用无机膜处理含镍废水
2002年5月
电镀与环保
第22卷第3期(总第125期)
#35#
#污染治理#
用无机膜处理含镍废水
欧阳深耕, 王晓光, 杨永江, 罗 勇, 杨青仙
(湖南恒辉环保实业有限公司,湘潭411103)
摘要: 阐述了无机膜分离技术处理含镍废水的中试和半工业化试验,分析了无机膜处理含镍废水的可行性。关键词: 无机膜;含镍废水;渗透液
中图分类号:X781.1 文献标识码:B 文章编号:1000-4742(2002)03-0035-02
1 前言
重金属废水采用膜分离、超滤或微滤是一种较好的治理方法。
文献[1]报道在电镀线生产中产生的含铜、锌、铅、铬及镍的废水,采用烧碱中和,再进行超滤处理,铬、铜、锌的去除率99%以上,镍、铅的去除率90%以上。
Lahiere等[2]报道了专用陶瓷膜处理废水中的重金属离子,用碱中和使之形成氢氧化物沉淀,通过一定膜孔径的膜过滤,使重金属氢氧化物质量分数从120@10-6下降到2@10-6以下,并把悬浮液浓缩至15%~20%。
Broom等[3]利用重金属沉淀物形成的动态膜来实现对废水中沉淀的去除。如混合电镀废液石灰和硫化物处理后,采用微滤处理去除重金属,比澄清池(含沙滤)沉降18h的效果好得多,如Cd、Cr、Pb、Hg等的进料质量浓度分别为2.44、7.24、4.88、8.00mg/L,经微滤处理后下降为0.04、
湖南某电子材料厂处理电镀含镍废水采用传统的中和沉降法,即在废水中加入烧碱调节pH值至一定的数值,沉降约10h后加助滤剂(如纸浆等)用板框压滤机进行过滤浓缩后排放,处理后发现出水常常超过排放标准,最高时达到5mg/L以上。该厂要求在原有的污水处理系统的基础上进行改造,达到国家排放标准。因此,进行了用无机膜处理含镍废水的中试和半工业化试验,中试研究了膜孔径、
pH,2
工业化试验研究了过滤周期与膜清洗问题,取得了令人满意的结果,得到了无机膜处理含镍废水的工艺。
2 实验部分
2.1 实验材料
(1)料液
某材料厂电镀废液,镍浓度120~7000mg/L,pH值4.5,温度35~45bC。
(2)膜
膜管从国外进口,该膜管是非对称多孔膜,支撑体是陶瓷,表面分离层材质为氧化铝,长度1m,37通道。
2.2 实验装置与流程
中试装置采用荷兰Veltervep公司的无机膜分离实验机,膜面积0.5m2。半工业化试验装置为湖南恒辉环保实业有限公司设计,膜面积3m,配有BF反冲器。
2
图1 试验流程图
2.3 实验
(1)预处理
采用传统的处理方法,用碱中和调节至一定的pH值,生成氢氧化镍悬浮液。
(2)膜分离
氢氧化镍悬浮液不经沉降,直接用无机膜分离器进行分离,跨膜压差为0.1~0.15MPa,瞬时在线
#36# May2002 Electroplating&PollutionControl
Vol.22No.3
3 结果与讨论
3.1 膜孔径对渗透液中镍离子含量的影响
用不同孔径的膜处理经烧碱中和后的同一含镍废水,得到了不同膜孔径下渗透液中镍离子含量的变化数据。
试验表明,膜孔径小于一定的数值后,对渗透液中镍离子含量的影响不明显。因此,实验中选用了膜孔径序号2作为实验用膜。
3.2 渗透液中镍含量与pH值的关系
