含鎳、鉻廢水大多來源于電鍍行業(yè)，在電鍍鎳的酸洗過程中會(huì)產(chǎn)生大量的含鎳廢水。鎳是一種可致癌的重金屬，我國(guó)將鎳、鉻列入第一類污染物。此外，鎳也是一種寶貴的金屬資源。如果不加處理直接排放，不但會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，還會(huì)造成鎳資源的浪費(fèi)。
因此，含鎳、鉻廢水的處理已引起人們的廣泛關(guān)注。目前，常用的處理含鎳廢水的方法有：化學(xué)沉淀法、離子交換法、吸附法、電滲析法、蒸發(fā)濃縮法及反滲透法等，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用的范圍，但主要問題在于需有后續(xù)處理工藝使其最終無害化。本著綜合利用的目的，筆者采用鐵氧體法處理含鎳和鉻廢水，并對(duì)其處理效果及工藝條件的選擇進(jìn)行了研究。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1．1 廢水的來源及基本性質(zhì)
實(shí)驗(yàn)用廢水來自常州某企業(yè)電鍍鎳生產(chǎn)線。廢水主要水質(zhì)如下：pH值4．7，Ni2+濃度為2205mg•L-1，Cr6+濃度為260mg•L-1廢水顏色呈綠色。
1．2 實(shí)驗(yàn)方法
1．2．1 補(bǔ)充鐵源水熱合成復(fù)合鐵氧體實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)取一定量含鎳、鉻電鍍廢水，投加一定量FeSO4•7H2O攪拌，以NaOH作為沉淀劑，將溶液的pH值調(diào)至堿性，先置于圓底燒瓶中，在水浴鍋(國(guó)華電器有限公司)中加熱，以450r•min-1的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，在反應(yīng)時(shí)間為10min～2h，在一定溫度下進(jìn)行復(fù)合鐵氧體水熱合成反應(yīng)。反應(yīng)過后將圓底燒瓶?jī)?nèi)的溶液采用過濾進(jìn)行固液分離。采用原子吸收分光光度法(日本、島津AA一7000)測(cè)定濾液中的鎳和鉻含量，將固液分離后的濾餅用蒸餾水反復(fù)清洗，然后于110℃下烘干，進(jìn)行回收。
1．2．2 復(fù)合鐵氧體的浸出毒性實(shí)驗(yàn)
稱取定量的濾餅粉末，置于具塞三角瓶中，根據(jù)其含水率，按照液固比為10：1(L•kg-1)計(jì)算出所需要浸提劑的體積，加入浸提劑(將質(zhì)量比為2：1的濃硫酸和濃硝酸混合液2d加入到1000mL的蒸餾水中，固定在恒溫震蕩裝置上，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為30r•min-1，于25℃下震蕩20h，反應(yīng)后抽濾，取濾液，測(cè)其鎳和鉻含量。
2、結(jié)果與討論
2．1 鐵鹽投加量的影響
一般而言，鐵鹽投量越大，越有利于鐵氧體的生成。考慮到試劑成本、運(yùn)行費(fèi)用和排放標(biāo)準(zhǔn)等諸多因素，尋求最適合鐵鹽投加量。
取100mL廢水，控制反應(yīng)溫度60℃，反應(yīng)時(shí)間30min，反應(yīng)pH值為9，投加不同量FeSO4•7H2O進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果見表1。
由表1可以看出，隨著FeSO4•7H2O投加量的增加，廢水中鎳和鉻含量逐漸降低，鎳在投加量為25g時(shí)達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)以下。鉻在投加量為15g時(shí)達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)以下。這是因?yàn)樵谛纬设F氧體的過程中重金屬離子是通過吸附包裹夾帶等作用取代鐵氧體晶格中Fe2+或Fe3+的位置形成復(fù)合鐵氧體，因此，加料摩爾比越大，重金屬離子進(jìn)入晶格的能力越強(qiáng)，越有利于形成鐵氧體和提高重金屬離子的去除效果�？紤]到處理過程中投藥量的成本，選擇FeSO4•7H2O投加量為25g。
