一种化学镀镍废水处理和回收装置

本发明涉及一种化学镀废水处理和回收装置。

背景技术：

化学镀也称无解电镀，是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。镍溶液是化学镀常用的溶液，化学镀镍具有优良的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀等综合物理性能，该项技术已经得到广泛应用。但由于化学镀镍废液中含有大量的金属镍，镍具有致癌、致敏的作用，同时又是一种昂贵的贵金属，因此必须对其彻底治理方能排放。

化学镀镍工艺中，为了保证镀液的稳定性、使用寿命和镀层质量，镀液中需加入大量络合剂、加速剂、稳定剂、光亮剂和ph值缓冲剂等。化学镀镍溶液中，应用的络合剂大多为有机酸，如柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、羟基乙酸、丁二酸和醋酸等。过量的络合物会与重金属离子发生反应产生稳定的螯合物，传统的重金属离子去除方法已经无法将其有效去除，致使含络合物重金属废水成为化学镀废水中的难点问题。

因此，如何进一步减少化学镀废水对环境的污染，已经成为这一领域急需解决的一个重大问题，并在一定程度上制约了该领域的发展。

技术实现要素：

本发明是要解决现有的重金属离子去除方法无法将镀液中的络合物重金属有效去除的技术问题，而提供一种化学镀镍废水处理和回收装置。

本发明的化学镀镍废水处理和回收装置是由电解池1、阳极板2、阴极板3、进水管4、出水管5、卡台6、循环水泵7、隔板8、上盖9和紫外灯管10组成；

所述的电解池1为长方体且顶部为敞口结构，在电解池1的内侧壁的上部固定一圈卡台6；电解池1的一个侧壁下部设置进水口1-1，电解池1的另一个侧壁的上部设置出水口1-2，出水口1-2低于卡台6，进水口1-1所在的侧壁与出水口1-2所在的侧壁为相对布置；所述的进水管4的出水端与进水口1-1连通，进水管4的进水端与循环水泵7的出水端连通，出水管5的进水端与出水口1-2连通，出水管5的出水端与循环水泵7的进水端连通；

所述的隔板8的下表面固定多个阳极板2和阴极板3，阳极板2和阴极板3的数量相等，阳极板2和阴极板3均为竖直设置且交错布置，阳极板2和阴极板3平行布置，阳极板2和阴极板3的结构和尺寸完全相同；所述的隔板8卡在卡台6上，阳极板2和阴极板3均位于电解池1中；隔板8与电解池1形成一个密闭腔体；与阳极板2和阴极板3连接的电线均穿过隔板8设置在隔板8的上方；所述的进水口1-1所在的电解池1的侧壁与阴极板3垂直布置；

所述的上盖9为底部敞口的长方体，上盖9两个相对的侧壁上各设置一个通孔9-1，紫外灯管10穿过两个通孔9-1设置在上盖9的内腔中；上盖9的一个侧壁上设置一个接电穿线孔9-2；所述的上盖9设置在电解池1的上方，通孔9-1所在的上盖9的侧壁与进水口1-1所在的电解池1的侧壁垂直，与阳极板2和阴极板3连接的电线从接电穿线孔9-2穿出与外部的电源连接。

本发明的化学镀镍废水处理和回收装置的使用方法如下：

将待处理的化学镀镍废水接到循环水泵7的进水口，通过循环水泵7加压使待处理的化学镀镍废水从进水口1-1进入电解池1中，朝出水口1-2的方向流入阳极板2和阴极板3的空隙中，最后从出水管5流出，再通过循环水泵7重新从进水管4流入电解池1中，如此循环操作，直至镍全部还原完成后通过出水口1-2排出。

本发明的装置在处理化学镀镍废水过程中的反应原理如下：

化学镀镍废水进入电解池1后，在流经阳极板2的时候，废水中的cl-会被阳极氧化成cl2，cl2进而水解成hocl/ocl^-，hocl/ocl^-在紫外灯管10的照射下，会生成羟基自由基和活性氯基团，其中阳极氧化、紫外光解、羟基自由基和活性氯基团都能破络，通过共同配合破络，极大增强了破络效果，络合态的镍在被破络后变成游离态的镍，游离镍在阴极板3的还原下变成镍单质，即可完成对化学镀镍废水中镍的回收。

