隨著工業(yè)發(fā)展，金屬鎳已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中的一種常見金屬，其領(lǐng)域主要含有電子產(chǎn)業(yè)、航空航天、機(jī)械制造、輕工業(yè)等方面。在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)存在鎳離子泄露或者跟隨工業(yè)廢水排出，其中大部分的企業(yè)都沒有把污水經(jīng)過物理或者化學(xué)等方法處理，導(dǎo)致重金屬鎳在排出的廢水中跟隨水流流到各個(gè)地方，并經(jīng)過長(zhǎng)期的時(shí)間積累，將會(huì)在生物體內(nèi)富集造成健康損害?，F(xiàn)在環(huán)保行業(yè)處理含Ni2+工業(yè)廢水的幾種常見化學(xué)方法有：化學(xué)沉淀法、電解還原法、催化還原法、化學(xué)還原法和離子交換法等。其中，化學(xué)沉淀法在現(xiàn)在的處理情況下，一般的方法都是加入堿或者堿性鹽，產(chǎn)生Ni(OH)2沉淀下來，耗費(fèi)的成本低，但在處理沉淀的含Ni2+絡(luò)合物中沉淀不完全，同時(shí)吸附劑的價(jià)格不菲、吸收量不大。本文通過研究Ca(OH)2和一些銅試劑的結(jié)合，使得在處理含鎳絡(luò)合物的工業(yè)廢水效果更好，為處理含Ni2+的工業(yè)廢水提供了高效便捷的方法。
1、實(shí)驗(yàn)
1.1 實(shí)驗(yàn)背景
在工業(yè)廢水中常含有如檸檬酸鹽等特性很強(qiáng)的絡(luò)合劑，使得加入堿或者堿性鹽不能夠完全使得Ni2+與堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使其沉淀下來，廢水中仍然還有較多的鎳元素。前幾年以來，利用沉淀法去除工業(yè)廢水中絡(luò)合鎳化合物的研究越來越多，例如利用Na2CO3作為沉淀試劑去除含重金屬鎳的工業(yè)廢水，通過調(diào)節(jié)pH值和溫度高低來破壞工業(yè)廢水中絡(luò)合鎳化合物。為了改進(jìn)常規(guī)的方法，本文以含鎳離子的工業(yè)廢水來研究，加入Ca(OH)2和一些銅試劑，使得Ca(OH)2的Ca2+與檸檬酸根離子等絡(luò)合試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得絡(luò)合試劑中的Ni2+被置換出來。因此，Ni2+與OH-發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生Ni(OH)2，靜置后會(huì)沉淀在水底，使得廢水中的鎳元素基本被去除。然后再用銅試劑與Ni2+的結(jié)合性進(jìn)一步去除工業(yè)廢水中剩下的鎳元素。
1.2 實(shí)驗(yàn)過程
本文通過搭建一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行含鎳離子的工業(yè)廢水處理實(shí)驗(yàn)，其主要的流程如圖1所示。首先，往大燒杯里面緩緩注入含Ni2+的工業(yè)廢水，體積約為燒杯容積的三分之二，然后利用鑷子或者紙條往大燒杯中加入白色粉末狀固體Ca(OH)2，用玻璃棒攪拌均勻，使得工業(yè)廢水中的酸堿度pH約為12。此時(shí)，粉末狀固體的Ca(OH)2進(jìn)入水中形成Ca2+和OH-，Ca2+進(jìn)一步與工業(yè)廢水中的絡(luò)合劑形成鈣鹽沉淀于水中，鎳元素被置換出來成為了Ni2+，Ni2+也進(jìn)一步地與廢水中的OH-結(jié)合形成Ni(OH)2沉淀物。
往含Ni2+的工業(yè)廢水中加入適量的PAM絮凝劑，用玻璃棒充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后靜置30分鐘，使Ca2+和Ni2+的沉淀物完全沉淀到燒杯的底部。
