膜法在鍍鎳漂洗廢水處理中的應用

在電鍍鎳漂洗過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生大量的含鎳廢水，如何既經(jīng)濟又有效地處理這些廢水并使之再利用，成為眾學(xué)者研究的重要課題之一，也是清潔生產(chǎn)技術(shù)的重要內容。近年來(lái)，采用膜分離技術(shù)處理電鍍廢水得到廣泛的研究，研究中大多采用反滲透(RO)和納濾(NF)及其組合工藝。

反滲透(RO)是一種以壓力差為主要推動(dòng)力的膜過(guò)程。當濃溶液一側施加的外加壓力大于溶液的滲透壓時(shí),就會(huì )迫使濃溶液中的溶劑反向透過(guò)孔徑為0.1～1 nm的非對稱(chēng)膜流向稀溶液一側，這一過(guò)程叫反滲透。反滲透過(guò)程主要用于低分子量組分的濃縮、水溶液中溶解的鹽類(lèi)的脫除等。

納濾(NF)是介于反滲透(RO)與超濾(UF)之間的一種壓力驅動(dòng)型膜分離技術(shù)。它具有兩個(gè)特性：一是由于膜孔徑為納米級，對水中的分子量為數百的有機小分子成分具有分離性能；二是大多數膜帶電荷，所以對于不同價(jià)態(tài)的離子存在Donna效應。其操作壓差為0.5～2.0 MPa，截留分子量界限為200～1000，用于分子大小約為1 nm的溶解組分的分離。納濾分離技術(shù)主要基于篩分效應和電荷效應。人們往往將它和其它分離及生產(chǎn)過(guò)程相結合，起到降低處理費用、提高分離效果的作用。NF膜在某些方面可替代傳統的費用高、工藝煩瑣的分離方法。

1 膜分離技術(shù)處理鍍鎳廢水

1.1 鍍鎳廢水的來(lái)源

電鍍是利用電化學(xué)方法對金屬和非金屬表面進(jìn)行裝飾，保護及獲得某些新的性能的一種工藝過(guò)程。鍍鎳層具有很多優(yōu)異的性能，因此其應用幾乎遍及現代工業(yè)的所有部門(mén)。在電鍍工業(yè)中，鍍鎳層的生產(chǎn)量?jì)H次于鍍鋅層而居第二位。工業(yè)上利用電鍍(解)工藝提純或生產(chǎn)鎳制品，這些過(guò)程均需對鍍件或產(chǎn)品進(jìn)行清洗。清洗在電鍍鎳過(guò)程中是一個(gè)重要的環(huán)節。不論是在鍍前處理、鍍后處理及電鍍工程中，鍍件從一種溶液進(jìn)入到另一種溶液之前，都要清洗。所以，漂洗廢水是鍍鎳廢水的最主要的來(lái)源，幾乎占電鍍車(chē)間廢水排放量的80 %以上。

1.2 鍍鎳廢水處理的方法

鍍鎳廢水處理的傳統方法，金屬和水不能同時(shí)達到回用，且產(chǎn)生污泥污染物。隨著(zhù)電鍍工業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，近年來(lái)，離子交換法，膜分離法將成為處理鍍鎳漂洗廢水的主流方向。

1.2.1離子交換處理[8]

離子交換法，主要是利用樹(shù)脂中的交換離子同電鍍廢水中的某些離子進(jìn)行交換而將其去除，使廢水得到凈化的處理方法。上世紀70年代末，由于需要解決環(huán)境污染問(wèn)題，離子交換技術(shù)得到了很大發(fā)展，但是采用這種技術(shù)一次性投資很高，系統設計和操作較為復雜，因此，在推廣上受到了一定的限制。目前，國內僅對含鉻、含鎳、合金等電鍍廢水采用離子交換法處理較為普遍，也有應用于處理含銅、含鋅等廢水�，F在通常都是和其他一些工藝流程組合使用。

1.2.2膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)，是利用膜對混合物中各組分的選擇透過(guò)性能來(lái)分離、提純和濃縮目的的產(chǎn)物的新型分離技術(shù)。以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì),當膜兩側存在某種推動(dòng)力(如壓力差、濃度差、電位差等)時(shí)，原料側組分選擇性透過(guò)膜，以達到分離、除去有害組分的目的。膜分離過(guò)程是一種無(wú)相變、低能耗的物理分離過(guò)程，具有高效、節能、無(wú)污染、操作方便和用途廣等特點(diǎn)，是當代公認的最先進(jìn)的分離技術(shù)之一。

表1 兩種鍍鎳廢水處理技術(shù)的比較

Tab.1 The comparison of two kind treatment technology in nickel-plated wastewater

