周永 马兴超
中国电子科技集团公司第四十三研究所
摘要：目前，电镀行业已是我国国民经济的重要组成部分，数十年来发展迅猛，无论是规模、产量还是产值都已进入世界电镀大国之列。然而，快速的发展也随之带来了环境污染，电镀废水成分复杂，其中的重金属等物质对环境和人体危害性较大，其中重金属镍尤为典型，会对环境造成严重污染。本文对国内外电镀含镍废水处理技术方法进行了比较分析。
关键词：电镀含镍废水 处理工艺 环境污染
1. 前言
随着电镀行业的迅速发展，随之而来也带来了许多环境污染问题，其中重金属污染就属于其中最典型的一类污染问题。据不完全统计，全国约有1.5万家电镀企业，每年约排放4亿吨重金属废水[1]。电镀废水成分复杂,造成污染的有酸碱污染、有机需氧物质污染以及重金属污染等，尤以重金属废水最为难以处理。重金属废水中含有的重金属离子对人体有较大毒性。镀镍是电镀工业中应用最广泛的镀种[2]，含镍电镀废水中的镍属于一类污染物，会对人体和环境造成长远的影响，镍过量可能会导致严重的肺和肾脏问题，同时镍还是一种致癌物质[3]。
2. 含镍废水的处理方法
按去除过程不同分，含镍废水的常用处理方法大致可分为物理法、化学法、生物法三种。化学法处理是指废水中的镍在去除过程中发生了化学形态的改变；物理法是指在废水中的镍不发生化学形态的变化而被直接去除，如蒸发、膜技术等；生物法是依靠微生物或植物的作用，通过富集、吸收、絮凝来达到去除镍的目的。
2.1化学法
化学法处理含镍电镀废水主要有传统的化学沉淀法、新型工艺铁氧体法以及高效重金属螯合沉淀法。
2.1.1化学沉淀法
化学沉淀法作为含镍废水处理技术之一，因其操作容易、费用较低而被广泛地应用于重金属废水处理[4]。在化学处理过程中，化学试剂与金属镍离子发生反应，形成不溶性沉淀物，通过后续沉淀池或过滤等处理后的水可进行回用或排放。
1）氢氧化物沉淀
通过向含镍废水中加入碱性物质，调节废水pH值，形成氢氧化镍经絮凝沉淀后取出沉淀物。氢氧化物沉淀对多数重金属废水均使用，但是存在一定的局限性，比如部分重金属仅在较窄的pH值范围内能够形成沉淀，同时，电镀废水中存在络合剂，对金属氢氧化物沉淀影响较大。
2)硫化物沉淀
与氢氧化物沉淀法相比，硫化物沉淀对含镍废水处理更为有效（NiS溶度积常数为3.2*10-19，Ni（OH）2溶度积常数为5.48*10-16），同时，硫化物沉淀亦不存在金属两性溶解问题,沉淀形成的污泥结构更为致密。缺点在于，硫化物沉淀在酸性条件下可能产生有毒的H2S气体。
3)重金属螯合沉淀
采用传统的化学沉淀法处理含镍电镀废水具有投资少、处理成本低、技术相对成熟等优点。虽然在处理过程中会产生大量污泥和受络合剂影响较大．但随着破络剂、螯合剂等的不断发展应用，传统化学沉淀法的处理效果也被不断提高[5]。螯合剂又被称作中技术捕捉剂，多为高分子化合物，利用其与重金属形成沉淀物来去除废水中重金属。有研究结果显示，采用重金属螯合剂PEX（聚乙烯亚氨基荒原酸钠）对重金属镍的去除率高达99%[6]。
4)铁氧体沉淀法
铁氧体是由Fe3+、Fe2+以及少量其他二价或三价金属离子形成的复合磁性氧化物，在形成铁氧体的过程中，重金属离子通过包裹、夹带作用填充在铁氧体的晶格中，并紧密结合形成稳定的固溶物，镍等金属离子较容易与铁离子形成铁氧体，进而达到去除废水中镍的目的。利用铁氧体共沉淀法处理含镍废水，处理效率高，Ni2+去除率可达99％，适应范围广[7]。
2.2物理法
物理法是指在废水中的镍不发生化学形态的变化而被直接去除，如吸附法、离子交换法、膜分离法等；
2.2.1 吸附法
