本發明屬于廢水處理技術領域，特別涉及一種從電鍍廢水中吸附和回收金屬鎳的方法。
背景技術：
含鎳廢水主要來源于鎳礦開采、冶煉、鎳的電鍍作業、電化學加工等產生出的廢水廢液。電鍍鎳廢水中只含有普通的鎳離子，鎳是以二價形態離子存在于廢水中，若直接排放對環境造成極大的污染。
含鎳廢水處理與回收技術目前國內外常用的方法有：化學沉淀、離子交換、蒸發濃縮、反滲透、電滲析、離子及電浮選、液膜萃取、腐植酸煤吸附等。其中，(1)化學沉淀法，是往水中加入化學藥劑，使金屬離子從可溶性化合物生成不溶性化合物繼而沉淀分離的一種方法。為了便于液固分離，常需添加氯化鐵等無機凝聚劑，從而在沉淀中混進大量的鐵，故不能返回鍍槽使用，造成資源浪費。(2)離子交換法，是目前國內應用最廣泛的處理方法，這種方法既可以治理含鎳廢水，又可以回收鎳資源。我國離子交換樹脂法處理鍍鎳廢水始于20世紀70年代，80年代逐漸發展起來。(3)反滲透法，是一種膜分離技術，它可以把溶解在水中的物質與水分離出來，是凈化廢水和富集溶解金屬的一種方法。在反滲透過程中，廢水在一定的機械壓力下通過一種特定的離子樹脂半透膜，常用醋酸纖維素膜，該膜只允許水分子通過(或選擇透過性)阻滯溶解金屬和雜質通過，并可循環使用，而被阻滯的金屬化合物也可以直接回用。反滲透其溶液活動平行于半透膜，溶劑(即水)能滲透，而滯留在膜表面上的雜質很快沖洗流走，不會積聚在表面上，故能使膜保持良好的滲透性，不需要像過濾那樣頻繁地更換過濾膜。而且用反滲透裝置處理的淡水，可繼續作鍍件清洗用而不會影響鍍件的質量。但上述這些方法普遍存在耗時長、操作性不佳和吸附效率低等不足。
技術實現要素：
本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種利用羧酸基陽離子樹脂動態吸附電鍍廢水中的金屬鎳并對所吸附的金屬鎳進行回收的方法。
為解決上述技術問題，本發明的實施方式所提供的從電鍍廢水中吸附和回收金屬鎳的方法，包含下述步驟：(1)樹脂活化：以鹽水、氫氧化鈉和鹽酸對羧酸基陽離子樹脂進行活化；(2)樹脂吸附：將活化后的羧酸基陽離子樹脂置于動態吸附裝置中，在曝氣狀態下，對電鍍廢水進行逆向動態吸附，得到產出水和吸附后的樹脂，所述產出水中不含鎳離子；(3)樹脂解析：對吸附后的樹脂，依次使用鹽酸、蒸餾水、堿液和乙醇進行解析，得到解析水，所述解析水為濃縮金屬鎳離子溶液；(4)對所述解析水進行真空干燥，得到金屬鎳成品。
特別地，本發明的實施方式所提供的從電鍍廢水中吸附和回收金屬鎳的方法中，所使用到的動態吸附裝置動態吸附裝置包括柱身、進水管、出水管、進氣管、出氣管以及氣管；所述進水管和出水管分別設于所述柱身的兩端；所述柱身還具有一反應腔，所述反應腔內放置羧酸基陽離子樹脂；所述氣管呈螺旋狀安裝于所述反應腔內；所述氣管上開設若干個曝氣孔；且所述進氣管與所述出氣管通過所述氣管連通；電鍍廢水由進水管正向進入柱身，曝氣氣體由進氣管反向進入柱身；且活化后的羧酸基陽離子樹脂與電鍍廢水在柱身內部呈逆向連續動態流動。
優選地，所述動態吸附裝置的高徑比為5:1～15:1；且環繞地設于動態吸附裝置的柱身上的曝氣孔的形狀為橢圓形；曝氣孔孔徑與所述動態吸附裝置高度的比例范圍為1:20～1:40。
進一步地，在本發明的實施方式所提供的從電鍍廢水中吸附和回收金屬鎳的方法中，所述步驟(2)中，在曝氣狀態下對電鍍廢水進行逆向動態吸附的曝氣速率為0.5～5m3/min；羧酸基陽離子樹脂的使用量為：每1升電鍍廢水使用30～80克羧酸基陽離子樹脂進行吸附。
