所述步驟b所述萃取反應(yīng)包括將所述萃取劑與步驟a中調(diào)整后廢液(富鎳廢液)按照位于0.1至10之間的體積比混合攪拌,進(jìn)行萃取反應(yīng),將廢液中的鎳離子轉(zhuǎn)移至萃取劑中,再經(jīng)靜置分層后分離。
[0040]進(jìn)一步,所述步驟b所述胺類、羥肟類二者混合的有機(jī)物的混合比為0.5至5之間,所述有機(jī)稀釋劑為磺化煤油,所述一定比率為5 %至95 %之間。
[0041]進(jìn)一步,所述步驟b與所述步驟c之間還可以設(shè)置水洗過程,其包括:提供去離子水;所述去離子水與富鎳萃取劑攪拌混合,再靜置分離出富鎳萃取劑。
[0042]進(jìn)一步,所述步驟c中的反萃取劑為濃度5%至40 %的出504水溶液。
[0043]進(jìn)一步,所述步驟c中的分離出的貧鎳萃取劑或無鎳萃取劑可作為步驟b中所需的萃取劑循環(huán)使用。
[0044]進(jìn)一步,所述步驟d生產(chǎn)出鎳鹽或者金屬鎳的過程中,同時還再生出無鎳/貧鎳反萃取劑,所述無鎳/貧鎳反萃取劑可作為步驟c中的反萃取劑循環(huán)使用。
[0045]進(jìn)一步,所述步驟e具體包括:使用離子交換樹脂對貧鎳廢液進(jìn)行凈化;使用步驟d中再生的所述無鎳/貧鎳反萃取劑對所述富含化學(xué)鎳離子的離子交換樹脂反洗再生,得到無鎳/貧鎳離子交換樹脂及富鎳反萃取劑;將所述無鎳/貧鎳離子交換樹脂在凈化過程中循環(huán)使用,所述富鎳反萃取劑再按步驟d進(jìn)行生產(chǎn)/提純。
[0046]綜上所述,本發(fā)明通過將含化學(xué)鎳廢液調(diào)節(jié)pH值調(diào)節(jié)至7到12之間,溫度控制在10至55°C之間,采用專用萃取劑萃取調(diào)整后廢液中的鎳離子,再用專用反萃取劑將鎳離子轉(zhuǎn)移至反萃取劑中,經(jīng)進(jìn)一步處理后實現(xiàn)廢液中鎳離子達(dá)標(biāo)排放,并且將富含化學(xué)鎳離子的反萃取劑通過溫度控制或直接用專用的電解設(shè)備電解處理,得出高純度鎳鹽或金屬鎳。在處理廢液的同時得到高純度的鎳或者鎳鹽,廢液資源化利用率高,實現(xiàn)節(jié)能減排的循環(huán)經(jīng)濟(jì),同時本方法各處理步驟的反應(yīng)段反應(yīng)時間短、反應(yīng)速度快,設(shè)備占地面積小,便于實施廢液處理,而且所有關(guān)鍵物料都可以實現(xiàn)循環(huán)使用,處理成本較低。
[0047]下面結(jié)合附圖和具體實施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。
【附圖說明】
[0048]圖1為本發(fā)明所述的含化學(xué)鎳廢液處理方法的簡要流程圖。
【具體實施方式】
[0049]下面結(jié)合附圖和具體實施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。
[0050]請參考圖1所示,本發(fā)明介紹一種含化學(xué)鎳廢液處理方法,其主要包括:
[0051]I)廢液性能調(diào)整:(步驟a),通過添加調(diào)整劑(強(qiáng)堿,如NaOH等)調(diào)節(jié)廢液pH值至7?12,溫度控制在10?55°C。
