含镍电镀废水处理技术研究现状及探索

含镍电镀废水处理技术研究现状及探索

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。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