本发明化学镀镍废水处理和回收装置具有以下有益效果：

1)本发明装置通过将电化学和光化学结合，使装置处理一体化，工艺简单，大大减少了废水处理设施的占地面积和工艺成本；

2)本发明装置通过阳极氧化、紫外光解和多种活性基团配合破络，大大提高了降解效果和速率；

3)本发明装置通过电化学和水解作用将废水中普遍存在的高浓度cl^-转化成次氯酸/次氯酸根，无需投加氧化剂和酸碱药剂，简化了处理工艺且降低了成本；

4)本发明装置将紫外灯管10置于上盖9中，不会与电解池1中的废水接触，从而避免了在紫外灯管10上产生污垢，降低了后期清理费用和发光效率受到的影响；

5)本发明装置将废水中的络合镍最后以单质的形式在阴极板3析出，方便收集、回收利用，避免了二次污染，完全符合“变废为宝、废物资源化”的原则，属于环境友好型的处理含镍离子的化学镀废水的工艺流程，符合我国当前的战略发展要求，极具推广应用价值。

附图说明

图1为具体实施方式一中电解池1和上盖9组合在一起的外观示意图；

图2为具体实施方式一中的电解池1的示意图；

图3为具体实施方式一中的电解池1、进水管4、出水管5、和循环水泵7组合后的俯视示意图；

图4为具体实施方式一中的电解池1和隔板8组合后的正视示意图；

图5为具体实施方式一中的上盖9和紫外灯管10组合后的正视示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式为一种化学镀镍废水处理和回收装置，如图1-图5所示，具体是由电解池1、阳极板2、阴极板3、进水管4、出水管5、卡台6、循环水泵7、隔板8、上盖9和紫外灯管10组成；

所述的电解池1为长方体且顶部为敞口结构，在电解池1的内侧壁的上部固定一圈卡台6；电解池1的一个侧壁下部设置进水口1-1，电解池1的另一个侧壁的上部设置出水口1-2，出水口1-2低于卡台6，进水口1-1所在的侧壁与出水口1-2所在的侧壁为相对布置；所述的进水管4的出水端与进水口1-1连通，进水管4的进水端与循环水泵7的出水端连通，出水管5的进水端与出水口1-2连通，出水管5的出水端与循环水泵7的进水端连通；

所述的隔板8的下表面固定多个阳极板2和阴极板3，阳极板2和阴极板3的数量相等，阳极板2和阴极板3均为竖直设置且交错布置，阳极板2和阴极板3平行布置，阳极板2和阴极板3的结构和尺寸完全相同；所述的隔板8卡在卡台6上，阳极板2和阴极板3均位于电解池1中；隔板8与电解池1形成一个密闭腔体；与阳极板2和阴极板3连接的电线均穿过隔板8设置在隔板8的上方；所述的进水口1-1所在的电解池1的侧壁与阴极板3垂直布置；

所述的上盖9为底部敞口的长方体，上盖9两个相对的侧壁上各设置一个通孔9-1，紫外灯管10穿过两个通孔9-1设置在上盖9的内腔中；上盖9的一个侧壁上设置一个接电穿线孔9-2；所述的上盖9设置在电解池1的上方，通孔9-1所在的上盖9的侧壁与进水口1-1所在的电解池1的侧壁垂直，与阳极板2和阴极板3连接的电线从接电穿线孔9-2穿出与外部的电源连接。

本实施方式的化学镀镍废水处理和回收装置的使用方法如下：

将待处理的化学镀镍废水接到循环水泵7的进水口，通过循环水泵7加压使待处理的化学镀镍废水从进水口1-1进入电解池1中，朝出水口1-2的方向流入阳极板2和阴极板3的空隙中，最后从出水管5流出，再通过循环水泵7重新从进水管4流入电解池1中，如此循环操作，直至镍全部还原完成后通过出水口1-2排出。

本实施方式的装置在处理化学镀镍废水过程中的反应原理如下：

化学镀镍废水进入电解池1后，在流经阳极板2的时候，废水中的cl-会被阳极氧化成cl2，cl2进而水解成hocl/ocl^-，hocl/ocl^-在紫外灯管10的照射下，会生成羟基自由基和活性氯基团，其中阳极氧化、紫外光解、羟基自由基和活性氯基团都能破络，通过共同配合破络，极大增强了破络效果，络合态的镍在被破络后变成游离态的镍，游离镍在阴极板3的还原下变成镍单质，即可完成对化学镀镍废水中镍的回收。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的电解池1的材质为亚克力玻璃。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述的上盖9的材质为亚克力玻璃。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的隔板8的材质为石英玻璃。其他与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：所述的阳极板2和阴极板3按单极并联方式交错布置。其他与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：所述的阳极板2为钛基钌铱电极。其他与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述的阴极板3为纯钛电极。其他与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是：所述的紫外灯管10的波长为254nm。其他与具体实施方式七相同。

