电解法处理含镍废水研究
摘：含镍废水仅造成镍金属浪费带环境污染文通配制硫酸镍溶液模拟含镍废水采电解法确定佳阳极材料钌涂层钛板研究电解时间电流强度Ni2+浓度等素Ni2+回收率影响实验结果表明：电解时间240 min电流强度15 ANi2+浓度20 gL电解温度50 oCpH值6搅拌速率300 rmin条件Ni2+回收率8542 电流效率5216
关键字：电解法含镍废水回收率电流效率
Study on electrolytic treatment of nickel containing wastewater
Abstract Wastewater containing nickel not only causes waste of nickel metal but also brings environmental pollution In this paper nickel sulfate solution was used to simulate nickelcontaining wastewater The best anode material was determined to be rutheniumcoated titanium plate by electrolytic method The effects of electrolysis time current intensity and nickel ion concentration on Ni2+ recovery were studied The experimental results show that the recovery rate of Ni2+ is 8542 and efficiency is 5216 under the condition of 240 min electrolysis time 15 A amperage 20 gLNi2+ concentration 50 °C electrolysis temperature 6 pH and stirring rate of 300 rmin
Key words Electrolysis method Nickelcontaining wastewater Recovery rate Current efficiency
0引言
镍种似银白色延展性良金属高度抗腐蚀性抗腐蚀性[1]广泛电镀行业含镍电镀废水够体造成巨健康危害电解法处理废水具效果效率高[2]等优点文通硫酸镍溶液模拟电镀废水锈钢阴极钌涂层钛板阳极分析电解时间电流强度Ni2+浓度等素Ni2+回收率影响佳工艺条件
1实验材料方法
11实验仪器试剂
实验化学试剂包括：乙二胺四乙酸二钠（AR）硫酸镍（AR）醋酸钠（AR）二甲酚橙（AR）氢氧化钠（AR）盐酸（AR）硫酸（AR）锌粉（AR）冰醋酸（AR）等
实验仪器包括：PHS3C型pH计FA2204型电子天SHZA型水浴恒温振荡器E3620A实验室两路输出电源行设计石英玻璃电解槽（20cm×10cm×12cm）等
实验阳极材料包括钌涂层钛板石墨锈钢阴极材料锈钢尺寸行定制极板布置阴阳间隔极距20mm
12实验原理
含镍废水电解时发生反应[3]
阳极发生H2O分解反应：
2 H2O O2↑+ 4 H + 4e （1）
阴极发生Ni2+氧化反应：
Ni2+ + 2e Ni↓ （2）
2 H + 2e H2↑ （3）
13实验方法
通配制硫酸镍溶液模拟电镀废水然通硫酸氢氧化钠调节电解质溶液pH石英玻璃电解槽置水浴恒温振荡器直流电源供电搅拌混合电解液实验分析阳极材料电解时间电流强度等素废水中Ni2+回收率影响探讨佳工艺参数
Ni2+浓度通EDTA配位滴定法测定根式（1）计算回收率：
回收率 （1）
式中：C0表示电解前Ni2+浓度（gL）Ct表示电解t时刻Ni2+浓度（gL）
电流效率[4]样作评价指标计算公式：
电流效率 （2）
式中：M1表示实际阴极析出Ni质量（g）k表示电化量(1095g(A·h))I表示电流强度（A）t表示电解时间（min）
2结果讨
21 阳极材料影响
分析阳极材料影响钌涂层钛板石墨锈钢阳极锈钢板阴极Ni2+浓度15 gLpH值50温度40 oC电流强度15 A电解时间210 minNi2+回收率曲线见图1
图1 阳极材料镍回收率影响
图1知三种阳极材料皆效回收Ni2+120 minNi2+回收率序：锈钢板<石墨<钌涂层钛板表明钌涂层钛板电解性佳120 minNi2+回收率序：石墨<锈钢板<钌涂层钛板石墨电解程中出现溶解掉渣导致回收率增长降选择钌涂层钛板作阳极进行研究
22 电解时间影响
分析电解时间影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度15 gLpH值50温度40 oC电流强度12 A间隔60 min测定Ni2+浓度Ni2+回收率曲线见图2
图2 电解时间镍回收率影响
图2知Ni2+回收率着电解时间增加呈现先急速增加升缓慢趋势240 min升幅度明显降低基忽略计电解时间选择240 min
23 电流强度影响
分析电流强度影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度15 gLpH值50温度40 oC电流强度分5 A10 A15 A20 A25 A电解时间240 minNi2+回收率电流效率曲线见图3
图3 电流强度镍回收率影响
图3知回收率着电流强度增加呈现断升趋势电解效率呈现先增加降趋势电流强度15 A时电解效率达峰值4027 增电流够加快溶液中离子定运动速率[5]电流强度15 A阴极析出氢气明显增加电流强度选择15 A
24 Ni2+浓度影响
分析Ni2+浓度影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度分10 gL15 gL20 gL25 gL30 gLpH值50温度40oC电流强度15 A电解时间240 minNi2+回收率电流效率曲线见图4
图4 Ni2+浓度回收率电流效率影响
