废水中镍如何去除？

废水中镍的去除需根据其存在形态（游离态 Ni²⁺或络合态如 Ni (NH₃)₄²⁺）、浓度（低浓度＜10 mg/L，中高浓度＞50 mg/L）及水质条件（pH、共存离子）选择合适技术。以下是主流方法及应用解析：

化学沉淀法：Zui常用的低成本技术

1. 氢氧化物沉淀法

原理：通过调节 pH 至 9-11，使 Ni²⁺生成 Ni (OH)₂沉淀（Ksp=5.4×10⁻¹⁶）。

关键参数：

pH 控制：pH＜9 时沉淀不完全，pH＞11 时 Ni (OH)₂可能复溶。

共存离子：Fe³⁺、Al³⁺等易形成氢氧化物胶体，干扰沉淀效果，需先去除。

实际应用：

某电镀厂含镍废水（Ni²⁺浓度 80 mg/L），投加 NaOH 调 pH 至 10.5，沉淀后 Ni²⁺浓度降至 1.2 mg/L，再经聚合氯化铝（PAC）混凝沉淀，出水 Ni²⁺＜0.5 mg/L（GB 21900-2008 标准）。

优缺点：

优点：成本低（药剂费 0.3-0.5 元 / 吨水）、操作简单。

缺点：污泥量大（含水率 95% 以上），需后续脱水；对络合态镍去除效果差。

2. 硫化物沉淀法

原理：投加 Na₂S、NaHS 等硫化剂，生成 NiS 沉淀（Ksp=1.07×10⁻²¹），溶解度远低于氢氧化物。

优势场景：

处理络合态镍（如镍氨络离子）：硫化物可直接与 Ni²⁺结合，破络效果显著。

低 pH 条件：在 pH 5-7 时仍可沉淀，适用于酸性废水。

案例：某电子厂含镍氨废水（Ni²⁺ 25 mg/L），投加 Na₂S（过量 20%），控制 pH 8-9，Ni²⁺去除率 99%，出水浓度＜0.1 mg/L。

注意事项：

产生 H₂S 有毒气体，需配套尾气处理；

污泥含重金属硫化物，需按危险废物处置。

3. 螯合沉淀法

原理：使用含 - SH、-NH₂等基团的螯合剂（如 DTC 类），与 Ni²⁺形成稳定螯合物沉淀。

技术亮点：

高选择性：抗 Ca²⁺、Mg²⁺等干扰，适用于高盐废水；

深度处理：可将 Ni²⁺降至 0.05 mg/L 以下，满足《地表水环境质量标准》Ⅰ 类水要求。

应用案例：某锂电池废水（Ni²⁺ 15 mg/L，TDS 20000 mg/L），投加纳米级胺基羧酸螯合剂（用量 50 mg/L），pH 7-9 条件下反应 30 分钟，Ni²⁺去除率 99.9%，出水＜0.01 mg/L。

物理化学法：深度处理与资源回收

1. 离子交换法

原理：利用阳离子交换树脂（如磺酸基树脂）吸附 Ni²⁺，反应式：2R-SO₃H + Ni²⁺ → (R-SO₃)₂Ni + 2H⁺。

适用场景：

低浓度含镍废水（＜50 mg/L）的深度处理；

废水回用：树脂再生后可回收 Ni²⁺（如用 HCl 再生得到 NiCl₂溶液）。

典型案例：某电镀镍漂洗水（Ni²⁺ 30 mg/L），采用大孔强酸树脂处理，交换容量 15-20 mg/g 树脂，出水 Ni²⁺＜0.1 mg/L，树脂用 10% H2SO4 再生，NiSO4 溶液可回用于电镀槽。