2．2 反應(yīng)時(shí)間的影響
固定FeSO4•7H2O投加量為25g，溫度60℃，反應(yīng)pH值為9，研究不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)水中Ni2+和Cr6+，離子含量的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。
由表2可知，隨著反應(yīng)時(shí)間的提高，鎳和鉻含量逐漸降低，在30min鎳和鉻含量都達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。其主要原因可能是在反應(yīng)前期，前驅(qū)物具有較大的擴(kuò)散遷移系數(shù)，在30min時(shí)基本能夠反應(yīng)完全，而隨著鐵氧體晶粒的生長(zhǎng)，磁性顆粒的增多，晶粒中離子受到晶體場(chǎng)力的作用，難以擴(kuò)散遷移，導(dǎo)致后期反應(yīng)速度趨緩。為此選擇反應(yīng)時(shí)間為4h。所以30min為本實(shí)驗(yàn)的最佳反應(yīng)時(shí)間。
2．3 反應(yīng)溫度的影響
固定FeSO4•7H2O投加量為25g，反應(yīng)時(shí)間為30min，反應(yīng)pH值為9，研究不同反應(yīng)溫度對(duì)水中Ni2+和Cr6+，含量的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。
由表3可知，可以看出隨著反應(yīng)溫度的提高，鎳與鉻含量逐漸降低，原因可能是：在較低溫度下，離子沒有足夠的活化擴(kuò)散遷移能，形成鐵氧體過程緩慢，隨著反應(yīng)溫度的增加，活化能逐漸提高。反應(yīng)也更徹底。據(jù)此選擇反應(yīng)溫度為60℃，在反應(yīng)溫度為60℃時(shí)，鎳和鉻的含量都在排放標(biāo)準(zhǔn)以下。所以60℃為本實(shí)驗(yàn)的最佳反應(yīng)溫度。
2．4 pH值的影響
固定反應(yīng)時(shí)間為30rain，反應(yīng)溫度控制在60℃，投加量為25g，不同pH值的影響見表4。
由表4可知，隨著溶液pH值的上升，鎳和鉻在溶液中的含量也越來越少。這是因?yàn)楫?dāng)溶液呈現(xiàn)酸性時(shí)，鐵氧體不宜存在，只有當(dāng)反應(yīng)液呈現(xiàn)堿性時(shí)，形成Ni(OH)2、Cr(OH)3，才能與Fe(OH)2和Pe(OH)3，形成鐵氧體。所以最佳反應(yīng)pH值選擇9。
2．5 鐵氧體粉末鎳鉻浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果
為研究上述實(shí)驗(yàn)所得到的鐵氧體粉末中鎳和鉻的浸出毒性性能，分別以3次上述最佳實(shí)驗(yàn)條件下所得鐵氧體粉末，進(jìn)行浸出實(shí)驗(yàn)。結(jié)果見表5。
由表5結(jié)果可知，所得鐵氧體粉末鎳和鉻都符合GB5085．3—2007(危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)一浸出毒性鑒別》中的標(biāo)準(zhǔn)。
3、結(jié)論
利用鐵氧體共沉淀法處理含鎳、鉻廢水，處理效率高，處理后Ni2+與Cr6+，都能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)范圍廣泛。試驗(yàn)得出最佳處理?xiàng)l件為，100mL廢水需投加FeSO4•7H2O，25g，反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)pH值為9，反應(yīng)時(shí)間為30min。反應(yīng)所得到鐵氧體粉末鎳和鉻都符合相應(yīng)毒性浸出標(biāo)準(zhǔn)。鐵氧體法所用的設(shè)備簡(jiǎn)單，投資較少，沉渣可綜合利用，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，值得推廣并進(jìn)一步研究。（來源：太平洋水處理工程有限公司）