吸附法处理电镀含镍废水具有工艺简单、操作便捷等有点，但是存在吸附容量有限、处理时间长以及处理效率相对较低等不足。常用做含镍废水处理的吸附剂有活性炭、人造沸石以及腐殖酸树脂等，相关研究表明，不同的吸附剂对处理效果的影响很大，陈尔余[8]利用新型改性沸石（Na-Y型）处理电镀含镍废水，在一定的条件下，废水中镍离子的去除率高达99%。齐延山等[9]研究了粉状活性炭对含低质量浓度柠檬酸络合镍离子的吸附处理效果，研究结果表明，在特定的pH值和活性炭投加质量浓度下．镍离子的去除率能够达到72.3％ 。
2.2.2离子交换法
离子交换技术因其高处理量、高去除率、基团交换速度快而被广泛应用于重金属废水处理中，该处理方法在有效去除废水中的重金属Ni2+的同时，还能够回收废水中的金属镍，提高水资源回用的可能性。Dorota等[10]研究了两种阴离子交换树脂在EDTA存在的条件下，能够有效的处理废水中Ni、Cu等重金属离子。王文忠等[11]采用亚胺基二己酸树脂处理电镀含镍废水，发现其处理效果良好。
2.2.3膜分离法
膜分离法是通过采用具有渗透性的膜分离重金属离子，进而达到废水处理和重金属的浓缩的目的。常用的膜分离处理法包括反渗透、超滤、纳滤、电渗析等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆Mohsen等[12]研究表明，采用反渗透处理工艺对废水中Ni(II)、Cu(n)两种金属去除率均高达99.5%以上。王昕彤等[13]利用新型纳滤膜分离电镀镍漂洗水．对镍离子的去除率达99.5％ ,出水可直接排放或回用于车间。
2.3生物法
生物法主要是通过微富集重金属于微生物体内来进而去除重金属，其处理原理可能包含了离子交换、螯合、物理吸附等过程。庞秀芬等[14]从受污环境中分离筛选出对Ni有去除活性的产朊假丝酵母菌y188并研究其对含镍废水的处理效果，研究表明，以y188为菌种、废弃煤渣颗粒为载体组建固定化细胞生物反应器对模拟含镍废水和实际含镍废水的处理效率均高于90%。
2.4 不同处理方法的对比
含镍废水的处理处理方法很多，但在使用实际的处理中,不同方法间可能存在一定局限性。不同处理方法间各有优缺点，下表列出了各类电镀含镍废水处理方法的优缺点：
处理方法优点缺点
化学法操作简单，适合处理高浓度废水污泥量多
吸附法操作简便、安全处理成本较高
离子交换法处理效果稳定，应用广泛树脂再生可能引起二次污染
膜分离法处理效果优异膜易堵塞、渗透流量低
生物法处理过程简单生物吸附材料来源困难
3 .结语与展望
随着环保要求的越发严格以及清洁生产的大力推行，对于采用单一的处理工艺处理电镀含镍废水已无法满足企业对于废水稳定达标排放、资源回收利用的要求。目前，已有采用多种工艺的组合实现电镀含镍废水的处理及资源会用，如，某企业采用化学法+TMF+两级反渗透+蒸发浓度的工艺处理电镀含镍废水，处理效果更好、更稳定，同时实现了含镍废水的零排放，废水循环利用，蒸发后的镍盐回收利用。类似上述的组合工艺将会是今后电镀含镍废水处理工艺的研究方向，资源循环利用、实现清洁生产是电镀含镍废水处理目标。
参考文献
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[14] 庞秀芬，段若依，梁民博，等。微生物反应器处理含镍废水的研究[J].化学工程，2017,45（3）：1-5.
论文作者:周永 马兴超
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/27
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