局限性：

络合态镍易堵塞树脂孔道，需先破络；

再生废液需处理，否则造成二次污染。

2. 吸附法

吸附材料与性能：

材料类型 吸附容量 (mg/g) 优势场景 案例

活性炭 5-15 低浓度废水（＜10 mg/L） 某印染废水深度处理，出水 Ni²⁺＜0.5 mg/L

纳米 SiO₂@Fe₃O₄ 80-120 高浓度废水及磁性分离 磁分离后 Ni²⁺去除率 99.5%

生物炭（改性） 30-60 酸性废水（pH 3-5） 稻壳炭改性后处理电池废水

创新技术：

磁性纳米吸附剂：如 Fe₃O₄@壳聚糖，在外磁场下快速分离，吸附容量达 90 mg/g，适用于应急处理。

3. 膜分离法

技术类型：

反渗透（RO）：截留分子量＜200，Ni²⁺去除率＞99%，适用于废水回用，但浓水需进一步处理；

纳滤（NF）：截留分子量 200-1000，对 Ni²⁺去除率 80%-95%，能耗低于 RO。

应用案例：某镍冶炼厂废水（Ni²⁺ 50 mg/L），经 RO 处理后产水 Ni²⁺＜0.01 mg/L，可回用于工艺用水，浓水经蒸发结晶回收 NiSO4・6H2O。

新型技术：高效化与绿色化

1. 电化学还原法

原理：通过电解使 Ni²⁺在阴极还原为金属镍（Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni），可直接回收金属镍。

优势：

无化学药剂添加，污泥量少；

镍回收率＞99%，纯度达 99.9%，可直接出售。

案例：某电镀镍废水（Ni²⁺ 100 mg/L），采用钛基镀铂电极电解，电流密度 20 mA/cm²，电解 2 小时后 Ni²⁺降至 0.1 mg/L，阴极回收镍粉（纯度 99.8%）。

2. 生物处理法

技术路径：

微生物吸附：利用细菌（如芽孢杆菌）、藻类细胞壁的多糖、蛋白质与 Ni²⁺结合，吸附容量 5-20 mg/g 菌体。

生物沉淀：盐还原菌（SRB）代谢产生 S²⁻，与 Ni²⁺生成 NiS 沉淀，适用于低浓度废水（＜20 mg/L）。

应用场景：某矿山酸性废水（pH 4，Ni²⁺ 15 mg/L），经 SRB 生物反应器处理后，pH 升至 7.5，Ni²⁺＜0.5 mg/L，污泥可作为微生物肥料原料。

工艺选择与组合策略

1. 按浓度分级处理

高浓度废水（Ni²⁺＞50 mg/L）：

硫化物沉淀（或螯合沉淀）→ 混凝沉淀 → 活性炭吸附（或离子交换），目标：Ni²⁺＜0.5 mg/L。

低浓度废水（Ni²⁺＜10 mg/L）：

离子交换（或纳滤）→ 反渗透，目标：回用或零排放。

2. 络合态镍的特殊处理

破络工艺：

氧化破络：投加 H2O2+Fe²⁺（Fenton 法），或 ClO2 破坏络合剂（如 EDTA-Ni）；

电解破络：通过电化学氧化分解络合剂，释放 Ni²⁺后再沉淀。

案例：某电镀镍氨废水（Ni²⁺ 30 mg/L，NH3-N 100 mg/L），先用电解破络（电压 15 V，电解 1 小时），再投加 NaOH 调 pH 至 10，Ni²⁺去除率 99.6%。

成本与环保效益对比

发展趋势

纳米材料应用：如 MOFs（金属有机框架）吸附剂，比表面积＞1000 m²/g，吸附容量达 150 mg/g，且可重复使用 50 次以上。

智能化集成：开发 “在线监测 - 自动投加 - 磁分离” 一体化设备，如某撬装式纳米螯合处理装置，处理量 500 m³/d，全自动运行，药剂浪费减少 30%。

循环经济模式：将含镍污泥通过高温熔炼（1200℃）制备镍铁合金，或通过微生物浸出回收镍盐，实现 “污染治理 + 资源再生” 双重目标。

通过上述技术的合理选择与组合，可针对不同类型的含镍废水实现高效处理与资源回收，同时满足日益严格的环保标准（如 GB 21900-2008 中镍排放限值 0.5 mg/L，特定地区限值 0.1 mg/L）。