[0052]2)萃取:(步驟b)采用胺類、羥肟類或二者混合的有機(jī)物(混合比0.5?5),經(jīng)有機(jī)稀釋劑(如磺化煤油等)按比率(5%?95%)稀釋調(diào)勻后作為反應(yīng)萃取劑(下稱萃取劑)。
[0053]步驟b中,萃取劑與調(diào)整后廢液(富鎳廢液)按照一定的體積比(0.1?10)混合攪拌,進(jìn)行萃取反應(yīng),將廢液中的鎳離子轉(zhuǎn)移至萃取劑中,再經(jīng)靜置分層后分離,得到貧鎳廢液及富鎳萃取劑。
[0054]優(yōu)選地,富鎳萃取劑先進(jìn)入水洗流程再進(jìn)入反萃取流程,貧鎳廢液進(jìn)入凈化(步驟e)流程和濃縮流程。優(yōu)選地,步驟b可重復(fù)進(jìn)行,最好以達(dá)到貧鎳廢液中鎳含量低于I OOppm為目標(biāo)值。
[0055]具體地,水洗過程包括:提供去離子水;所述去離子水與富鎳萃取劑攪拌混合,再靜置分離出富鎳萃取劑,所得到的較為純凈的富鎳萃取劑進(jìn)入反萃取(步驟c)流程。需要注意的是水洗水經(jīng)循環(huán)使用一定周期后需進(jìn)入凈化(步驟e)流程和濃縮流程,鎳離子達(dá)標(biāo)后排放,同時補(bǔ)充新鮮去離子水。但是,該水洗流程在簡約操作中可省略。
[0056]3)反萃取:(步驟c)富鎳萃取劑與反萃取劑(通常為濃度5 %?40%的出504水溶液)在反萃取段(步驟c)中按照一定的體積比(0.5?5)混合攪拌,進(jìn)行萃取反應(yīng),將富鎳萃取劑中的鎳離子轉(zhuǎn)移至反萃取劑中,再經(jīng)靜置分層后分離,此時分離出的貧鎳萃取劑或無鎳萃取劑可作為萃取劑返回進(jìn)入萃取(步驟b)流程,分離出的富鎳反萃取劑進(jìn)入生產(chǎn)(步驟d)流程。步驟c可重復(fù)進(jìn)行,最好以達(dá)到萃取劑中不含鎳為目標(biāo)值,同時需滿足反萃取劑中鎳含量接近飽和狀態(tài)。
[0057]4)生產(chǎn):(步驟d),富鎳反萃取劑可經(jīng)冷卻結(jié)晶析出高純度鎳鹽或直接電解(不溶性陽極)在陰極生成高純度鎳金屬,同時實現(xiàn)反萃取劑再生,再生后的反萃取劑可返回進(jìn)入反萃取段(步驟c)作為反萃取劑。特別的,通過這種方法生產(chǎn)出的金屬鎳或者鎳鹽純度接近為95%?99.5%,大大提高了產(chǎn)品價值。
[0058]具體地,采用冷卻結(jié)晶析出的方式時,需使用配套的冷卻機(jī)和結(jié)晶物提取設(shè)施。采用直接電解的方式時,需使用配套的電源和專用極板。
[0059]5)凈化:(步驟e)步驟b中產(chǎn)生的貧鎳廢液需經(jīng)過凈化(步驟e)處理后方能達(dá)標(biāo)排放,步驟e凈化主要采用離子交換樹脂實現(xiàn)。
[0060]需要注意的是,去離子水經(jīng)水洗并循環(huán)使用一定周期后,需經(jīng)凈化處理達(dá)標(biāo)后,才能排放/補(bǔ)充到水洗流程的去離子水中。排出廢液中鎳離子濃度低于0.5ppm(特別要求可降低至0.1ppm以下)。
[0061]優(yōu)選地,所述凈化流程(步驟e)還包括濃縮流程,將凈化產(chǎn)生的富含化學(xué)鎳離子的離子交換樹脂反洗再生,同時實現(xiàn)鎳離子濃縮,濃縮液返回步驟a(當(dāng)用于離子交換樹脂反洗濃縮的富鎳廢液中PH值滿足步驟b萃取反應(yīng)條件時,可直接將濃縮液排至萃取段(步驟b)流程),再生后的離子交換樹脂可繼續(xù)實現(xiàn)凈化功能。
