在電鍍鎳(nie)漂洗過(guo)程中，會(hui)產(chan)生大量的(de)(de)(de)含鎳(nie)廢水，如何既經(jing)濟又(you)有效地處理這些廢水并使之再利用，成為(wei)眾學者研(yan)(yan)(yan)究的(de)(de)(de)重要課題之一，也是清潔生產(chan)技(ji)術的(de)(de)(de)重要內容。近年來，采用膜分離技(ji)術處理電鍍廢水得到廣泛的(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)究，研(yan)(yan)(yan)究中大多采用反滲透(RO)和納(na)濾(NF)及其組合工藝[1-2]。

反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)(RO)是一(yi)(yi)(yi)種以壓(ya)力差(cha)為(wei)主要(yao)推動(dong)力的(de)(de)(de)膜過(guo)程(cheng)。當(dang)濃(nong)(nong)(nong)溶(rong)液一(yi)(yi)(yi)側施加的(de)(de)(de)外(wai)加壓(ya)力大于(yu)溶(rong)液的(de)(de)(de)滲(shen)透(tou)(tou)壓(ya)時,就會迫使濃(nong)(nong)(nong)溶(rong)液中的(de)(de)(de)溶(rong)劑反(fan)向透(tou)(tou)過(guo)孔徑為(wei)0.1～1 nm的(de)(de)(de)非(fei)對稱膜流向稀溶(rong)液一(yi)(yi)(yi)側，這一(yi)(yi)(yi)過(guo)程(cheng)叫(jiao)反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)。反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)過(guo)程(cheng)主要(yao)用于(yu)低(di)分子量組分的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)縮、水(shui)溶(rong)液中溶(rong)解的(de)(de)(de)鹽類的(de)(de)(de)脫(tuo)除等[3]。

納濾(NF)是(shi)(shi)介于(yu)(yu)反滲(shen)透(tou)(RO)與(yu)超濾(UF)之間的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種壓(ya)(ya)力驅(qu)動型膜(mo)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)技(ji)術(shu)。它具(ju)有兩個特性[4]：一(yi)是(shi)(shi)由于(yu)(yu)膜(mo)孔徑(jing)為(wei)(wei)納米級，對(dui)(dui)水中的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)量(liang)為(wei)(wei)數百的(de)(de)(de)(de)(de)有機小分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)具(ju)有分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)性能(neng)；二是(shi)(shi)大多數膜(mo)帶(dai)電(dian)荷，所以對(dui)(dui)于(yu)(yu)不同價(jia)態的(de)(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)存在Donna效(xiao)應。其操作壓(ya)(ya)差為(wei)(wei)0.5～2.0 MPa，截留分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)量(liang)界限為(wei)(wei)200～1000[1]，用于(yu)(yu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)大小約為(wei)(wei)1 nm的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)解組分(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)。納濾分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)技(ji)術(shu)主要基(ji)于(yu)(yu)篩(shai)分(fen)(fen)(fen)(fen)效(xiao)應和(he)電(dian)荷效(xiao)應。人們往往將(jiang)它和(he)其它分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)及生產過程相(xiang)結合(he)，起到降(jiang)低處(chu)理費(fei)用、提高(gao)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)效(xiao)果的(de)(de)(de)(de)(de)作用。NF膜(mo)在某些方面(mian)可替代(dai)傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)費(fei)用高(gao)、工藝(yi)煩(fan)瑣(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)方法[5]。

