CN113754122B - 电镀重金属离子回槽除钠工艺 - Google Patents

Abstract

一种电镀重金属离子回槽除钠工艺，通过收集电镀重金属离子废水，经过粗滤和精滤，将重金属离子溶液通过钠型弱酸性阳离子交换树脂柱，交换吸附重金属离子；吸附饱和后，分别由稀酸和浓酸洗脱阳离子交换柱，收集重金属离子的流出液，经浓缩后返回电镀工艺线使用。本发明能够大幅降低回槽液中的钠离子和游离酸浓度，满足电镀重金属离子回槽使用的稳定性。

Description

电镀重金属离子回槽除钠工艺

技术领域

本发明涉及的是一种电镀重金属和水回收领域的技术，具体是一种电镀重金属离子回槽除钠工艺。

背景技术

电镀行业是环境污染严重的行业之一，尤其是重金属废水的污染。现有的电镀重金属废水主要在电镀线的末端采用絮凝沉淀等方式处理，由此产生大量的危废污泥，造成资源浪费大、处理成本高；这种末端处理技术的出水含有颗粒物并含有较高的盐浓度，容易引起膜污染，导致后续膜分离水回收效率低和膜寿命下降。

现有技术发展了多种电镀废水重金属回收利用技术，但是由于这些技术的目的仅仅是为了回收电镀线末端的重金属离子，而不是为了将重金属离子直接回用电镀生产线，因而其回收的重金属离子一般需要进一步分离、纯化以制成无机盐、金属等材料，而这一过程又会涉及新的能耗和化学物质的消耗，且会产生新的环境污染问题。如现有技术通过离子交换-纳滤膜-电解组合工艺回收重金属和水，但是该工艺复杂，而采用电化学沉积的方法回收重金属离子，还受限于废水中重金属离子浓度较低，能耗高、副反应严重、重金属离子回收率低，处理后的废水难以达标排放等问题。在电镀生产线上实现重金属离子和水的原位分离在线回用，可以以最低的能源消耗和最低的物质消耗，从根本上消除电镀废水污染，并实现其资源化利用，是实现电镀废水污染控制的最佳途径。现有技术通过离子交换可以回收电镀废水的重金属离子和水，水可直接回用电镀线，重金属离子经进一步浓缩也以回用电镀线，但是现有离子交换技术分离后的重金属离子溶液，含有较高浓度的钠离子和游离酸；随着回用时间加长，钠离子和游离酸会在电镀槽中不断积累，过高的钠离子会引起镀层松散、耐蚀性变差，游离酸过高会影响电镀液的pH等，由此严重影响电镀镀层的质量。因此解决回用重金属离子溶液的钠离子和游离酸问题，是电镀线重金属离子稳定回用的关键问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种电镀重金属离子回槽除钠工艺，能够大幅降低回槽液中的钠离子和游离酸浓度，满足电镀重金属离子回槽使用的稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种电镀重金属离子回槽除钠工艺，通过收集电镀重金属离子废水，经过粗滤和精滤，将重金属离子溶液通过钠型弱酸性阳离子交换树脂柱，交换吸附重金属离子；吸附饱和后，首先用0.5-1％稀H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱阳离子交换柱，洗脱体积1.5-2倍柱体积，洗脱速率0.5-0.75倍柱体积/h；之后采用8～12％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱速率2～3倍柱体积/h，收集重金属离子的流出液，经浓缩后返回电镀工艺线使用。

所述的重金属离子，包括但不限于Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等离子。

技术效果

与现有技术相比，本发明收集重金属离子的流出液，钠离子含量低、游离酸含量低，不影响电镀工艺的稳定性，经蒸发浓缩后可直接回用生产线。

附图说明

图1为本发明的制备工艺示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例涉及一种电镀重金属离子回槽除钠工艺，包括下列步骤：收集电镀生产线含铜漂洗废水，Cu²⁺浓度102mg/L，过滤后，Cu2+废水离子进入110钠型弱酸性阳离子交换树脂柱进行离子交换，钠型弱酸性阳离子交换树脂柱饱和吸附Cu²⁺离子后，经清洗，首先用0.75％稀H₂SO₄为洗脱剂进行逆流洗脱，洗脱体积1.75倍柱体积，洗脱速率0.65倍柱体积/h；之后采用10％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱流速体积2.5倍柱体积/h，收集含Cu²⁺离子流出液，经浓缩后返回电镀工艺线使用。

本实施例Cu²⁺离子流出液，Cu²⁺浓度28g/L，Na⁺＜1mg/L，pH 6.0。

对照例1

本对照例包括下列步骤：收集电镀生产线含铜漂洗废水，Cu²⁺浓度102mg/L，过滤后，进入离子交换柱***进行吸附交换，其中，废水中Cu²⁺离子与110钠型弱酸性阳离子交换树脂进行离子交换，弱酸性阳离子交换树脂柱离子交换完成后，经清洗，直接采用10％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱流速体积2.5倍柱体积/h，收集含Cu²⁺离子流出液。