1.3 膜分離法處理鍍鎳廢水的應用

1.3.1反滲透(RO)處理鍍鎳廢水

據文獻報道，采用反滲透技術(shù)可將電鍍鎳漂洗水濃縮20 倍，濃縮液經(jīng)蒸餾法進(jìn)一步濃縮后可返回電鍍槽用。美國芝加哥API 工藝公司采用B-9 芳香族聚酰胺中空纖維RO膜組件處理電鍍鎳漂洗水，處理后的廢水含Ni2+ 0.65 mg/L，而濃縮液含Ni2+達到13.00 g/L，Ni2+截留率為92 %。

胡齊福，吳遵義等報道，2005 年4 月，杭州水處理技術(shù)開(kāi)發(fā)中心為臺州金源銅業(yè)有限公司設計和建造了處理量為24 m3/d 的電鍍廢水處理和鎳回收系統，成功采用采用兩級RO膜系統對含鎳250～350 mg/L 的漂洗廢水進(jìn)行處理，回收利用了水資源和金屬鎳。對鎳的截留率達99.9 %以上。整個(gè)系統經(jīng)兩年的考察，運行平穩，各項指標基本達到設計要求，經(jīng)濟效益較為明顯，年凈收益達43.34 萬(wàn)元，且出水可達到回用要求。

1.3.2納濾(NF)處理鍍鎳廢水

NF 膜對一價(jià)離子的截留率低，而對二價(jià)或高價(jià)離子，特別是陰離子可有大于98 %的截留率，這一特征確定了它在電鍍廢水處理中的重要作用。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

Kyn-HongAhn采用NTR-7250 納濾膜處理含有NiSO4和NiCl2 的電鍍廢水，操作壓力在0.3 MPa 以上時(shí)，Ni2+的截留率保持在90 %以上。

王昕彤，孫余憑用型納濾膜處理電鍍鎳漂洗水，結果表明，納濾膜對電鍍鎳漂洗水中Ni2+的去除率高于99.5 %，透過(guò)液中Ni2+質(zhì)量濃度小于1 mg/L，將鎳離子質(zhì)量濃度濃縮至19 g/L 左右，可以回用于電鍍槽。

薛莉娉采用NF90-2540 型卷式納濾膜在壓2.0 MPa，料液流量2400 L/h，操作溫度25 ℃，料液Ni2+質(zhì)量濃度為100 mg/L 的條件下，對電鍍鎳漂洗水進(jìn)行納濾濃縮，濃縮試驗結果：NF 系統在此試驗條件下，Ni2+平均截留率大于99 %，且最終濃液Ni2+19.8 g/L 左右，濃縮了近200 倍，符合生產(chǎn)要求，可回到電鍍槽中。

1.3.3集成膜處理電鍍鎳漂洗水

每一種膜技術(shù)都有其特定的性能和適用范圍，能夠解決一定的分離問(wèn)題，但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，僅僅依靠一種膜技術(shù)往往難以達到令人滿(mǎn)意的結果。集成各種膜技術(shù)，優(yōu)化各種膜的分離性能，可以達到一種膜技術(shù)根本無(wú)法實(shí)現的效果。

樓永通等采用納濾–苦咸水反滲透(BWRO)–海水反滲透(SWRO)技術(shù)組合工藝處理電鍍鎳漂洗水，納濾技術(shù)對Ni2+的截留率大于97 %，反滲透技術(shù)對鎳離子的截留率大于99 %，使鎳的質(zhì)量濃度濃縮100 倍，可以達到電鍍液回用的要求。

長(cháng)沙力元新材料股份有限公司采用一套處理能力1200 m3/d 的3 級濃縮膜分離裝置處理電鍍鎳漂洗水，第1 級納濾濃縮10 倍，第2 級反滲透濃縮5 倍，第3 級高壓反滲透濃縮2 倍，總濃縮倍數為100 倍，Ni2 +的截留率>99.5 %。Ni2+質(zhì)量濃度>20 g/L 的濃縮液回用于電鍍槽。整個(gè)系統的水回用率> 98 %，鎳的回收率>97 %。經(jīng)核算(考慮膜元件的折舊)，該系統的投資回收期約為2 年，實(shí)現了廢水資源化，取得了很好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

2 結束語(yǔ)

膜分離技術(shù)應用于電鍍廢水的處理，優(yōu)于傳統處理工藝技術(shù)。尤其當對鍍鎳漂洗廢水濃縮時(shí)，濃縮液和透過(guò)液均可回用。不但可以回收廢水中的硫酸鎳，而且減少了污染物的排放，甚至實(shí)現零排放。減輕環(huán)境污染，改善生態(tài)環(huán)境，這既符合清潔生產(chǎn)的原則，也符合國家可持續發(fā)展戰略。

膜分離特別是集成膜技術(shù)處理鍍鎳廢水，因其分離效率高，出水水質(zhì)好，且能回收重金屬。今后必將在電鍍廢水處理中占據重要的地位。（谷騰水網(wǎng)）