除鎳樹脂交換原理

鍍鎳作為一種常用的表面處理技術，被廣泛應用于電子、汽車、機械等多種行業(yè)。含Ni2＋的廢水對人體健康和生態(tài)環(huán)境有著嚴重危害，其常見處理方法有化學沉淀法、真空蒸發(fā)回收、電滲析、反滲透及離子交換樹脂吸附等廢水處理法?；瘜W沉淀法雖然成本低，但產(chǎn)生的固廢需要進行二次處理；真空蒸發(fā)法能耗大；電滲析、反滲透法需要較大的設備投資和能耗，而且存在膜易受污染的問題，可見，現(xiàn)有含鎳廢水處理工藝各有利弊。除鎳樹脂交換原理

離子交換技術是現(xiàn)有含鎳廢水處理工藝的升級，因出水水質(zhì)好，可回收有用物質(zhì)，適用于處理濃度低而廢水量大的鍍鎳廢水等優(yōu)點，得到廣泛應用。除鎳樹脂交換原理

采用離子交換法進行鍍鎳廢水處理的優(yōu)勢：

1.高效除鎳可達標：去除重金屬鎳離子，滿足國家排放指標要求

2.資源價值化：回收廢水中有價值的金屬鎳

3.循環(huán)利用：提高水的循環(huán)利用率，節(jié)約水資源

4.節(jié)能環(huán)保：減少環(huán)境污染

隨著人們對鍍鎳廢水處理資源價值化的意識越來越強，離子交換技術作為電鍍廢水深度處理的有效方法也逐漸得到重視。

原理：

離子交換樹脂是具有三維空間結構的不溶性高分子化合物，其功能基可與水中的離子起交換反應。鍍鎳廢水中的Ni2＋離子采用陽離子交換樹脂吸附。所用樹脂可以一般采用弱酸性陽樹脂，采用弱酸性陽樹脂交換時，通常將樹脂轉(zhuǎn)為Na型。當含Ni2＋廢水流經(jīng)Na型弱酸性陽樹脂層時，發(fā)生如下交換反應：

2R－COONa＋Ni2＋→（R－COO）2Ni＋2Na＋

水中的Ni2＋被吸附在樹脂上，而樹脂上的Na＋ 便進入水中。 當全部樹脂層與Ni2＋交換達到平衡時，用一定濃度的HCl或H2SO4再生，發(fā)生如下反應：

（R－COO）2Ni＋H2SO4→2R－COOH＋NiSO4

此時樹脂為H型，需用NaOH轉(zhuǎn)為Na型，反應如下：

R－COOH＋NaOH→RCOONa＋H2O

如此樹脂可重新投入運行，進入下一循環(huán)。廢水經(jīng)處理后可回清洗槽重復使用，洗脫得到的硫酸鎳經(jīng)凈化后可回鍍槽使用。

工藝方案論證：

樹脂的選擇

目前能處理含鎳廢水的樹脂很多，其性能和特點各不相同，所以選擇合適的樹脂是工藝中一個主要的問題。能夠用于處理含鎳廢水的樹脂中以弱酸性陽離子交換樹脂（也就是螯合樹脂）較多，而強酸性陽樹脂也能吸附鎳離子，但是此款樹脂容易受含鎳廢水中鹽分，鈣鎂的影響。故工廠含鎳廢水多選用交換容量高、交換速度快、容易再生、機械強度高、膨脹度小的弱酸陽樹脂（螯合樹脂）。

樹脂的預處理

除鎳螯合樹脂，出廠時經(jīng)活化處理好為鈉型，使用前只需用清水沖洗至PH為9左右就可以使用。

離子交換處理鍍鎳廢水，以前主要是固定床雙柱串聯(lián)工藝流程，近年來與移動床鍍鉻廢水處理一樣，發(fā)展到移動床鍍鎳廢水處理。其功能越來越全，占地越來越小。為了不使設備在飽和樹脂排放再生以后影響廢水的交換，裝置上有備用樹脂罐一個。設備功能齊全，操作方便，裝置包括水泵、流量計、過濾器、氣泵、樹脂再生系統(tǒng)以及電源控制部分。

廢水處理工藝流程

1、廢水的交換：

工作時，水泵將含鎳廢水從廢水池抽入過濾器，廢水從過濾器出來，經(jīng)流量計后逆流進交換柱，從交換柱頂部出來的水，就是己經(jīng)去除了Ni2＋離子的水了（順流進水還是逆流進水可以根據(jù)具體的設計工藝要求選擇），其反應如下：

2R－COONa＋Ni2＋→（R－COO）2Ni＋2Na＋

2、廢水處理流程：

弱酸性鰲合樹脂對水中各種陽離子在濃度相同的情況下，對陽離子的交換順序為：

Cu2＋＞Pb2＋＞Ni2＋＞Co2＋＞Cd2＋＞Fe3＋＞Mn2＋＞Mg2＋＞Ga2＋＞＞Na＋

3、樹脂的再生：

再生時，由于樹脂收縮膨脹率較高，即樹脂吸附飽和Ni2＋后，體積縮小30－40％，當樹脂再生轉(zhuǎn)成Na＋型后，又將恢復到原來的體積． 樹脂再生時，先用再生樹脂體積2倍的H2SO4或HCL溶液（3％－5％）逆流再生，并直接回收再生反應如下：

（R－COO）2Ni＋2H＋→2RCOOH＋Ni2＋

待樹脂全部再生后，用水正反沖洗洗凈，然后用2倍再生樹脂體積4％－5％的NaOH溶液流過樹脂，將樹脂轉(zhuǎn)成鈉型（轉(zhuǎn)成鈉型后，Ni2＋容易吸附交換，交換量更大）。轉(zhuǎn)型后的樹脂體積將增加30％以上，這時用軟水（或純水）充分淋洗樹脂（約2倍樹脂體積）．從而完成了廢水處理、樹脂再生的全過程。

4、運行方式：

對于樹脂運行與再生是順流還是逆流。一般是順流運行，逆流再生和清水正反洗，運行方式可根據(jù)實際工藝具體確認。

隨著新型大孔型離子交換樹脂和離子交換連續(xù)化工藝的不斷涌現(xiàn)，在鍍鎳廢水深度處理、高價金屬鎳鹽的回收等方面，離子交換技術越來越展現(xiàn)出其它方法難以匹敵的優(yōu)勢。為了提高水的循環(huán)利用率和符合日趨嚴格的排放標準，預期的離子交換技術將與微機控制技術聯(lián)用，使設備設計走向定型化、自動化，開創(chuàng)廢水處理領域新格局。