含镍废液中镍的萃取及综合利用学院： 专业： 姓名： 学号：含镍废液中镍的萃取及综合利用摘 要:利用二-(2-乙基己基)磷酸作为萃取剂萃取含镍废液中的镍，萃余液用硫酸反萃取，生产工业级硫酸镍，达到治理环境，废物利用的目的关键词：镍；废水处理；萃取；P204；硫酸镍1.概述镍位于元素周期表中第VIII族，是金属元素钴族中的一个元素，原子序数为28，原子量为58.69，密度为8.9g/cm3，熔点为1455°C镍在常温常压下是银白色的金属，质地坚硬，耐磨擦，有可塑性，是热和电的良导体镍不溶于水，易溶于稀硝酸、盐酸和硫酸溶液，不溶于氨水溶液镍能与很多有机配位基形成稳定的化合物，又能与自然界中的无机配位基形成化合物，在厌氧微生物存在的条件下，硫化物可制约镍的可溶性在正常条件下，镍一般以0价和二价氧化状态存在，但这并非属一般情况在水溶液中，一价、三价、四价的镍很不稳定镍在化学性质和生物化学性质方面与铁、钴元素十分相似它可以置换其他活性位上的重金属，尤其是可以与起辅酶作用的金属发生置换反应，致使有机金属化合物的活性减弱镍是一种相当丰富的元素，在地壳中约占0.018%，排第三位镍主要存在于火成岩中，其含量接近100ppm。
镍普遍存在于自然环境中在各类岩石中，镍的含量变化相当大，镍矿主要发育在砖红壤区，镍的氧化物矿的采掘方法大多为露天开采，镍的硫化物矿都采用地下采掘，矿体中主要是硫化物和砷化物与其它微量元素一样，土壤中固体状态的镍可以以多种化学形态存在，可存在于交换位，吸附位上，也可吸持在铁铝氧化物上，也可固定在粘土矿物的晶格里，有时还可以固定在有机残留物的微生物内土壤中水溶液状态的镍可以以无机状态存在，也可与有机配位基或无机配位基合成络合物目前，一般采用不同的合适的化学试剂以连续提取的方法，从化学的角度来区分固态金属的形态[3] 镍普遍存在于土壤环境中，因而镍是植物组织的正常组分1965年Vanselow报道，野生植物和自然植被中镍的含量范围是0.05~5.0ppm（干燥组分中）美国的Connor等人在1975年报道，美国2000个野生植物及自然植被中镍的浓度均值大约在0.20~4.5ppm1979年Cottenie等人报道，正常生长的植物中镍的浓度范围从微量至8ppm左右有关镍对高等植物的生物功能缺乏全面的研究和结论，但人们已经发现，适量的镍有利于植物的生长某些松树最佳生长条件似乎需要镍；某些“累积镍”的Alyssum类植物液需要镍。
种种实例表明，尽管人们在镍对植物的生物功能方面尚没有得出明确的结论，但适量的镍在植物生长中所起的作用已为人们所肯定通常，植物组织中镍的浓度超过50ppm时（干燥组分重量），植物会受到过剩镍的损害，并出现中毒症状植物对镍元素的敏感度是相对分散的有人报道，在营养液中植物镍的中毒含量范围从低于1ppm到高于300ppm不等，主要取决于植物类型由镍的过剩引发的毒性反应主要由两部分组成：①因缺铁引起的褪绿病；②金属本身特有的反应典型症状是叶片发黄后出现植物叶片坏死，其他症状是阻碍植物的发芽和抑制根茎的生长，部分植物畸形，出现异常斑点最严重的也可导致整株坏死目前已经确认镍是致癌物质，镍污染的环境对人体健康可造成危害，当镍通过生物链进入人体后有可能在动物身上引起肿瘤，肺部可逐渐硬化此外，皮肤接触铜、镍还可引起皮肤过敏和溃疡等症状，在接触高浓度铜、镍化合物时可发生皮肤坏死镍矿石燃料燃烧排放的镍可能引起环境中镍的重新分布，因此，在研究土壤中镍元素时，对工业排放的镍应引起足够的重视镍是贵重的有色金属，其良好的韧性和延展性，高度磨光和好的耐腐蚀性能，足够的机械强度，使它成为重要的战略原料纯镍可用于镀镍，以对金属和非金属表面进行装饰、防护及获取某些新性能等；镍盐有优良的导电性，用于电镀时的电解质；镍粉可作为延性相增韧陶瓷，综合陶瓷与金属两种材料的优异特性于一体，充分发挥材料特性；镍基高温合金是飞机喷气发动机涡轮盘、叶片及其它构件不可或缺的材料，是Ni-Cd、Ni-H电池、硬质合金的重要原料，是奥氏体不锈钢、超高强度结构钢的重要组元，也是电沉积、化学镀镍以及常规镍合金电镀的重要原料。