同一浓度的废水用碱中和至不同的pH值后,再用膜进行处理,测定各种pH值下渗透液中镍离子含量,发现镍离子含量与废水pH值密切相关。Ni(OH)2沉淀溶度积为2@10,理论计算可知在pH值为5时溶液中的镍离子就应该下降至0.5mg/L。但实验数据表明,pH值小于9.5时,各种孔径的膜其渗透液中镍含量都出现超过0.5mg/L的现象;pH值大于9.5时,出水一般都未超过0.5mg/L。因此,本实验一般控制中和后混合悬浮液的pH值为10左右。分析其原因,可能是实验中未进行沉降陈化,其废水中的镍离子与氢氧根离子反应产生的Ni(OH)2沉淀未能有效地结合成一定的颗粒,部分未凝聚的微小颗粒穿过膜分离层而引起渗透液中镍离子含量上升。在将渗透液静置达15天后,观察发现在渗透液中会析出微量絮状沉淀物,此现象与上述假设相符。
实验结果还表明,在不同pH值下各种膜孔径的膜通量变化情况不明显,可以认为pH值对膜通量基本无影响。
3.3 渗透液中镍含量与进料中镍浓度的关系
选择几种不同镍浓度的废水,最低120mg/L,最高7000mg/L,在相同的条件下通过无机膜分离器,测定的渗透液流量并不随废水中镍浓度而发生大的变化,渗透液流量相对较稳定,保持在800~900L/m#h,渗透液中镍浓度为0.50~0.12mg/L,大大低于国家排放标准。
试验表明:无机膜的膜孔径可与氢氧化物悬浮液的本性和颗粒大小分布相适应。对浓度的组成变化不敏感,在相当大的浓度范围内都显示出良好的稳定性,得到高质量的渗透液。
3.4 渗透液中镍含量与浓缩倍数的关系
根据厂方的要求,浓缩液中的镍浓度要求达40
2
-15
g/L。中试进行了不同浓缩倍数对渗透液中镍含量的影响。
试验结果可以认为不同的浓缩倍数对渗透液中镍离子含量无影响。
试验还进行了用不同镍浓度的废水,浓缩到规定值,其膜通量的变化。结果表明,过滤时间不同,膜通量的衰减不显著,可以保持在一定的通量范围。3.5 过滤周期与膜清洗
半工业化试验着重考察过滤周期和膜清洗。过滤周期是指过滤速率从初始值衰减到规定的最小过滤速率的时间。过滤周期的长短关系到工业化的可行性,影响运行操作成本。根据中试结果,设定膜通量只有300L/m2#h时,过滤终止。运行试验记录表明,过滤连续时间达150h以上。
试验时膜通量只有300L/m2#h时,过滤终止,系统进行膜清洗。根据物料的性质,试验采用我公司研究开发的强酸性清洗剂,按组合式清洗程序进行膜清除,清除以后用纯水标定检测清洗效果,实验确定了一个判定膜清洗结束的效果指标。实验还表明,在清洗过程中开启瞬时在线反冲洗程序可大大缩短清洗时间,加快膜通量的恢复。
4 结论
中试和半工业化试验表明,无机膜分离技术处理含镍废水是可行的,具有流程短、占地小、操作简单等特点,排放废水中镍含量可以达到国家环保标准。
含镍废水预处理后,氢氧化镍悬浮物不需沉降,直接用无机陶瓷微滤膜进行浓缩分离,浓缩液经过滤、硫酸转化后可直接作为硫酸镍溶液回用至电镀生产工艺。
处理含镍废水采用无机膜分离技术,对其它重金属氢氧化物的分离,也提供了一定的实验研究基础和经验。
参考文献:
[1] PardusMJ,ReganRW.HazardousWasteMinimizationata
BrassWireMill[J].PlatSurfFinish,1989,76(1):52-56.[2] LahiereRJ,GoodiboyKP.CeramicMembraneTreatmentof
PetrochemicalWastewater[J].EnvironmentalProgress,1993,12(2):86-95.
[3] BroomGP,SquiresRC.JMembraneSci,1994,87:219-230.
收稿日期:2001-10-27