[0062]反洗再生離子交換樹脂可采用步驟d再生的貧鎳或無鎳反萃取劑實現(xiàn),同時實現(xiàn)鎳離子濃縮,濃縮液(富鎳反萃取劑)可直接返回參與生產(chǎn)段(步驟d)流程并實現(xiàn)藥液循環(huán)。
[0063]特別需要說明的是,本發(fā)明所提供的含化學(xué)鎳廢液處理方法中,藥液循環(huán)率高,降低廢液處理成本,其主要的藥液循環(huán)包括:
[0064]1.萃取劑循環(huán):零鎳或貧鎳萃取劑與富鎳廢液反應(yīng)后(步驟b)成為富鎳萃取劑,富鎳萃取劑經(jīng)水洗后與反萃取劑反應(yīng)(步驟C),再次成為零鎳或貧鎳萃取劑返回步驟b循環(huán)使用。
[0065]2.水洗水循環(huán):水洗流程中用于清潔富鎳萃取劑的去離子水(純凈水)可循環(huán)使用,但當(dāng)使用到一定周期后再進(jìn)入凈化(步驟e)流程,同時可補(bǔ)充新鮮去離子水。
[0066]3.反萃取劑循環(huán):富鎳萃取劑與反萃取劑在步驟c反應(yīng)后,鎳離子基本上由萃取劑轉(zhuǎn)移至反萃取劑中,此時反萃取劑富含鎳離子,經(jīng)步驟d之后,反萃取劑中的鎳離子生產(chǎn)產(chǎn)品(鎳鹽晶體或金屬鎳),反萃取劑重生返回步驟c或步驟e。
[0067]4.離子交換樹脂循環(huán):用于步驟b后的貧鎳廢液凈化(步驟e、使用到一定周期后的水洗水的凈化)的離子交換樹脂,其在使用壽命周期內(nèi)是可以實現(xiàn)循環(huán)再生的。
[0068]5.貧鎳廢液循環(huán):主要是指經(jīng)離子交換樹脂凈化和濃縮后生成高濃度含化學(xué)鎳廢液,該廢液可以再次進(jìn)入步驟b參與處理,最終生成鎳含量達(dá)標(biāo)排放的廢液。
[0069]6.離子交換樹脂反洗再生濃縮液循環(huán):可采用再生的反萃取劑對富鎳離子交換樹脂實施反洗再生濃縮,濃縮液(富鎳反萃取劑)返回生產(chǎn)段(步驟d)流程后重生,又可用于富鎳離子交換樹脂的反洗再生濃縮,實現(xiàn)循環(huán)。
[0070]綜上所述,本發(fā)明所提供的含化學(xué)鎳廢液處理方法具有以下有益效果:
[0071 ] I)成套工藝設(shè)備可將化學(xué)鎳廢工作液和清洗廢液在車間內(nèi)處理達(dá)標(biāo),滿足法律要求;
[0072]2)由于本處理工藝各反應(yīng)段反應(yīng)時間短、反應(yīng)速度快,設(shè)備占地面積小,所需存儲桶少;
[0073]3)所有關(guān)鍵物料都可以實現(xiàn)循環(huán)使用,成本較低;
[0074]4)各關(guān)鍵反應(yīng)段均可實現(xiàn)自動控制,成套設(shè)備自動化程度高且能耗較低;
[0075]5)最終生成為純度為95%?99.5%的金屬鎳或鎳鹽產(chǎn)品,產(chǎn)品價值高;
[0076]6)廢液資源化利用率高,可實現(xiàn)化學(xué)鎳廢工作液和清洗廢液中金屬鎳99.9 %以上的減排量,實現(xiàn)節(jié)能減排的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