1 膜分離技術處理鍍鎳廢水

1.1 鍍(du)鎳(nie)廢(fei)水的來源

電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)是利(li)用電(dian)(dian)化學(xue)方法對(dui)金屬和(he)非金屬表面(mian)進(jin)(jin)行裝飾，保護及(ji)獲得(de)某些新的(de)性能(neng)的(de)一種(zhong)(zhong)工(gong)藝過(guo)程(cheng)[6]。鍍(du)(du)(du)鎳層具有(you)很多優異(yi)的(de)性能(neng)，因此其應用幾(ji)乎遍及(ji)現代工(gong)業(ye)的(de)所(suo)有(you)部(bu)門。在電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)工(gong)業(ye)中(zhong)，鍍(du)(du)(du)鎳層的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)量僅次于鍍(du)(du)(du)鋅層而居(ju)第二位[7]。工(gong)業(ye)上利(li)用電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(解)工(gong)藝提純或生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)鎳制品，這(zhe)些過(guo)程(cheng)均需對(dui)鍍(du)(du)(du)件或產(chan)(chan)(chan)品進(jin)(jin)行清(qing)洗(xi)。清(qing)洗(xi)在電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)鎳過(guo)程(cheng)中(zhong)是一個重要(yao)的(de)環節。不論是在鍍(du)(du)(du)前(qian)處理、鍍(du)(du)(du)后(hou)處理及(ji)電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)工(gong)程(cheng)中(zhong)，鍍(du)(du)(du)件從一種(zhong)(zhong)溶液進(jin)(jin)入到(dao)另一種(zhong)(zhong)溶液之(zhi)前(qian)，都要(yao)清(qing)洗(xi)。所(suo)以(yi)，漂洗(xi)廢(fei)水(shui)(shui)是鍍(du)(du)(du)鎳廢(fei)水(shui)(shui)的(de)最主要(yao)的(de)來源(yuan)，幾(ji)乎占電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)車間(jian)廢(fei)水(shui)(shui)排放(fang)量的(de)80 %以(yi)上。

1.2 鍍(du)鎳廢水處理的(de)方法

鍍(du)(du)鎳(nie)廢水(shui)處理的(de)傳統方(fang)法，金屬(shu)和(he)水(shui)不能同時(shi)達到回(hui)用，且產(chan)生污泥污染(ran)物。隨(sui)著電(dian)鍍(du)(du)工業(ye)的(de)快(kuai)速發展(zhan)和(he)環保要求的(de)日益提高，近年來(lai)，離子交換法，膜分離法將成為處理鍍(du)(du)鎳(nie)漂(piao)洗廢水(shui)的(de)主流方(fang)向。

1.2.1離子交換處理[8]

離子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)法(fa)，主要是(shi)利用(yong)樹(shu)脂(zhi)中的(de)(de)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)離子(zi)同電(dian)鍍廢(fei)(fei)(fei)水(shui)中的(de)(de)某些(xie)(xie)離子(zi)進(jin)行交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)而將其去除，使廢(fei)(fei)(fei)水(shui)得到凈化的(de)(de)處(chu)(chu)理(li)方法(fa)。上世紀70年代末，由于(yu)需要解決環境污染問題，離子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)技(ji)術得到了很大發展，但是(shi)采用(yong)這種技(ji)術一(yi)(yi)次性投資很高，系統設(she)計(ji)和(he)操(cao)作較為復雜，因(yin)此，在推廣上受到了一(yi)(yi)定的(de)(de)限(xian)制。目前，國內(nei)僅對含(han)鉻、含(han)鎳(nie)、合金(jin)等電(dian)鍍廢(fei)(fei)(fei)水(shui)采用(yong)離子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)法(fa)處(chu)(chu)理(li)較為普遍，也有應用(yong)于(yu)處(chu)(chu)理(li)含(han)銅、含(han)鋅等廢(fei)(fei)(fei)水(shui)。現在通(tong)常都是(shi)和(he)其他一(yi)(yi)些(xie)(xie)工(gong)藝流程組合使用(yong)。

1.2.2膜(mo)分離(li)技(ji)術

膜(mo)(mo)分(fen)(fen)離(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)，是利用(yong)膜(mo)(mo)對混合物(wu)中各組(zu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)選擇透(tou)過(guo)性(xing)(xing)能來分(fen)(fen)離(li)(li)、提純和(he)濃縮目(mu)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)產物(wu)的(de)(de)(de)新(xin)型分(fen)(fen)離(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)。以(yi)選擇性(xing)(xing)透(tou)過(guo)膜(mo)(mo)為分(fen)(fen)離(li)(li)介(jie)質,當膜(mo)(mo)兩側存(cun)在(zai)某種(zhong)推動力(如壓力差、濃度差、電位差等)時(shi)，原料(liao)側組(zu)分(fen)(fen)選擇性(xing)(xing)透(tou)過(guo)膜(mo)(mo)，以(yi)達到(dao)分(fen)(fen)離(li)(li)、除去有害組(zu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。膜(mo)(mo)分(fen)(fen)離(li)(li)過(guo)程是一種(zhong)無(wu)相變、低能耗的(de)(de)(de)物(wu)理分(fen)(fen)離(li)(li)過(guo)程，具有高效、節(jie)能、無(wu)污染、操作方便(bian)和(he)用(yong)途廣等特點，是當代公(gong)認的(de)(de)(de)最(zui)先進的(de)(de)(de)分(fen)(fen)離(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)之一[9]。