本对照例Cu²⁺离子流出液，Cu²⁺浓度28.5g/L，Na⁺350mg/L，pH＜2.0。

对照例2

本对照例包括下列步骤：收集电镀生产线含铜漂洗废水，Cu²⁺浓度102mg/L，过滤后，进入离子交换柱***进行吸附交换，其中，废水中Cu²⁺离子与110钠型弱酸性阳离子交换树脂进行离子交换，钠型弱酸性阳离子交换树脂柱饱和吸附Cu²⁺离子后，经清洗，首先用3％稀H₂SO₄为洗脱剂进行逆流洗脱，洗脱体积1.75倍柱体积，洗脱速率0.65倍柱体积/h，得流出液A；之后采用10％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱流速体积2.5倍柱体积/h，收集含Cu²⁺离子流出液B。

本对照例流出液A中Cu²⁺浓度≥6g/L；流出液B中Cu²⁺浓度24g/L，Na⁺150mg/L，pH＜3.0。

对照例3

本对照例包括下列步骤：收集电镀生产线含铜漂洗废水，Cu²⁺浓度102mg/L，过滤后，进入离子交换柱***进行吸附交换，其中，废水中Cu²⁺离子与110钠型弱酸性阳离子交换树脂进行离子交换，钠型弱酸性阳离子交换树脂柱饱和吸附Cu²⁺离子后，经清洗，首先用0.75％稀H₂SO₄为洗脱剂进行逆流洗脱，洗脱体积1.75倍柱体积，洗脱速率3倍柱体积/h，得流出液A；之后采用10％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱流速体积2.5倍柱体积/h，收集含Cu²⁺离子流出液B。

本对照例流出液B中Cu²⁺浓度27g/L，Na⁺70mg/L，pH 6.0。

实施例2

本实施例具体包括以下步骤：收集电镀生产线含镍漂洗废水，Ni²⁺浓度118mg/L，过滤后，Ni²⁺废水进入116钠型弱酸性阳离子交换树脂柱进行离子交换，116钠型弱酸性阳离子交换树脂柱饱和吸附Ni²⁺离子后，经清洗，首先用0.5％稀H₂SO₄为洗脱剂进行逆流洗脱，洗脱体积1.5倍柱体积，洗脱速率0.5倍柱体积/h；之后采用10％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱流速体积2倍柱体积/h，收集含Ni²⁺离子流出液，经浓缩后返回电镀工艺线使用。

本实施例Ni²⁺离子流出液，Ni²⁺浓度30g/L，Na⁺＜1mg/L，pH 6.5。

对照例4

本对照例包括下列步骤：收集电镀生产线含镍漂洗废水，Ni²⁺浓度118mg/L，过滤后，Ni²⁺废水进入116钠型弱酸性阳离子交换树脂柱进行离子交换，116钠型弱酸性阳离子交换树脂柱饱和吸附Ni²⁺离子后，经清洗，首先用0.5％稀H₂SO₄为洗脱剂进行逆流洗脱，洗脱体积1.5倍柱体积，洗脱速率0.5倍柱体积/h；之后采用20％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱流速体积2倍柱体积/h，收集含Ni²⁺离子流出液，经浓缩后返回电镀工艺线使用。

本对照例Ni²⁺离子流出液，Ni²⁺浓度29g/L，Na⁺＜1mg/L，pH＜1。

对照例5

本对照例包括下列步骤：收集电镀生产线含镍漂洗废水，Ni²⁺浓度118mg/L，过滤后，Ni²⁺废水进入116钠型弱酸性阳离子交换树脂柱进行离子交换，116钠型弱酸性阳离子交换树脂柱饱和吸附Ni²⁺离子后，经清洗，首先用0.5％稀H₂SO₄为洗脱剂进行逆流洗脱，洗脱体积1.5倍柱体积，洗脱速率0.5倍柱体积/h；之后采用5％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱流速体积2倍柱体积/h，收集含Ni²⁺离子流出液，经浓缩后返回电镀工艺线使用。

本对照例Ni²⁺离子流出液，Ni²⁺浓度14g/L，Na⁺＜1mg/L，pH 6。

实施例3

本实施例具体包括以下步骤：收集电镀生产线含锌漂洗废水，Zn²⁺浓度121mg/L，过滤后，Zn²⁺离子废水进入D152钠型弱酸性阳离子交换树脂柱进行离子交换，D152钠型弱酸性阳离子交换树脂柱饱和吸附Zn²⁺离子后，经清洗，首先用1％稀H₂SO₄为洗脱剂进行逆流洗脱，洗脱体积2倍柱体积，洗脱速率0.75倍柱体积/h；之后采用10％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱流速体积3倍柱体积/h，收集含Zn²⁺离子流出液，经浓缩后返回电镀工艺线使用。