[0077]綜上所述,以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,不應(yīng)以此限制本發(fā)明的范圍,即凡是依本發(fā)明權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾,皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種含化學(xué)鎳廢液處理方法,其特征在于, 其包括如下步驟: a.廢液性能調(diào)整:通過添加調(diào)整劑調(diào)節(jié)廢液pH值至7到12之間,溫度控制在10至55°C之間; b.萃取:準(zhǔn)備萃取劑,并進(jìn)行萃取反應(yīng),再靜置分離出貧鎳廢液及富鎳萃取劑,所述萃取劑為胺類、羥肟類或二者混合的有機(jī)物,與有機(jī)稀釋劑按一定比率的稀釋液; c.反萃取:準(zhǔn)備反萃取劑,將所述富鎳萃取劑與所述反萃取劑按照0.5至5之間的體積比混合攪拌,進(jìn)行萃取反應(yīng),將富鎳萃取劑中的鎳離子轉(zhuǎn)移至反萃取劑中,再經(jīng)靜置分層后分離出貧鎳萃取劑或無鎳萃取劑及富鎳反萃取劑; d.生產(chǎn):將所述富鎳反萃取劑經(jīng)冷卻結(jié)晶方式析出鎳鹽或直接電解生成高純度鎳金屬; e.凈化:將步驟b中產(chǎn)生的貧鎳廢液經(jīng)過離子交換樹脂凈化處理后達(dá)標(biāo)排放。2.如權(quán)利要求1所述的含化學(xué)鎳廢液處理方法,其特征在于,所述步驟b所述萃取反應(yīng)包括將所述萃取劑與步驟a中調(diào)整后廢液(富鎳廢液)按照位于0.1至10之間的體積比混合攪拌,進(jìn)行萃取反應(yīng),將廢液中的鎳離子轉(zhuǎn)移至萃取劑中,再經(jīng)靜置分層后分離。3.如權(quán)利要求1所述的含化學(xué)鎳廢液處理方法,其特征在于,所述步驟b所述胺類、羥肟類二者混合的有機(jī)物的混合比為0.5至5之間,所述有機(jī)稀釋劑為磺化煤油,所述一定比率為5%至95%之間。4.如權(quán)利要求1所述的含化學(xué)鎳廢液處理方法,其特征在于,所述步驟b與所述步驟c之間還可以設(shè)置水洗過程,其包括: 提供去離子水; 所述去離子水與富鎳萃取劑攪拌混合,再靜置分離出富鎳萃取劑。5.如權(quán)利要求1所述的含化學(xué)鎳廢液處理方法,其特征在于,所述步驟c中的反萃取劑為濃度5 %至40 %的H2SO4水溶液。6.如權(quán)利要求1所述的含化學(xué)鎳廢液處理方法,其特征在于,所述步驟c中的分離出的貧鎳萃取劑或無鎳萃取劑可作為步驟b中所需的萃取劑循環(huán)使用。7.如權(quán)利要求1所述的含化學(xué)鎳廢液處理方法,其特征在于,所述步驟d生產(chǎn)出鎳鹽或者金屬鎳的過程中,同時還再生出無鎳/貧鎳反萃取劑,所述無鎳/貧鎳反萃取劑可作為步驟c中的反萃取劑循環(huán)使用。8.如權(quán)利要求7所述的含化學(xué)鎳廢液處理方法,其特征在于,所述步驟e具體包括: 使用離子交換樹脂對貧鎳廢液進(jìn)行凈化; 使用步驟d中再生的所述無鎳/貧鎳反萃取劑對所述富含化學(xué)鎳離子的離子交換樹脂反洗再生,得到無鎳/貧鎳離子交換樹脂及富鎳反萃取劑; 將所述無鎳/貧鎳離子交換樹脂在凈化過程中循環(huán)使用,所述富鎳反萃取劑再按步驟d進(jìn)行生產(chǎn)/提純。
【文檔編號】C02F101/20GK106045122SQ201610555684
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】宋華莉
【申請人】宋華莉