表1 兩種(zhong)鍍鎳廢水處理技(ji)術的比較[10]

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

1.3 膜(mo)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(shui)

據(ju)文(wen)獻報道[11-12]，采用反滲透技術可將電鍍(du)鎳漂洗(xi)水濃(nong)(nong)縮(suo)20 倍，濃(nong)(nong)縮(suo)液經蒸餾法進一(yi)步濃(nong)(nong)縮(suo)后(hou)可返回電鍍(du)槽用。美國芝加哥(ge)API 工藝(yi)公(gong)司采用B-9 芳香族聚酰胺中空纖維RO膜組件處(chu)理(li)電鍍(du)鎳漂洗(xi)水，處(chu)理(li)后(hou)的廢水含Ni2+ 0.65 mg/L，而(er)濃(nong)(nong)縮(suo)液含Ni2+達到13.00 g/L，Ni2+截留率為92 %[13]。

胡齊福，吳遵(zun)義等(deng)[14]報道，2005 年4 月，杭州水處(chu)理(li)技術開(kai)發中心為(wei)臺(tai)州金(jin)源銅業有限公司設(she)計和建造(zao)了處(chu)理(li)量為(wei)24 m3/d 的(de)電鍍廢水處(chu)理(li)和鎳回收(shou)系統，成功(gong)采用(yong)采用(yong)兩(liang)(liang)級(ji)RO膜系統對含(han)鎳250～350 mg/L 的(de)漂洗廢水進行處(chu)理(li)，回收(shou)利用(yong)了水資源和金(jin)屬(shu)鎳[15]。對鎳的(de)截留率達99.9 %以上。整個系統經兩(liang)(liang)年的(de)考察，運(yun)行平穩(wen)，各項指標基本達到(dao)設(she)計要求，經濟(ji)效益較為(wei)明顯，年凈收(shou)益達43.34 萬元(yuan)，且出水可達到(dao)回用(yong)要求。

1.3.2納濾(NF)處理鍍鎳廢水

NF 膜對一價(jia)離(li)子(zi)的(de)截留率低(di)，而對二價(jia)或高價(jia)離(li)子(zi)，特別是陰離(li)子(zi)可有大于(yu)98 %的(de)截留率[16]，這一特征確定了它(ta)在電鍍廢水處(chu)理(li)中(zhong)的(de)重要作用。

Kyn-HongAhn[17]采用NTR-7250 納(na)濾膜處理含(han)有NiSO4和NiCl2 的電鍍廢水，操作壓(ya)力在0.3 MPa 以(yi)上(shang)時，Ni2+的截留率保持在90 %以(yi)上(shang)。

王(wang)昕(xin)彤，孫余憑[18]用(yong)型納濾膜處理電(dian)鍍鎳(nie)漂洗水(shui)，結果表明，納濾膜對電(dian)鍍鎳(nie)漂洗水(shui)中Ni2+的(de)去除(chu)率(lv)高于99.5 %，透過液中Ni2+質量濃度小(xiao)于1 mg/L，將鎳(nie)離子(zi)質量濃度濃縮至19 g/L 左右，可以(yi)回(hui)用(yong)于電(dian)鍍槽(cao)。

薛莉(li)娉[19]采用NF90-2540 型(xing)卷(juan)式納濾(lv)膜(mo)在壓2.0 MPa，料液(ye)流量2400 L/h，操(cao)作溫度(du)25 ℃，料液(ye)Ni2+質(zhi)量濃度(du)為100 mg/L 的條件(jian)下(xia)，對電鍍(du)鎳漂洗水進行納濾(lv)濃縮(suo)，濃縮(suo)試驗結果：NF 系統(tong)在此試驗條件(jian)下(xia)，Ni2+平均截留率大于99 %，且最終濃液(ye)Ni2+19.8 g/L 左右，濃縮(suo)了(le)近200 倍，符(fu)合生產要求，可回到電鍍(du)槽中(zhong)。

