臭氧微纳米气泡技术在镀镍废水处理中的应用

编号：NMJS09772

篇名：臭氧微纳米气泡技术在镀镍废水处理中的应用

作者：张杰

关键词： 臭氧; 微纳米气泡; H2O2; 化学镀镍废水;

机构： 沈阳工业大学

摘要： 化学镀镍作为快速发展的表面处理工艺,广泛应用于工业生产,但镍对环境和生物都有危害,部分地区已将镍的排放标准从≤0.5 mg·L-1提高到≤0.1 mg·L-1。化学镀镍废水中常含有多种络合剂、光亮剂和缓冲剂,使部分金属镍以有机镍络合物形式存在,增加了处理难度。本文采用臭氧微纳米气泡技术,针对化学镀镍废水中的镍有机络合物展开破络研究,重点探讨其对柠檬酸镍、酒石酸镍及实际化学镀镍废水中镍有机络合物的破络效果,并进行了经济性分析。具体研究内容如下: (1)采用臭氧微纳米气泡处理初始镍浓度为50 mg.L-1的柠檬酸镍和酒石酸镍模拟废水时,在反应条件为:模拟废水体积5L、初始pH为5、投加臭氧浓度60mg·L-1、气液比为1:25时破络率均可达99.88%,臭氧投加量分别为86.4mg·L-1和96mg·L-1,显著低于臭氧普通气泡处理时所需的96 mg·L-1和115.2 mg·L-1。采用微纳米气泡技术强化臭氧处理稀释后的实际化学镀镍废水时,使镍有机络合物破络率达到99.8%以上时,需要将进气臭氧浓度提高至115 mg·L-1,比臭氧普通气泡处理所需的臭氧少36.8 mg·L-1。 (2)采用H2O2催化臭氧微纳米气泡处理含镍有机络合物模拟废水时,较优反应条件是:模拟废水体积5 L,初始pH为5,臭氧浓度60 mg·L-1,气液比1:25,H2O2投加量0.15 mL·L-1,对柠檬酸镍的破络反应时间由未投加H2O2时的90 min降至30 min,臭氧投加量减少了 60.8 mg·L-1。对酒石酸镍的破络反应时间由未投加H2O2时的100 min缩短到40 min,臭氧投加量减少了 57.6 mg·L-1。对于稀释后的实际化学镀镍废水,由于其成分复杂,臭氧浓度需要提高至115 mg·L-1,H2O2投加量提高到0.25 mL·L-1,才能达到相同的破络率。通过响应面分析法进一步优化了工艺参数,确定了最佳反应条件:臭氧浓度70 mg·L-1,H2O2投加量0.2 mL·L-1,初始pH为5,气液比1:25。采用H2O2催化臭氧微纳米气泡技术处理实际化学镀镍废水,比单独使用臭氧微纳米气泡技术处理时臭氧投加量减少92 mg·L-1。 (3)经济评估结果显示,采用臭氧微纳米气泡技术处理柠檬酸镍、酒石酸镍和稀释后的实际化学镀镍废水达到99.88%的破络率时总成本分别为1.25元·(t水)-1、1.28元·(t水)-1和3.71元·(t水)-1,而体系中加入H2O2后,达到相同破络率时的总成本分别为1.02元·(t水)-1、1.15元.(t水)-1和3.25元·(t水)-1。成本分别降低0.23元·(t水)-1、0.13元·(t 水)-1 和 0.46元·(t 水)-1。