一种印制电路板化学镀镍废水处理方法探讨

李 茹

（生益电子股份有限公司，广东 东莞 523127）

0 引言

当前，在长三角、珠三角等地区，环境保护对工业一类污染物镍的排放有严格的指标要求，要求一类污染物车间排放口的镍含量不得高于0.1 mg/L。企业需要考虑如何将含镍废水处理达标，同时也要考虑如何降低化学镍废水处理设备的投资成本和运行成本。

1 问题分析

由于化学镀镍的废水中含有次磷酸盐和亚磷酸盐，这两种盐与镍离子反应生成稳定的络合物，致使普通的碱性化学沉淀法不能将镍离子去除达标，甚至采用普通的硫化物沉淀法也效果甚微。

目前行业内普遍采用的处理方式是使用芬顿反应进行破络后再处理。其反应机理是在酸性环境中加入一定比例的过氧化氢和亚铁离子，在亚铁离子的催化作用下，过氧化氢产生具有氧化能力的羟基自由基，通过羟基自由基氧化次磷酸盐、亚磷酸盐成为正磷酸盐，再在碱性条件下发生反应，使得磷酸根和镍离子分别生成各自的沉淀物沉淀，然后进行固液分离，以此方式进行破络并去除镍元素。芬顿反应处理流程如图1所示。

图1 芬顿工艺流程图

芬顿反应处理有一定的效果，在去除废水中高浓度有机物的同时，还能将次磷酸盐和亚磷酸盐氧化成正磷酸盐，通过回收反应生成的磷酸铁，实现磷的资源利用。但是该方法的弊端也十分明显，化学镍废水的浓度变化导致加药量需要不断调整；过氧化氢和亚铁离子的投药比例需要不断调整以适应废水浓度的变化，否则易出现大面积的漂泥现象；芬顿反应产生的污泥量较多等，都是芬顿反应处理系统面临的问题。

2 分析研究过程

为避免采取芬顿反应处理的相关问题，本次实验采用另外一种途径来处理含镍废水。不同于芬顿反应采用破络方式使镍离子脱离次亚磷酸盐络合的机理，这种新型“除磷法”工艺，工艺方向是“除磷”，通过将含镍废水中的磷元素去除后，再对镍离子采用普通的化学法去除，即可达到排放标准。“除磷法”工艺的流程图见图2所示。

图2 “除磷法”工艺流程图

采用烧杯模拟实验，取5个1000 mL烧杯，分别加入500 mL化学镍原水，取原水样分析化验。配置浓度为10%的硫酸溶液，使用酸液调节原液pH在2.5～3.5。对烧杯编号并记录，同时设置一组空白实验进行对比，分别加入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的除磷剂，搅拌均匀并静置10 min。反应结束后添加浓度为20%的重金属捕捉剂，加药量为0.5%，搅拌反应20 min并静置。配置浓度为10%氢氧化钠溶液，使用碱液调节pH在10～11，后加入10%浓度的PAC（聚合氯化铝）并搅拌5 min，加药量为5%，然后加入0.1%浓度的PAM（聚丙烯酰胺）并搅拌5 min，加药量为1%。沉淀之后静置30 min，取上清液进行镍、磷元素化验检测。

3 结果与讨论

化学镍原水总镍含量为15.65 mg/L，总磷含量为46.87 mg/L。根据实验方案进行除磷剂用量的变量实验。实验数据见表1所示。

表1 除磷剂用量实验数据

结论分析：根据以上烧杯实验结果可以看出，“除磷法”工艺的化学镍废水处理效果十分明显。化学镍原水的磷和镍含量都非常高，远远超过一类污染物车间排口的镍浓度。通过不添加除磷剂进行常规的碱性反应混凝沉淀进行对比发现，镍和磷去除率分别为71.05%、43.42%，效果较差，远不能达到环保要求的控制指标。分析认为：由于废水中的磷并非全部都是次亚磷酸根，存在部分正磷酸盐和部分非络合形态的镍离子，使得镍离子反应生成氢氧化镍沉淀，正磷酸根反应生成磷酸盐沉淀。在加入除磷剂之后，实验发现磷和镍的去除率都非常高，磷去除率达到97%以上，镍去除率达到99%以上，且能达到清水溶液中镍含量低于0.1 mg/L的环保要求。实验过程中沉淀效果稳定，未出现芬顿反应中经常出现的冒泡现象。针对实验沉淀效果设置对比试验，比较芬顿反应工艺和“除磷法”工艺沉淀量差异。取一个1000 mL烧杯，加入500 mL化学镍原水，调节pH值为3～4，加入硫酸亚铁和30%过氧化氢进行氧化破络反应；反应完全后加入5%石灰和10%液碱调节pH值为10～11，加入5%PAC和0.05% PAM，静置30 min后形成的沉淀占烧杯容量的25%。而使用“除磷法”，根据上面的烧杯实验，除磷剂用量为2.0%时，产生的沉淀最多，占烧杯容积的10%。所以，在没有投加硫酸亚铁的情况下，“除磷法”除镍产生的污泥量只有常规芬顿反应的40%左右。

4 结论

本次实验表明：随着除磷剂的增加，处理水中磷含量逐渐减少，采用“除磷法”的方式去除化学镍废水中的总镍的思路是可行的。加入除磷剂后，镍含量降低明显，除磷剂添加量在1.5%时，镍的去除率已达到99%，镍含量为0.06 mg/L，满足一类污染物车间排口的镍浓度不高于0.1 mg/L的排放标准要求。