[发明专利]一种从含镍废水中回收单质镍的方法及装置

说明书

本发明公开了一种从含镍废水中回收单质镍的方法及装置，其中，所述方法包括步骤：将过滤后含镍废水通入阳离子交换树脂吸附装置和阴离子交换树脂吸附装置，去除过滤后含镍废水中除镍离子以外的杂质金属离子，得到除杂后再生液；对所述除杂后再生液进行浓缩处理后通入双室旋流电解反应器的阳极室，去除有机杂质，得到除杂后电解液；向所述除杂后电解液中加入添加剂并调节pH至预定值，将得到的调节后电解液通入双室旋流电解反应器的阴极室，控制电流密度，使调节后电解液发生电沉积，制得镍板。本发明提供的方法可100％回收含镍废水中的镍离子，且电流效率可高达98％以上，从而可降低能耗，进而降低电沉积回收镍的处理成本。

技术领域

本发明涉及工业废水资源化处理领域，尤其涉及一种从含镍废水中回收单质镍的方法及装置。

背景技术

在矿冶、机械制造、化工、电子、仪表、电镀等许多工业生产过程中都会产生大量含镍废水，这些废水对生态环境产生不可逆的破坏，对人类的健康产生致命的威胁，因此含镍废水必须经过达标处理后排放。应用最广泛的含镍电镀废水处理工艺为加碱沉淀法，加碱沉淀法是通过加入氢氧化钠调节pH至10以上，Ni²⁺(镍离子)与OH^-反应生成Ni(OH)₂沉淀，该方法产生的污泥属于危险固体废物，需要委托有资质的企业处理。加碱沉淀法处理成本较高，且金属资源难以回收利用。

目前，国内外关于含镍废水资源化的研究主要集中于膜分离法、电化学法和离子交换法及其组合工艺。由于离子交换树脂具有良好的化学稳定性和离子选择性，对废水中的镍离子有较大的交换吸附容量，经离子交换树脂处理的含重金属废水出水水质好，可实现水和重金属的双重回收利用，因此离子交换法越来越多的被应用于含镍废水处理，离子交换树脂再生液中镍离子浓度高达数万mg/L；电沉积法更适合于处理含镍树脂再生液，随着再生液中镍离子浓度增高，电流效率增高，处理成本降低，并且电沉积法处理树脂再生液可回收单质态重金属。

目前，已有研究利用离子交换与电沉积组合工艺回收废水中重金属离子。如申请号为201611021736.2，名称为一种利用吸附与电沉积组合工艺回收含铜废液中铜的方法，公开号为106757150的发明专利，公开了一种利用吸附和电沉积组合工艺回收含铜废水中铜的方法；由于镍离子还原电位为负、而铜离子还原电位为正，镍离子的沉积过程与铜离子的沉积过程有显著差异，因此该发明工艺无法实现废水中镍离子资源化。如申请号为201710213821.7，名称为含镍废水镍回收设备以及回收方法，公开号为106939430的发明专利，其利用电解槽直接电沉积废水中镍离子，电沉积后的废液进一步用离子交换法处理，处理水达标排放。该发明工艺首先利用电沉积处理废水，在废水镍离子浓度低的情况下，电流效率会极低，并且可能无法沉积到单质镍，只适合镍离子浓度极高的废水。再如申请号为201310599247.5，名称为电镀集控废水回收镍的方法，公开号为103572319的发明专利，其工艺过程包括废水收集—过滤—树脂吸附—树脂再生—再生液除杂—电解等。理论上，该发明可以实现废水达标排放和镍离子资源化。但是，该发明存在一系列技术问题，例如a、镍回收率不高：该发明添加碳酸钠或氢氧化钠以调节再生液pH值来去除铁、铜、锌等杂质，该过程会使得相当数量的镍离子沉淀，并会产生大量污泥；b、电解反应器不适用于镍离子电沉积：由于镍离子还原电位显著低于氢离子还原电位，因此镍离子沉积需要阴、阳极分开，该发明中提到的常规板式电解反应器或旋流电解反应器并不适合镍离子的电沉积；c、电解过程中，再生液中镍离子浓度将不断下降，这将导致极板表面微观电沉积环境改变，进而导致电流效率显著下降，甚至无法沉积单质镍；d、工艺过程中需要添加氧化剂去除再生液中的有机物，增加了废水处理成本；e、镍电沉积过程需要添加大量添加剂，相应地，电解剩余液中也会有大量添加剂和镍离子，往往难以直接回到离子交换工艺中进一步处理，需要单独处理，增加了工艺难度和处理费用。

因此，现有技术还有待于改进。

发明内容