摘要本文選用石灰和漂白粉作為沉淀劑對化學(xué)鍍鎳廢液中的鎳元素進(jìn)行沉淀回收，并采用正交試驗(yàn)考察了沉淀劑的投加量、初始pH值及反應(yīng)時(shí)間三個(gè)因素對于鎳回收率的影響。結(jié)果表明：當(dāng)采用價(jià)廉易得的石灰作為沉淀劑，投加量100g/L，初始pH值為12，反應(yīng)1.5h后，鎳的沉淀回收率達(dá)99.56%。利用2.0mol/L的硫酸溶解沉渣，鎳的溶解回收率為96.36%。石灰沉淀-硫酸溶解處理化學(xué)鍍鎳廢液是一種綜合利用資源、有利于環(huán)境保護(hù)、較為合理的處理方法。
　　關(guān)鍵詞化學(xué)鍍鎳廢液；化學(xué)沉淀法；石灰；漂白粉；正交試驗(yàn)
　　
　　化學(xué)鍍鎳是近幾年發(fā)展較快的表面處理技術(shù)，它借助于合適的還原劑次磷酸鹽使溶液中的鎳離子在催化劑的作用下被還原成金屬鎳而沉積在零件上。因其不需外加電源、鍍層均勻、硬度高、耐蝕、耐磨性能好、鍍覆不受零件尺寸形狀限制等一系列綜合物理化學(xué)性能的優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用[1,2]。
　　然而，隨著化學(xué)鍍鎳技術(shù)應(yīng)用范圍和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，化學(xué)鍍鎳廢液對環(huán)境產(chǎn)生的污染也越來越嚴(yán)重。廢液中的鎳能在生物和人體內(nèi)積累，是一種致癌的重金屬物質(zhì)，屬于美國環(huán)保局EPA頒布的優(yōu)先控制污染物；其也是一種短缺昂貴的金屬資源。因此若化學(xué)鍍鎳廢液不加處理而直接排放，不僅會危害人類健康，也造成了極大的資源浪費(fèi)[3,4]。
　　化學(xué)鍍鎳廢液的處理方法多種多樣，但有的材料比較昂貴，有的應(yīng)用操作不方便。本文主要研究使用廣泛、應(yīng)用成熟的化學(xué)沉淀法對廢液進(jìn)行回收處理。該方法操作費(fèi)用低，效果顯著，在中小型企業(yè)產(chǎn)量小、間隙生產(chǎn)中具有使用前景。可選用的沉淀劑有石灰、漂白粉、苛性鈉、氫氧化鈉、硫酸亞鐵、硫酸鋁、硫化鈉、硫化亞鐵等無機(jī)物，以及二烷基二硫代氨基甲酸鹽(DTC)和不溶性淀粉黃原酸酯(ISX)等有機(jī)物[4]。考慮到實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)、實(shí)驗(yàn)條件等多方面的因素，我們最終確定了石灰和漂白粉兩種沉淀劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
　　1材料與方法
　　1.1試劑及材料
　　試驗(yàn)采用市售石灰(Ca(OH)2)及漂白粉(Ca(ClO)2•CaCl2•Ca(OH)2•H2O)。溶液的pH值由1/3HCl（天津市化學(xué)試劑五廠）或NaHCO3（天津市森昌工貿(mào)有限公司）調(diào)節(jié)。H2SO4：天津市化學(xué)試劑五廠。所用化學(xué)鍍鎳廢液中，含20~30g/L鎳、200g/L亞磷酸鹽、>80g/L硫酸鈉、>20g/LCOD(大量絡(luò)合劑、緩沖劑等有機(jī)物的存在)、以及微量的其它金屬雜質(zhì)等。
　　1.2試驗(yàn)裝置與方法
　　采用批次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析化學(xué)鍍鎳?yán)匣瘡U液中鎳的最佳回收工藝參數(shù)：取化學(xué)鍍鎳廢液500mL于批次反應(yīng)器，開啟調(diào)速攪拌器，分別改變沉淀劑投加量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、pH值，通過正交試驗(yàn)考察不同組合工藝參數(shù)下鎳的沉淀回收率。其中pH值由酸泵、堿泵和pH值控制儀進(jìn)行調(diào)節(jié)；反應(yīng)溫度由恒溫水夾套控制在30℃。
　　1.3分析項(xiàng)目及方法
　　COD、亞磷酸鹽、硫酸鈉等均采用標(biāo)準(zhǔn)方法測定[5]；金屬元素采用日立180-80偏振塞曼原子吸收光譜儀)測定；pH由HACA數(shù)字式pH計(jì)測定(modelpHs-3C)。
　　2試驗(yàn)結(jié)果與討論
　　2.1化學(xué)沉淀鎳回收工藝原理
　　2.1.1石灰沉淀原理
　　石灰可以作為回收鎳離子的沉淀劑，是因?yàn)樗�的主要成分是氫氧化鈣，氫氧化鈣的主要作用是使溶液pH值增大，在堿性條件下鎳離子可以生成亞磷酸鎳及氫氧化鎳沉淀，同時(shí)鈣離子可同亞磷酸根及部分硫酸根產(chǎn)生沉淀。反應(yīng)機(jī)理可寫為[6]：
　　NiSO4+Ca(OH)2=CaSO4+Ni(OH)2（1）
　　NiHPO3+Ca(OH)2=CaHPO3+Ni(OH)2（2）
　　采用氫氧化鈉處理廢鍍液也可以取得較好的回收鎳效果，但是得到的沉淀物為綠色絮狀物，不利于后續(xù)處理。
　　2.1.2漂白粉沉淀原理
　　由于化學(xué)鍍鎳廢液中Ni2+以絡(luò)合態(tài)的形式存在，所以僅加堿或硫化物難以將其轉(zhuǎn)變?yōu)镹i(OH)2或NiS而沉淀。要沉淀析出Ni2+，就必須破壞Ni2+與檸檬酸根的配合作用，使絡(luò)合物分解游離出Ni2+。為實(shí)現(xiàn)這一目的，我們選擇漂白粉作處理劑進(jìn)行了嘗試，并收到了較好的效果。漂白粉為:Ca(ClO)2•CaCl2•Ca(OH)2•H2O，其中有效成分是Ca(ClO)2,即含有ClO-，因而在水中發(fā)生以下反應(yīng)[6]:
　　ClO-+H2O=HClO+OH-（3）
　　2HClO=2HCl+O2↑（4）
　　可以看出：ClO-水解生成HClO并使溶液呈堿性，為Ni2+的沉淀提供了OH-；而HClO分解則產(chǎn)生O2，可氧化破壞絡(luò)合物，使Ni2+游離出來與OH-作用而生成Ni(OH)2沉淀，解決了化學(xué)鍍鎳廢液中Ni2+難于沉淀的問題。
　　2.2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果
　　化學(xué)鍍鎳?yán)匣瘡U液中鎳回收的影響因素很多，但在廢液中鎳含量固定的情況下，主要的影響因素有初始pH值、沉淀劑投加量及反應(yīng)時(shí)間[7]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室前期實(shí)驗(yàn)成果最終選定實(shí)驗(yàn)因素水平和編碼見表1、2。
　　表1石灰沉淀法三因素三水平的取值