滴取廢水中的上層清液到鎳測(cè)試包上，若工業(yè)廢水中上層清液Ni2+的含量低于0.5mg/L，那么將上層清液泵到pH調(diào)節(jié)燒杯中，加入20%的H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH值7左右就可排放到室外環(huán)境中；若工業(yè)廢水中上層清液Ni2+的含量高于0.5mg/L，那么將上層清液同樣泵到另一個(gè)同樣大小的燒杯中，加入20%的H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH值7左右，再加入適量的銅試劑與溶液中的Ni2+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。經(jīng)過剛才的化學(xué)沉淀后，再向清液中加入適量的PAM絮凝劑，用玻璃棒充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后靜置30分鐘，使清液中的剩余Ni2+的沉淀物完全沉淀到燒杯的底部。
繼續(xù)從加入銅試劑處理過的清液中滴取適量的溶液到鎳測(cè)試包上，若處理過的上層清液中Ni2+的含量低于0.5mg/L，那么將處理過的上層清液泵到pH調(diào)節(jié)燒杯中，加入20%的H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH值7左右就可排放到室外環(huán)境中；否則再加銅試劑繼續(xù)上述的操作步驟。
1.3 結(jié)果分析
經(jīng)過查閱資料可知，隨著pH的增大，工業(yè)廢水中的鎳離子的濃度也會(huì)隨著減小，但當(dāng)pH值到達(dá)11的時(shí)候，Ni2+濃度會(huì)趨于平穩(wěn)。其原因可能為工業(yè)廢水的pH值大于11的時(shí)候，Ni2+與絡(luò)合試劑發(fā)生了絡(luò)合。因此，本文通過加入Ca(OH)2固體使得工業(yè)廢水的pH值迅速上升到12左右，Ca2+與絡(luò)合試劑發(fā)生化學(xué)沉淀，使得Ni2+游離出來與氫氧根離子發(fā)生化學(xué)沉淀。
通過加入的銅試劑與工業(yè)廢水中的鎳的質(zhì)量比值作為數(shù)據(jù)，取第一次獲得上清液的實(shí)驗(yàn)開始，記錄經(jīng)過處理后的Ni2+濃度的大小。以質(zhì)量比(m銅試劑：m鎳)為橫坐標(biāo)，以鎳離子濃度大小為縱坐標(biāo)畫折線圖如圖2所示：
根據(jù)折線圖可以看出，當(dāng)銅試劑的含量比率等于7的時(shí)候，工業(yè)廢水中的Ni2+濃度為波谷，其化學(xué)反應(yīng)離子方程式如下：
由離子方程式可以看到，當(dāng)鎳離子與銅試劑完全沉淀的時(shí)候，其理論質(zhì)量比約為：296/58=5.1。但圖中可以看到，在銅試劑與鎳的質(zhì)量比為5.1左右的時(shí)候，Ni2+濃度還在繼續(xù)下降，原因?yàn)楣I(yè)廢水會(huì)存在著離子的化學(xué)反應(yīng)，因此需要把其質(zhì)量比提高到約為7的時(shí)候才使得工業(yè)廢水里的Ni2+濃度降到最低，符合環(huán)保部門規(guī)定的排放含Ni2+工業(yè)廢水的標(biāo)準(zhǔn)。
2、結(jié)語(yǔ)
含重金屬Ni2+的工業(yè)廢水對(duì)人體危害很多，在廢水中根據(jù)不同的pH值與絡(luò)合試劑絡(luò)合，目前去除鎳元素的方法效率不高、沉淀率一般。本文通過向工業(yè)廢水中加入Ca(OH)2來調(diào)節(jié)工業(yè)廢水的pH值為12的時(shí)候，能夠大量置換出Ni2+，使得產(chǎn)生Ni(OH)2沉淀，大幅度減低Ni元素在工業(yè)廢水中的含量。此后再加入銅試劑來盡可能再降低工業(yè)廢水中剩余的Ni元素。通過實(shí)驗(yàn)研究分析，該方法科學(xué)可行，并且對(duì)工業(yè)廢水中的Ni含量去除率高，為處理含鎳廢水提供了方法依據(jù)。( >
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