進一步地，在本發明的實施方式所提供的從電鍍廢水中吸附和回收金屬鎳的方法中，所述步驟(3)中使用蒸餾水對樹脂解析時，蒸餾水的空間流速為1～5bv/h，蒸餾水的體積為3～10bv；此外，步驟(3)中使用的乙醇為質量濃度為60％～95％的乙醇。
此外，在本發明的實施方式所提供的從電鍍廢水中吸附和回收金屬鎳的方法中，步驟(4)中對含鎳廢水解析水進行真空干燥的溫度為80～150攝氏度。
本發明利用樹脂的多孔性和較高的比表面積的特點，選取羧酸基陽離子樹脂，先行進行活化改性后，在曝氣狀態下，以動態吸附設備為反應裝置，控制樹脂物料流速，使料液形成旋轉網狀運動形態，從而保證了大孔樹脂能充分接觸廢水中的金屬離子，大大提高了吸附效率、提高廢水的處理效率。樹脂動態模式可操作性強，適合大規模應用，且再生方便迅速。在本發明中，活化后樹脂與特制曝氣動態吸附設備結合，使樹脂在高速流動狀態下，與廢水中金屬鎳離子充分吸附，克服了傳統靜態樹脂耗時長、吸附效率低的特點。
本發明吸附方法中，對金屬鎳的吸附率達到90％以上，且對濃度低至1ppm金屬鎳廢水仍然有很好的回收效果。本發明中所涉及的羧酸基陽離子樹脂對金屬鎳離子的良好吸附性能，但也不僅限于金屬鎳的吸附，該方法對其他金屬離子如鉻、銅等金屬離子有良好吸附能力。此外，本發明所涉及的羧酸基陽離子樹脂的再生，可通過堿洗、水洗、醇洗、水洗的方式進行再生，再生后的樹脂具有良好的吸附能力。
附圖說明
圖1是本發明實施例2中所提供的動態吸附裝置的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1
本實施例涉及從電鍍廢水中吸附和回收金屬鎳的方法，包含如下步驟：
(1)樹脂活化：將樹脂浸泡在飽和鹽水18～24小時，然后放盡鹽水，用蒸餾水漂洗干凈；再用2％～4％的氫氧化鈉，浸泡2～4小時，取出后沖洗至中性；最后用5％鹽酸浸泡4～8小時，取出后沖洗至中性，對樹脂進行活化，形成活化后的樹脂。
(2)大孔樹脂吸附：將經過活化預處理的樹脂放入動態吸附裝置中，樹脂用量30克/升。本實施例中的動態吸附裝置的高徑比為5：1，曝氣孔的形狀為橢圓形，曝氣孔孔徑與動態吸附裝置的高度的比例為1：20，曝氣速率為0.8m3/min，樹脂在設備中形成勻速圓弧軌跡湍流，設備正向進水，反相進氣，樹脂流動方向與水的流動方向為逆向連續動態流動；
(3)樹脂解析：吸附后的樹脂，先用5％鹽酸解析，再用清水沖洗，4％堿液浸泡、然后用60％～95％的乙醇浸泡30分鐘；在動態運行狀態下，得到含鎳廢水解析水，原水鎳含量75.67mg/l，解析水中鎳含量499mg/l，產水中未檢測出鎳例子；
(4)解析水在80攝氏度進行真空干燥，得到金屬鎳成品。
實施例2
本實施例涉及實施例1中所使用的動態吸附裝置，其結構如附圖1所示。
該動態吸附裝置包括柱身1、進水管2、出水管3、進氣管4、出氣管5以及氣管6；所述進水管2和出水管3分別設于所述柱身1的兩端；柱身1還具有一反應腔，所述反應腔內放置羧酸基陽離子樹脂；所述氣管6呈螺旋狀安裝于所述反應腔內；所述氣管6上開設若干個曝氣孔7；且所述進氣管4與所述出氣管5通過所述氣管6連通；電鍍廢水由進水管2正向進入柱身1，曝氣氣體由進氣管4反向進入柱身1；且活化后的羧酸基陽離子樹脂與電鍍廢水在柱身1內部呈逆向連續動態流動。
實施例3