　　表2漂白粉沉淀法三因素三水平的取值

　　按照Box[8]的方法設(shè)計(jì)了三因素三水平共9個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3、4。
　　表3石灰沉淀法回收鎳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　可以看出，石灰作為沉淀劑進(jìn)行化學(xué)鍍鎳?yán)匣瘡U液中鎳回收的最佳方案為AcBcCc，即石灰投加量100g/L、初始pH值為12、反應(yīng)時(shí)間為1.5h，平均回收率為99.56%。pH取值偏高與前面提到的石灰沉淀原理相對應(yīng)。
　　表4漂白粉沉淀法回收鎳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　可以看出，漂白粉作為沉淀劑進(jìn)行化學(xué)鍍鎳?yán)匣瘡U液中鎳回收的最佳方案為AcBcCa，即石灰投加量100g/L、初始pH值為10、反應(yīng)時(shí)間為0.5h，平均回收率為99.81%。
　　2.3沉淀劑的比選
　　由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：采用化學(xué)沉淀法對電鍍廢液進(jìn)行回收處理過程中，石灰與漂白粉的最佳投加量相當(dāng)，均為100g/L；由于漂白粉水解會產(chǎn)生OH-，同時(shí)其本身具有氧化破絡(luò)作用，因此漂白粉沉淀法中用于調(diào)節(jié)堿度的藥劑用量較少，反應(yīng)時(shí)間較短，從而可大大降低工藝運(yùn)行成本及構(gòu)筑物規(guī)模。但漂白粉價(jià)格比石灰高，且需要密封保存，增加了工藝的操作難度。最終選定石灰作為本次實(shí)驗(yàn)選出的最佳沉淀劑。

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