羧酸离子交换纤维对含镍/铜电镀废水的资源化处理

摘要

电镀行业每年都会产生大量镍、铜废水，不仅造成资源的浪费，而且污染环境。目前市场上金属镍和铜的价格很高，所以亟需找到一种既能使废水达标排放又能回收废水中镍和铜的方法，实现环保和经济的双赢。
　　实际镍/铜废水中多含Ca2+、Mg2+，在对其治理的过程中，它们不仅使洗脱液中Ni2+/Cu2+纯度降低，也使吸附材料的交换容量受到一定影响。本文在实验室前期研究基础上，利用PAN基羧酸离子交换纤维为吸附剂，首先比较了羧酸纤维对Ni2+、Cu2+、Ca2+、Mg2+四种金属离子的吸附性能，然后通过静态和柱式动态实验系统研究了该纤维对镍/铜的吸附与解吸选择性能，采用多柱串联、饱和吸附、循环浓缩的工艺方法完成了对含Ni2+或Cu2+电镀废水的资源化治理研究，并进行了处理含铜废水的中试放大实验。
　　研究结果表明:(1)对于单组份溶液，羧酸纤维对四种金属离子的吸附量都均超过2mmol/g;对于混合离子体系的溶液，羧酸纤维对镍/铜的吸附选择性大于钙镁离子，延长吸附时间有利于提高纤维对镍/铜的吸附容量。解吸过程中，纤维对几种离子的选择性并不明显，在此过程中难以将几种离子分离开来。
　　(2)洗脱时流速对消耗洗脱剂的总量影响明显，并且洗脱剂经一次使用后，其利用率低，浓缩循环的方法可以成倍的提高洗脱液中镍/铜离子的浓度，增大洗脱剂的有效利用率。多柱串联显著提高了废水的总处理量，n柱串联的总处理量明显大于同样条件下单柱处理量的n倍，增加串联的吸附柱的数目，单位时间的处理量也成倍增大。
　　(3)PAN基弱酸离子交换纤维对Ni2+、Cu2+离子具有吸附速度快(1.85～5mL/g·min)、交换容量高(饱和吸附量高达110～150mg/g)、选择性能好，纤维在多柱串联工艺下吸附饱和后，以2mol/L硫酸为洗脱剂，得到的回收液中镍、铜浓度高(分别达45.2g/L、39.2g/L)，钙、镁杂离子浓度小（≤400mg/L），得到的洗脱液镍/铜离子的浓缩倍数大于700倍。
　　(4)工厂放大实验结果表明，羧酸纤维对工业含铜废水具有良好的处理效果，经处理的废水不仅能够达标排放，同时回收得到的洗脱液浓度和纯度都较高，用10％的盐酸作为洗脱剂，回收得到的溶液中铜离子的浓度高达36.0g/L，钙镁离子的浓度均小于5％。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 离子交换纤维

1．1．1 离子交换纤维的发展

1．1．2 离子交换纤维的分类

1．1．3 常用离子交换纤维的骨架材料

1．1．4 离子交换纤维的应用

1．2 电镀废水的来源、分类及危害

1．2．1 电镀废水的来源及分类

1．2．2 电镀废水的危害

1．3 目前处理电镀废水的主要方法及现状

1．3．1 化学法处理电镀废水

1．3．2 物理法处理电镀废水

1．3．3 物理化学法处理电镀废水

1．3．4 生物法处理电镀废水

1．3．5 复合工艺处理电镀废水

1．4 本课题研究的目的意义和内容

1．4．1 本课题研究的目的和意义

1．4．2 本课题的研究内容

2 羧酸纤维对自配含镍／铜废水的吸附解吸性能的研究

2．1 引言

2．2 离子交换法处理电镀废水的基本原理

2．3 实验原料、试剂

2．4 金属离子的测定方法

2．4．1 镍离子的测定方法

2．4．2 铜离子的测定方法

2．4．3 钙镁离子的测定方法

2．5 静态实验

2．5．1 羧酸纤维对单组份Cu2+、Ni2+、Ca2+、Mg2+的吸附性能的比较

2．5．2 Ca2+、Mg2+对Cu2+、Ni2+的吸附选择性的影响

2．5．3 吸附时间对Cu2+、Ni2+的吸附选择性的影响

2．6 柱式动态吸附选择性的研究

2．7 不同材料的吸附性能对比

2．8 柱式解吸选择性的研究

2．9 柱解吸条件的研究

2．10 结果与讨论

2．10．1羧酸纤维的外观形貌

2．10．2 羧酸纤维在单组份溶液中的静态吸附性能比较

2．10．3 Ca2+、Mg2+离子对弱酸纤维吸附性能的影响

2．10．4 吸附时间对镍／铜离子吸附选择性的影响

2．10．5 柱式动态吸附选择性

2．10．6 不同离子交换材料的吸附性能对比

2．10．7 柱解吸选择性的研究

2．10．8 柱解吸条件的优化

2．11 小结

3 动态吸附再生工艺对实际含镍／铜废水的资源化处理

3．1 引言

3．2 动态吸附再生工艺处理实际含镍／铜电镀废水

3．2．1 实验原料、试剂及仪器

3．2．2 实验部分

3．2．3 结果与讨论

3．3 处理含铜废水的工厂中试放大试验

3．3．1 实验材料、试剂及仪器

3．3．2 实验部分

3．3．3 结果与讨论

3．4 小结

4 结论与展望

4．1 结论

4．2 创新点

4．3 不足与展望

参考文献

个人简历、硕士期间学术论文与研究成果

致谢