化学镀镍废液再生的电渗析法研究

摘要

以次磷酸盐为还原剂的化学镀镍技术因其各种优良的性能,在各个工业领域都得到了广泛的应用。但镀镍液在使用六七个周期后,副产物HPO32-会积累到很高的浓度,而且会产生亚磷酸镍沉淀,阻碍Ni-P合金层的沉积,使得镀速显著变慢；镀层粗糙并出现针孔等质量问题,甚至镀液还会自发分解而报废,这就造成了化学镀镍成本的升高,影响了化学镀镍技术的应用和发展。同时,随着化学镀镍技术应用范围和生产规模的不断扩大,如不加处理而直接排放,不仅会破坏生态平衡,污染环境,严重危害人类健康,也造成了极大的资源浪费。因此,研究化学镀镍废液的处理技术日益引起国内外广泛关注。
　　 目前,化学镀镍废液的处理主要有两个途径:(1)废液经过处理后排放或回收部分镍、磷后排放；(2)实现化学镀镍废液的净化再生。
　　 本课题从保护环境、节约资源的角度出发,根据化学镀镍废液本身的特点,用电渗析技术不但可以除去镀液中有害的HPO32-,还能去除多余的Na+和SO42-,理论上可以达到无限制延长镀液的寿命。一方面使其减少对环境的污染和对生态的破坏,另一方面化学镀镍废液中丰富的镍、磷资源,使其得到资源化利用,从而为化学镀镍废液的净化处理及资源化利用探索出一条切实可行的途径。
　　 根据国内的研究来看,用电渗析法对化学镀镍老化液的再生存在着一些问题,如对HPO32-的去除率过低；老化液中的有用组分的流失,造成二次污染及浪费;电渗析处理后的镀液只能达到新鲜镀液施镀后的第四周期；据国内报道电渗析处理后施镀只延长了17个周期左右,与国外差距甚远；等等。
　　 本课题在实验室范围内,采用自制电渗析装置进行净化化学镀镍废液的研究,使镀液再生。采用3种离子交换膜对广东某化学镀镍厂的废液进行电渗析再生处理,通过测定HPO32-的去除率,以及Ni2+和H2PO2-的损失率,确定其中一种离子交换膜在脱盐率及对HPO32-和H2PO2-的选择性方面更好。实验结果显示,异相膜对化学镀镍废液的离子选择性要优于均相膜。并以此种性能较好的离子交换膜进行试验,重点考察了几种工艺条件对各种离子去除率的影响,获取在本实验中适宜的操作条件。得出优化的工艺条件为:J=65mA／cm2,pH=4.5,v=1L／45s,其结果显示:阴离子HPO32-和H2PO2-的选择性不明显,造成了有用物质H2PO2-的大量流失。这种条件下镀液再生的成本会比较高昂,增加了浓缩液处理的难度。
　　 同时对再生镀液的性能也进行了测试,结果为:镀速10.56μm／h,硬度480HV,磷含量12％,所得镀层的表面形貌与新开缸镀液第三周期的镀层形貌基本相似,耐色变性与盐雾试验也符合其生产需求。