镍不仅以金属态大量使用，而且以化合物态广泛应用于国民经济的各个领域镍和铬一样,也是一种致癌物质我国工业卫生设计标准规定:地面水中镍的最高允许浓度为0.5m g·L-1;生活饮用水中0.1 m g·L-1含镍废水的治理已得到人们的普遍重视,各种治理方法应运而生,目前常用的有离子交换法,活性炭吸附法,电解法,化学沉淀法前两种处理效果好,但价格昂贵,后两种方法出水水质较差,还有二次污染问题本文采用腐植酸树脂处理含镍废水,具有原料来源广,制作工艺简单,价格低廉,净化效果好,不产生二次污染等优点电镀是利用电化学的方法对金属和非金属表面进行装饰、防护及获取某些新性能的一种工艺过程电镀行业中，常用的镀种有镀镍、镀铜、镀铬、镀锌、镀镉、镀铅、镀银、镀金和镀锡，其中镀锌占45%~50%，镀铜、镍、铬占30%，其他约占20%电镀工业已经成为我国重要的加工行业之一，在国民经济中占有举足轻重的地位约60%~65%的电镀企业分布在机器制造工业、轻工业和电子工业，其余主要分布在航空、航天及仪器仪表工业据粗略估计，全国现有15000家电镀生产厂，年生产能力达到3×108m2以上的电镀面积，但企业规模普遍偏小，技术水平低，而且设备较为陈旧，生产过程中产生大量的电镀废水以及电镀污泥。
此外，与国外领先水平相比，我国电镀企业也存在物耗高，效率低的特点，镀铜、镍的物料利用率的国际平均水平为90%，而国内平均水平仅为65%~75%，远远低于国外平均水平，电镀工业水耗方面，国外为0.08t/m2镀件，而国内先进水和平均水平分别为0.8 t/m2和3 t/m2，都大大超过国外平均水平电镀废水由于水质复杂，涉及到各种重金属离子，毒性较大，有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人类危害极大，因此，必须经过化学方法处理消除污染，并通过精密过滤彻底去除污染因子目前，电镀废水治理己开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段，资源回收利用和闭路循环是发展的主流方向对含不同金属离子的电镀废水有不同的处理方法，有化学沉淀法、化学还原法、铁氧体法、电解法、吸附法、膜分离法和离子交换处理法化学法处理是最为经济、简单而有效的方法在化学法中，化学沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法，它是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉淀法和硫化物沉淀法等；按照使用沉淀剂的不同也可分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、铬酸盐沉淀法等由于氢氧化物沉淀法采用的沉淀剂来源甚广，价格较低，且操作简单，因而在生产实践中应用广泛。
在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离化学沉淀法处理后形成的沉淀物称之为电镀污泥，属于典型的危险固体废弃物它本身含有难以降解的有害重金属，如果不加处理任意堆放或处置不当将造成更为严重和长远的二次污染，对人体和生态环境造成影响我国电镀废弃物堆放场附近的地下水污染最为突出，2005年的统计显示，全国城市水域受污染率已高达90%以上，不少城市已很难找到合格水源地，珠江三角洲和长江三角洲已出现了因水体污染而导致的水质型缺水，而且深圳地区每年从以含铜、镍、锌等多组分混合污泥为主的电镀污泥中流失的各类重金属达几千吨以上我国电镀行业每年排放约4亿吨含重金属废水、5×104t的电镀污泥和3×107m3酸性气体尽管污泥的总量比废水小很多，但要处理好污泥却比处理废水还难近年来，我国不少单位在电镀污泥的综合利用、化害为利、变废为宝方面做了大量的工作，取得了可喜的进展但我国电镀污泥的综合利用技术还不成熟，目前还处于探索阶段从电镀污泥的排放量、污泥的危害性和为保持电镀产业本身的持续发展的角度看，进行电镀污泥治理技术的研究，对于提高电镀污泥治理效果、降低治理投资、降低运行费用以及提高环境治理水平、促进电镀工业的发展都具有非常重要的实际意义。