本实施例Zn²⁺离子流出液，Zn²⁺浓度31g/L，Na⁺＜1mg/L，pH 6.5。

综上，本发明采用的弱酸性阳离子交换树脂，对于阳离子吸附强弱次序为H⁺＞＞Cu²⁺＞Zn²⁺＞Ni²⁺＞＞Na⁺，当树脂与电镀废水交换时，重金属离子(如Cu²⁺)很容易与Na⁺交换而吸附，有利于获得较高的重金属离子交换效率，因而洗脱流出液重金属离子浓度高。另一方面，由于离子交换缺陷的存在，交换柱中会有一定量的Na⁺未被交换而滞留在交换柱中，这些Na⁺会与重金属离子一起被洗脱，导致回槽液Na⁺含量高，影响重金属离子的回槽质量。本发明在洗脱重金属离子之前，先通过采用低浓度H⁺浓度(稀硫酸0.5-1％)洗脱交换柱，并控制缓慢的洗脱速率(0.5-0.75倍柱体积/h)和洗脱时间(洗脱体积1.5-2倍柱体积)，形成H⁺只交换Na⁺而不交换重金属离子的动态平衡，并让Na⁺充分交换，实现交换柱中重金属离子与Na⁺的分离；在此之后采用高浓度的硫酸(8-12％H₂SO₄)为洗脱剂，由高浓度的H⁺交换重金属离子，得到高纯度的重金属离子流出液，经蒸发浓缩用于回槽。

由于本方法采用的离子交换树脂，对H⁺的吸附能力强，避免了重金属离子与H⁺交换过程中交换不彻底，酸洗脱剂大量流出，导致回槽液游离酸浓度过高、重金属离子浓度低的问题。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (5)

1.一种电镀重金属离子回槽除钠工艺，其特征在于，通过收集电镀重金属离子废水，经过粗滤和精滤，将重金属离子溶液通过钠型弱酸性阳离子交换树脂柱，交换吸附重金属离子；吸附饱和后，首先用0.5-1％稀H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱阳离子交换柱，洗脱体积1.5-2倍柱体积，洗脱速率0.5-0.75倍柱体积/h；之后采用8～12％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱速率2～3倍柱体积/h，收集重金属离子的流出液，经浓缩后返回电镀工艺线使用。

2.根据权利要求1所述的电镀重金属离子回槽除钠工艺，其特征是，所述的重金属离子，包括：Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺。

3.根据权利要求1或2所述的电镀重金属离子回槽除钠工艺，其特征是，具体包括：收集电镀生产线含铜漂洗废水，Cu²⁺浓度102mg/L，过滤后，Cu²⁺废水离子进入110钠型弱酸性阳离子交换树脂柱进行离子交换，钠型弱酸性阳离子交换树脂柱饱和吸附Cu²⁺离子后，经清洗，首先用0.75％稀H₂SO₄为洗脱剂进行逆流洗脱，洗脱体积1.75倍柱体积，洗脱速率0.65倍柱体积/h；之后采用10％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱流速体积2.5倍柱体积/h，收集含Cu^{2 +}离子流出液，经浓缩后返回电镀工艺线使用。

4.根据权利要求1或2所述的电镀重金属离子回槽除钠工艺，其特征是，具体包括：收集电镀生产线含镍漂洗废水，Ni²⁺浓度118mg/L，过滤后，Ni²⁺废水进入116钠型弱酸性阳离子交换树脂柱进行离子交换，116钠型弱酸性阳离子交换树脂柱饱和吸附Ni²⁺离子后，经清洗，首先用0.5％稀H₂SO₄为洗脱剂进行逆流洗脱，洗脱体积1.5倍柱体积，洗脱速率0.5倍柱体积/h；之后采用10％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱流速体积2倍柱体积/h，收集含Ni²⁺离子流出液，经浓缩后返回电镀工艺线使用。

5.根据权利要求1或2所述的电镀重金属离子回槽除钠工艺，其特征是，收集电镀生产线含锌漂洗废水，Zn²⁺浓度121mg/L，过滤后，Zn²⁺离子废水进入D152钠型弱酸性阳离子交换树脂柱进行离子交换，D152钠型弱酸性阳离子交换树脂柱饱和吸附Zn²⁺离子后，经清洗，首先用1％稀H₂SO₄为洗脱剂进行逆流洗脱，洗脱体积2倍柱体积，洗脱速率0.75倍柱体积/h；之后采用10％H₂SO₄为洗脱剂逆流洗脱，洗脱流速体积3倍柱体积/h，收集含Zn²⁺离子流出液，经浓缩后返回电镀工艺线使用。

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