一种铝材表面处理废水的镍离子分离和回收装置，通过破坏镍离子与络合剂的络合，来分离及回收镍离子。装置包括废水池、化学反应器、pH传感器、pH仪表、第一至第三加药机构以及离子交换设备。化学反应器连接废水池，以引入铝材表面处理废水。第一加药机构用以向化学反应器内的废水加入酸，直至pH仪表指示铝材表面处理废水的pH值为2～2.5，从而使处于络合态的金属镍和铝离子游离出来。第二加药机构用以向化学反应器内的废水加入适量的铝。第三加药机构用以向化学反应器加入碱，直至pH仪表指示废水的pH值已调节至5.5～6.5之间，使络合剂与铝离子形成络合物，且非络合态的铝离子形成沉淀。最后由离子交换设备使用离子交换技术吸附保留在废水中的镍离子。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种废水中镍离子的分离回收装置，其用于处理铝材表面处理过 程中产生的含有铝离子、镍离子和络合剂的废水。
技术介绍
铝和铝合金材料具有一系列优良的物理、化学、力学和加工性能，因而广泛应用于 装饰、建筑、交通、航空航天等领域。但铝和铝合金材料同时也存在着如硬度、耐磨性、耐腐 蚀性等方面的不足。为了克服这些缺点，必须进行必要的表面处理。表面处理一般包括脱脂、碱蚀、中和、阳极氧化、着色、封孔等工序。表面处理提高 了铝材表面性能，同时也产生各类废水，来自于着色和封孔等生产环节的废水和废液就是 其中之一。这类废水的特点是含有金属镍离子、铝离子和多种有机或无机的络合剂。随着 环保要求的不断提高，铝加工行业的金属污染问题日益突出。为了满足环保标准的要求，大 多数企业将这类含镍废水与其他废水分开，单独处理。由于废水中含有大量铝离子，因此诸如CN1762602所公开的离子交换技术无法将 镍从废水中单独吸附出来。因此首先必须将镍从废液中分离出来。一般的处理技术是将该类含镍废水调节至碱性，使镍离子转化为氢氧化镍沉淀 物。进而，通过沉淀和过滤将废水分为固液二相，固态氢氧化镍送有资质的单位处理，液态 的水排放。然而，这一常规技术并不能满足环保要求，重金属镍离子的超标现象十分普遍。有的研究者选用萃取的方式从含铝镍液体中分离和回收镍资源。例如中国台 湾专利TW082107216提到了一种可用于分离硫酸水溶液中铝、钴及镍离子的萃取剂。 JP08026124.US19930163481等专利中提到，用萃取剂将镍和钴从含有大量铝离子的水溶液 中提取分离回收的方法。但是，萃取法存在工艺复杂、萃取剂昂贵、设备成本高的缺点。
技术实现思路
本申请的技术人经过研究发现，造成镍离子超标的原因在于着色和封孔等溶 液中含有能与镍离子形成稳定络合物的络合剂，如柠檬酸、氨水、氟离子等。镍离子一旦与 这些络合剂络合之后，十分稳定，阻碍了氢氧化镍的形成。该溶解性的络合态镍引起废水超 标。有鉴于此，本技术提出一种铝材表面处理废水的镍离子分离和回收装置，该 装置通过破坏镍离子与络合剂的络合，来分离及回收镍离子。本技术所提出的铝材表面处理废水的镍离子分离和回收装置，包括废水池、 化学反应器、PH传感器、pH仪表、第一至第三加药机构以及离子交换设备。废水池用以收集 铝材表面处理废水。化学反应器连接该废水池，以引入该铝材表面处理废水。PH传感器设 于该化学反应器内。PH仪表连接该pH传感器。第一加药机构用以向该化学反应器内的废 水加入酸，直至将铝材表面处理废水的PH值调节至2 2. 5，从而使处于络合态的金属镍和 铝离子游离出来。第二加药机构用以向该化学反应器内的废水加入铝，使废水中的铝离子3的摩尔浓度和络合态镍离子的摩尔浓度之比大于或等于1。第三加药机构用以向该化学反 应器加入碱，直至将废水的PH值调节至5. 5 6. 5，使络合剂与铝离子形成络合物，且非络 合态的铝离子形成沉淀。离子交换设备连接该化学反应器，输入该化学反应器的废水，且使 用离子交换技术吸附保留在废水中的镍离子。在本技术的一实施例中，上述装置可包括一控制器，连接该PH仪表、以及该 第一至第三加药机构，用以控制加药流程。在本技术的一实施例中，该化学反应器为间隙反应器，其中将铝材表面处理 废水的PH值调节至2-2. 5之后，反应20-60分钟。在另一实施例中，间隙反应器在废水中 加入铝之后，反应20-60分钟。在本技术的一实施例中，该第一加药机构和该第二加药机构为同一加药机 构，以加入含有酸和铝的铝材表面处理的酸性阳极氧化废液。在这一实施例中，该化学反应 器为间隙反应器，在加入酸性阳极氧化废液后，反应20-60分钟。在本技术的一实施例中，上述装置还包括一污泥泵及一压滤机，该污泥泵通 过管路连接该化学反应器底部及该压滤机，以将该沉淀输送到该压滤机，该压滤机将该沉 淀脱水后，废水返回该废水池。