因此，必须对电镀污泥进行科学、安全的处置，以达到保护环境、充分利用资源的目的，实现资源的回收利用电镀污泥来自于电镀废水的处理过程它具有易积累、不稳定、易流失等特点，如不加以妥善处理，任意堆放，则将引起严重的二次污染目前还没有一个科学安全的处置电镀污泥的方法，大部分电镀污泥仍只是进行简单的土地填埋，甚至随意堆放，对环境造成了严重污染其直接后果是污泥中的铜、镍、锌和铬等重金属在雨水淋溶作用下，将沿着污泥→土壤→农作物→人体的路径迁移，引起地表水、土壤、地下水的再生污染，危及生物链并造成严重的危害目前，电镀污泥的固化/稳定化研究主要集中在固化块体稳定化过程的机理和微观机制等方面固化/稳定化技术是固体废物无害化处理的一项重要技术，主要包括：水泥固化、石灰固化、热塑性固化、熔融固化、自胶结固化灯常用的固化剂有水泥、沥青、玻璃、水玻璃等在电镀污泥中加入固化剂，同污泥加以混合进行固化，使污泥内有害物质封闭在固化体内不被浸出，以此达到消除污染的目的水泥固化是最常用的固化技术Roy等人以普通硅酸盐水泥作为固化剂，系统地研究了含铜电镀污泥与干扰物质硝酸铜的加入对水泥水化产物长期变化行为的影响，发现硝酸铜与含铜电镀污泥对水泥水化产物的结晶性、孔隙度、重金属的形态及pH等微量化学和微观结构特征。
在化学镀镍废液中，镍以络合阴离子形式存在如N、(eN蜻、Ni(cit尹一等，可选用阴离子交换树脂治理，饱和树脂用NaoH洗脱据报道，用AmberelitexRA-400，AN-31和D751等牌号的阴离子交换树脂效果不错但总的说来，此类树脂交换率不大，且处理液中有机物含量几乎不变，仍需化学氧化处理，以降低coD和BOD值所以，工业上普遍采用先氧化破络后，使Ni以Ni2+的形式存在于溶液中，再选用如110、n151、Dz52，美国的AmbereliteIRe-84、法国ouolitee-433、Duolite-464等弱酸性阳离子交换树脂回收Ni，用HZSo;洗脱，Na0H再生此方法的缺点是树脂易被氧化和污染所以，合成抗氧化和抗有机物污染的树脂显得尤为重要随着高分子学科的发展、各种新型树脂应运而生，如赘合树脂，此类树脂与金属离子有极强的结合力交换率很高在国内，D751鳌合树脂是很有前途的Ni2+交换树脂据文献报道，D751:Ni升>Fe肚>cu升>zn2+>co2+>Mn >ca2+Mg>N但这类树脂的洗脱率不高，研究和开发高效的洗脱剂是推广应用的关键所在化学镀镍废水中除有高含量的镍以外，还含有大量的络合剂、稳定剂，这些有机物是C0D和BOD及氮的生成物。
从环境保护及贵重金属的回收方面考虑，化学镀镍废液处理显得尤为重要，越来越引起了科技工作者的关注鉴于这方面较全面的资料不多，本文较详细的评述了近年来国内外有关化学镀镍废水的处理方法及回收手段，并提出了废液处理中存在的问题和今后研究的方向2.研究方法评述2.1化学沉淀法化学沉淀处理是传统而实用的方法，通过向废液中投加如氢氧化物、碳酸盐、硫化物、氨基甲酸盐、苯甲酸盐等沉淀剂、使镍或其它金属离子以沉淀的形式除去但由于废液中的镍以络合物的形式存在，要沉降镍需大量的沉淀剂，且滤液中镍的含量仍然很高，COD和BOD也达不到排放的要求因此，只有把干扰反应过程的络合物及其它有机物基本上除去或破坏后，金属离子才会大量沉淀通常采用氧化法破络据报道，用高锰酸钾、双氧水、次氯酸钠及臭氧、氧气等对废液进行化学氧化，都是有效的预处理方法在加热氧化的同时，添加CaC12月桂酸盐、抗坏血酸等物质有助于提高镍的去除率此外，采用次磷酸钠来破坏化学镀液中的络合物，也是有效的预处理方法一般化学处理的问题在于达不到深度处理的。