1.3.3集成膜(mo)處理電鍍鎳漂洗水

每一種(zhong)膜(mo)技術(shu)都有其(qi)特定的性能(neng)和適用范圍，能(neng)夠解決一定的分(fen)(fen)離問(wen)題，但是在實際生產過程中，僅僅依(yi)靠一種(zhong)膜(mo)技術(shu)往(wang)往(wang)難以(yi)達(da)到令人滿意的結果。集(ji)成各種(zhong)膜(mo)技術(shu)，優化各種(zhong)膜(mo)的分(fen)(fen)離性能(neng)，可以(yi)達(da)到一種(zhong)膜(mo)技術(shu)根本無法實現的效(xiao)果。

樓永通等(deng)[20]采用(yong)納濾[21]–苦咸水反(fan)滲(shen)透(BWRO)–海水反(fan)滲(shen)透[22](SWRO)技(ji)術組(zu)合工藝處(chu)理電鍍鎳(nie)漂洗水，納濾技(ji)術對Ni2+的截(jie)留(liu)率大于97 %，反(fan)滲(shen)透技(ji)術對鎳(nie)離子的截(jie)留(liu)率大于99 %，使鎳(nie)的質(zhi)量濃度(du)濃縮100 倍，可(ke)以達(da)到電鍍液回(hui)用(yong)的要求。

長沙(sha)力(li)元新材料股(gu)份(fen)有限公司采用(yong)一套(tao)處(chu)理能力(li)1200 m3/d 的(de)3 級(ji)(ji)濃縮(suo)(suo)膜分離裝置處(chu)理電鍍鎳(nie)漂洗水，第(di)1 級(ji)(ji)納濾濃縮(suo)(suo)10 倍(bei)(bei)，第(di)2 級(ji)(ji)反滲(shen)透(tou)濃縮(suo)(suo)5 倍(bei)(bei)，第(di)3 級(ji)(ji)高壓反滲(shen)透(tou)濃縮(suo)(suo)2 倍(bei)(bei)，總濃縮(suo)(suo)倍(bei)(bei)數為100 倍(bei)(bei)，Ni2 +的(de)截留率(lv)>99.5 %。Ni2+質量濃度>20 g/L 的(de)濃縮(suo)(suo)液(ye)回(hui)用(yong)于電鍍槽。整個系(xi)統的(de)水回(hui)用(yong)率(lv)> 98 %，鎳(nie)的(de)回(hui)收率(lv)>97 %。經核算(考慮膜元件的(de)折舊)，該系(xi)統的(de)投資(zi)回(hui)收期(qi)約為2 年，實(shi)現(xian)了廢(fei)水資(zi)源化，取得了很好(hao)的(de)經濟效益(yi)和(he)環境效益(yi)[23]。

2 結束語

膜分離技(ji)術應(ying)用(yong)于電鍍廢(fei)水(shui)的處(chu)理，優于傳統處(chu)理工藝技(ji)術。尤其(qi)當對鍍鎳漂洗廢(fei)水(shui)濃(nong)縮(suo)時(shi)，濃(nong)縮(suo)液(ye)和透過液(ye)均(jun)可(ke)回用(yong)。不(bu)但可(ke)以回收廢(fei)水(shui)中的硫酸鎳，而且(qie)減(jian)少了污染物(wu)的排(pai)放(fang)，甚至實現(xian)零排(pai)放(fang)。減(jian)輕環境(jing)污染，改善(shan)生態環境(jing)，這既符合(he)清潔(jie)生產的原(yuan)則，也符合(he)國家可(ke)持續發展戰(zhan)略。

膜分離(li)特別是集成膜技術處理(li)鍍(du)(du)鎳廢(fei)水(shui)(shui)(shui)，因其分離(li)效率(lv)高，出(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)好，且能回收重(zhong)金(jin)屬。今(jin)后必將在電(dian)鍍(du)(du)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)處理(li)中占據重(zhong)要的(de)地位(wei)。

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(本文文獻格式：李平(ping)，馬曉鷗，莫天明，等．膜法在鍍鎳漂洗廢水處理中的應用[J]．廣東化工，2010，37(1)：103-104)

[作者簡介(jie)] 李平(1983-)，男，湖南人(ren)，在(zai)讀碩士，主要研究方向為廢水處理。

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