本技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有如下显著优点1、同时实现了铝镍废水的达标排放和镍资源的有效回收。2、采用酸化破络技术对废水进行预处理，结合离子交换技术，彻底解决铝镍废水 无法达标的难题。附图说明为让本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用 新型的具体实施方式作详细说明，其中图1是本技术一实施例的铝材表面处理废水的镍离子分离回收的原理性流 程图。图2是本技术一实施例的镍离子分离和回收装置示意图。具体实施方式图1是本技术一实施例的铝材表面处理废水的镍离子分离回收的原理性流 程图。参照图1所示，流程如下步骤Si，加入酸，将铝材表面处理废水的pH值调节至强酸性，pH值为2-2. 5，反应 一定时间。该步骤利用铝材表面处理常用的络合剂，例如柠檬酸、氨水、氟离子，大都在强 酸性条件下失去或减弱与金属离子络合的能力的特点，使络合态的金属镍和铝离子游离出来。步骤S2，在废水中加入适量铝离子(Al3+)，使其达到一定浓度。这样，可利用铝离 子与常用络合剂的络合稳定常数大于镍离子的特性，为铝与镍的置换创造条件。较佳地，铝离子的投加量应根据废水中被络合的镍离子确定。可以按照铝离子与 络合态的摩尔浓度比大于或等于1 1的比例确定。在实际情况中，需要根据不同的水质 确定投加量。由于络合剂含量比较难以确定，因此简化的做法可以按照铝离子和所有镍离子(包含络合和未络合)的摩尔浓度比大于或等于11的比例投加铝离子。步骤S3，加入碱，调节废水至弱酸性，pH值为5. 5-6. 5。在废水由强酸性向弱酸性 过渡的过程中，络合剂与充足的铝离子形成络合物，且剩余的非络合态的铝离子由于与镍 离子溶度积的差异(Al (OH)3的溶度积1. 3 X ΙΟ"33, Ni (OH)2的溶度积2. 0 X 10_15)，将形成氢 氧化铝沉淀，而镍离子则因浓度和络合能力小于铝离子，仍然以简单Ni2+状态保留于废水 之中。步骤S4，将氢氧化铝沉淀与废水分离。在较佳的实施例中，分离的氢氧化铝固体脱水后可进行额外的无害化处置。步骤S5，使用离子交换技术吸附保留在废水中的镍离子。经吸附的废水镍离子可达到排放标准。另一方面，离子交换树脂饱和后进行再生， 再生获得的镍浓缩液作为镍产品的生产原料，实现资源循环利用。图2是根据本技术一实施例的镍离子分离和回收装置示意图。该分离和回收 装置，包含废水池10、间歇式的化学反应器20、压滤机30、以及离子交换设备40。化学反应 器20上设有pH传感器21及pH仪表22，以及第一至第四加药机构23-26。废水池10与化 学反应器20间的管路上设有第一水泵51。化学反应器20与离子交换设备40间的管路上 设有第二水泵52。化学反应器20与压滤机30间的管路上设有污泥泵53。废水池10用来收集铝材表面处理废水。化学反应器连接废水池10，以引入铝材 表面处理废水。第一加药机构23，用以向化学反应器20内的废水加入酸A。第二加药机构 24用以向该化学反应器内的废水加入铝C。第三加药机构25用以向该化学反应器加入碱 B。第四加药机构沈用以向该化学反应器加入高分子絮凝剂D。在本技术的实施例中， 酸、碱既可以是固体，也可以是液体。铝既可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铝材表面处理废水的镍离子分离和回收装置，其特征在于，包括： 废水池，用以收集铝材表面处理废水； 化学反应器，连接该废水池，以引入该铝材表面处理废水； ｐＨ传感器，设于该化学反应器内； ｐＨ仪表，连接该ｐＨ传感器；第一加药机构，用以向该化学反应器内的废水加入酸，直至将铝材表面处理废水的ｐＨ值调节至２～２．５，从而使处于络合态的金属镍和铝离子游离出来； 第二加药机构，用以向该化学反应器内的废水加入铝，使废水中的铝离子的摩尔浓度和络合态镍离子的摩尔浓度之比大于或等于１； 第三加药机构，用以向该化学反应器加入碱，直至将废水的ｐＨ值调节至５．５～６．５，使络合剂与铝离子形成络合物，且非络合态的铝离子形成沉淀；以及 离子交换设备，连接该化学反应器，输入该化学反应器的废水，且使用离子交换技术吸附保留在废水中的镍离子。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王维平，潘宏杰，
申请(专利权)人：上海轻工业研究所有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31
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