用以下试验对本发明进行验证：

试验一：本试验为一种化学镀镍废水处理和回收装置，如图1-图5所示，具体是由电解池1、阳极板2、阴极板3、进水管4、出水管5、卡台6、循环水泵7、隔板8、上盖9和紫外灯管10组成；

所述的电解池1为长方体且顶部为敞口结构，在电解池1的内侧壁的上部固定一圈卡台6；电解池1的一个侧壁下部设置进水口1-1，电解池1的另一个侧壁的上部设置出水口1-2，出水口1-2低于卡台6，进水口1-1所在的侧壁与出水口1-2所在的侧壁为相对布置；所述的进水管4的出水端与进水口1-1连通，进水管4的进水端与循环水泵7的出水端连通，出水管5的进水端与出水口1-2连通，出水管5的出水端与循环水泵7的进水端连通；

所述的隔板8的下表面固定多个阳极板2和阴极板3，阳极板2和阴极板3的数量相等，阳极板2和阴极板3均为竖直设置且交错布置，阳极板2和阴极板3平行布置，阳极板2和阴极板3的结构和尺寸完全相同；所述的隔板8卡在卡台6上，阳极板2和阴极板3均位于电解池1中；隔板8与电解池1形成一个密闭腔体；与阳极板2和阴极板3连接的电线均穿过隔板8设置在隔板8的上方；所述的进水口1-1所在的电解池1的侧壁与阴极板3垂直布置；

所述的上盖9为底部敞口的长方体，上盖9两个相对的侧壁上各设置一个通孔9-1，紫外灯管10穿过两个通孔9-1设置在上盖9的内腔中；上盖9的一个侧壁上设置一个接电穿线孔9-2；所述的上盖9设置在电解池1的上方，通孔9-1所在的上盖9的侧壁与进水口1-1所在的电解池1的侧壁垂直，与阳极板2和阴极板3连接的电线从接电穿线孔9-2穿出与外部的电源连接；

所述的电解池1的材质为亚克力玻璃；所述的上盖9的材质为亚克力玻璃；所述的隔板8的材质为石英玻璃；所述的阳极板2和阴极板3按单极并联方式交错布置；所述的阳极板2为钛基钌铱电极；所述的阴极板3为纯钛电极；所述的紫外灯管10的波长为254nm。

本试验的化学镀镍废水处理和回收装置的使用方法如下：

将待处理的化学镀镍废水接到循环水泵7的进水口，通过循环水泵7加压使待处理的化学镀镍废水从进水口1-1进入电解池1中，朝出水口1-2的方向流入阳极板2和阴极板3的空隙中，最后从出水管5流出，再通过循环水泵7重新从进水管4流入电解池1中，如此循环操作，直至镍全部还原完成后通过出水口1-2排出。

本试验的装置在处理化学镀镍废水过程中的反应原理如下：

化学镀镍废水进入电解池1后，在流经阳极板2的时候，废水中的cl-会被阳极氧化成cl2，cl2进而水解成hocl/ocl^-，hocl/ocl^-在紫外灯管10的照射下，会生成羟基自由基和活性氯基团，其中阳极氧化、紫外光解、羟基自由基和活性氯基团都能破络，通过共同配合破络，极大增强了破络效果，络合态的镍在被破络后变成游离态的镍，游离镍在阴极板3的还原下变成镍单质，即可完成对化学镀镍废水中镍的回收。

本试验的化学镀镍废水处理和回收装置具有以下有益效果：

1)本试验装置通过将电化学和光化学结合，使装置处理一体化，工艺简单，大大减少了废水处理设施的占地面积和工艺成本；

2)本试验装置通过阳极氧化、紫外光解和多种活性基团配合破络，大大提高了降解效果和速率；

3)本试验装置通过电化学和水解作用将废水中普遍存在的高浓度cl^-转化成次氯酸/次氯酸根，无需投加氧化剂和酸碱药剂，简化了处理工艺且降低了成本；

4)本试验装置将紫外灯管10置于上盖9中，不会与电解池1中的废水接触，从而避免了在紫外灯管10上产生污垢，降低了后期清理费用和发光效率受到的影响；

5)本试验装置将废水中的络合镍最后以单质的形式在阴极板3析出，方便收集、回收利用，避免了二次污染，完全符合“变废为宝、废物资源化”的原则，属于环境友好型的处理含镍离子的化学镀废水的工艺流程，符合我国当前的战略发展要求，极具推广应用价值。

用本试验的装置进行化学镀镍废水的处理，运行2h，处理前后废水的数据如表1所示：

表1