本實施例涉及從電鍍廢水中吸附和回收金屬鎳的方法(本實施例中所使用的動態吸附裝置的基本結構組成與實施例2中的動態吸附裝置相同)，包含如下步驟：
(1)樹脂活化：將樹脂浸泡在飽和鹽水18～24小時，然后放盡鹽水，用清水漂洗干凈；再用2％～4％的氫氧化鈉，浸泡2～4小時，取出后沖洗至中性；最后用5％鹽酸浸泡4～8小時，取出后沖洗至中性，對樹脂進行活化，形成特定樹脂。
(2)大孔樹脂吸附：將經過活化預處理的樹脂放入傳統靜態吸附裝置中，樹脂用量80克/升。本實施例中的動態吸附裝置的高徑比為10：1，曝氣孔的形狀為橢圓形，曝氣孔孔徑與動態吸附裝置的高度的比例為1：30，曝氣速率為2m3/min，樹脂在設備中形成勻速圓弧軌跡湍流，設備正向進水，反相進氣，樹脂流動方向與廢水的流動方向為逆向連續動態流動。
(3)樹脂解析：吸附后的樹脂，先用5％鹽酸解析，再用清水沖洗，4％堿液浸泡、然后用60％～95％的乙醇浸泡30分鐘；在動態運行狀態下，得到含鎳廢水解析水，原水鎳含量75.67mg/l，解析水中鎳含量462mg/l，產水中未檢測出鎳例子。
(4)解析水在80攝氏度進行真空干燥，得到金屬鎳成品。
實施例4
本實施例涉及從電鍍廢水中吸附和回收金屬鎳的方法(本實施例中所使用的動態吸附裝置的基本結構組成與實施例2中的動態吸附裝置相同)，包含如下步驟：
(1)樹脂活化：將樹脂浸泡在飽和鹽水18～24小時，然后放盡鹽水，用蒸餾水漂洗干凈；再用2％～4％的氫氧化鈉，浸泡2～4小時，取出后沖洗至中性；最后用5％鹽酸浸泡4～8小時，取出后沖洗至中性，對樹脂進行活化，形成活化后的樹脂。
(2)大孔樹脂吸附：將經過活化預處理的樹脂放入動態吸附裝置中，樹脂用量50克/升。本實施例中的動態吸附裝置的高徑比為15：1，曝氣孔的形狀為橢圓形，曝氣孔孔徑與動態吸附裝置的高度的比例為1：40，曝氣速率為4m3/min，樹脂在設備中形成勻速圓弧軌跡湍流，設備正向進水，反相進氣，樹脂流動方向與水的流動方向為逆向連續動態流動；
(3)樹脂解析：吸附后的樹脂，先用5％鹽酸解析，再用清水沖洗，4％堿液浸泡、然后用60％～95％的乙醇浸泡30分鐘；在動態運行狀態下，得到含鎳廢水解析水，原水鎳含量75.67mg/l，解析水中鎳含量472mg/l，產水中未檢測出鎳例子；
(4)解析水在80攝氏度進行真空干燥，得到金屬鎳成品。
實施例5
本實施例涉及從電鍍廢水中吸附和回收金屬鎳的方法(本實施例中所使用的動態吸附裝置的基本結構組成與實施例2中的動態吸附裝置相同)，包含如下步驟：
(1)樹脂活化：將樹脂浸泡在飽和鹽水18～24小時，然后放盡鹽水，用蒸餾水漂洗干凈；再用2％～4％的氫氧化鈉，浸泡2～4小時，取出后沖洗至中性；最后用5％鹽酸浸泡4～8小時，取出后沖洗至中性，對樹脂進行活化，形成活化后的樹脂。
(2)大孔樹脂吸附：將經過活化預處理的樹脂放入動態吸附裝置中，樹脂用量65克/升。本實施例中的動態吸附裝置的高徑比為8：1，曝氣孔的形狀為橢圓形，曝氣孔孔徑與動態吸附裝置的高度的比例為1：20，曝氣速率為0.5m3/min，樹脂在設備中形成勻速圓弧軌跡湍流，設備正向進水，反相進氣，樹脂流動方向與水的流動方向為逆向連續動態流動。
(3)樹脂解析：吸附后的樹脂，先用5％鹽酸解析，再用清水沖洗，4％堿液浸泡、然后用60％～95％的乙醇浸泡20分鐘；在動態運行狀態下，得到含鎳廢水解析水，原水鎳含量75.67mg/l，解析水中鎳含量480mg/l，產水中未檢測出鎳例子；
(4)解析水在80攝氏度進行真空干燥，得到金屬鎳成品。