图4知回收率电流效率着电流强度增加呈现先升降趋势Ni2+浓度20 gL时两者皆达回收率电流效率6529 电流效率4003 Ni2+浓度较低时浓差极化回收率电流效率较低原着Ni2+浓度增加浓差极化缓解两者出现升趋势Ni2+浓度达定限度时H+竞争增加导致两者出现降趋势[6]Ni2+浓度选择20 gL
25 温度影响
分析温度影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度20 gLpH值50温度分20 oC30 oC40 oC50 oC60 oC电流强度15 A电解时间240 minNi2+回收率电流效率曲线见图5
图5 温度回收率电流效率影响
图5知回收率电流效率着温度升高呈现断升趋势表明升高电解液温度利Ni2+析出原温度提高利电解液中离子扩散进降低浓差极化引起析镍电位综合考虑电解温度选择50 oC
26 pH值影响
分析pH值影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度20 gLpH值分3040506070温度50 oC电流强度15 A电解时间240 minNi2+回收率电流效率曲线见图6
图6 pH值回收率电流效率影响
图6知回收率电流效率着pH值升高呈现先升降趋势pH值6两者达回收率电流效率8014 电流效率4921 pH值3升6时电解液中H+降低利Ni2+析出pH值7时电解液中出现少许Ni(OH)2沉淀导致回收率电流效率降佳电解pH值60
27搅拌速率影响
分析搅拌速率影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度20 gLpH值50温度50 oC电流强度15 A电解时间240 min设置搅拌速率Ni2+回收率电流效率曲线见图7
图7 搅拌速率回收率电流效率影响
图6知着搅拌速率增回收率电解效率具定幅度提高原搅拌仅够加速离子运动时补充阴极Ni2+效降低浓差极化[7]够加速氢气逸出电解程中搅拌速率选择300 rmin
3结
利硫酸镍溶液模拟电镀废水采电解法电解够效回收废水中Ni2+钌涂层钛板石墨锈钢三种阳极材料确定佳阳极材料钌涂层钛板通分析电解时间电流强度Ni2+浓度等素Ni2+回收率影响佳工艺条件：电解时间240 min电流强度15 ANi2+浓度20 gL电解温度50oCpH值6搅拌速率300 rmin条件Ni2+回收率8542 电流效率5216
参考文献
[1] 王明玉王学文蒋长俊等镍钼矿综合利程研究现状[J]稀金属201236(02)321328
[2] 雷英春电解法处理含镍废水纯镍回收[J]城市环境城市生态200922(03)1316
[3] 刘畅膜电解法处理含镍废水研究[J]环境科学理201540(05)7476
[4] 王宝群宋宝珍刘京玲等槽边循环电解法回收电镀废水中Ni研究[J]中国材料进展201231(2)5458
[5] 冯恩隆电Fenton法处理染料废水研究[J]环境保护循环济201131(04)6466
[6] 牛永胜周生刚竺培显等锌电积工艺中新型阳极研究进展[J]热加工工艺201544(16)2630+35
[7] 卢文壮左敦稳王珉等硬质合金镀镍层结合性研究[J]电镀环保200424(1)1720
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摘：含镍废水仅造成镍金属浪费带环境污染文通配制硫酸镍溶液模拟含镍废水采电解法确定佳阳极材料钌涂层钛板研究电解时间电流强度Ni2+浓度等素Ni2+回收率影响实验结果表明：电解时间240 min电流强度15 ANi2+浓度20 gL电解温度50 oCpH值6搅拌速率300 rmin条件Ni2+回收率8542 电流效率5216
关键字：电解法含镍废水回收率电流效率
Study on electrolytic treatment of nickel containing wastewater
Abstract Wastewater containing nickel not only causes waste of nickel metal but also brings environmental pollution In this paper nickel sulfate solution was used to simulate nickelcontaining wastewater The best anode material was determined to be rutheniumcoated titanium plate by electrolytic method The effects of electrolysis time current intensity and nickel ion concentration on Ni2+ recovery were studied The experimental results show that the recovery rate of Ni2+ is 8542 and efficiency is 5216 under the condition of 240 min electrolysis time 15 A amperage 20 gLNi2+ concentration 50 °C electrolysis temperature 6 pH and stirring rate of 300 rmin
Key words Electrolysis method Nickelcontaining wastewater Recovery rate Current efficiency
0引言
镍种似银白色延展性良金属高度抗腐蚀性抗腐蚀性[1]广泛电镀行业含镍电镀废水够体造成巨健康危害电解法处理废水具效果效率高[2]等优点文通硫酸镍溶液模拟电镀废水锈钢阴极钌涂层钛板阳极分析电解时间电流强度Ni2+浓度等素Ni2+回收率影响佳工艺条件
1实验材料方法
11实验仪器试剂
实验化学试剂包括：乙二胺四乙酸二钠（AR）硫酸镍（AR）醋酸钠（AR）二甲酚橙（AR）氢氧化钠（AR）盐酸（AR）硫酸（AR）锌粉（AR）冰醋酸（AR）等
实验仪器包括：PHS3C型pH计FA2204型电子天SHZA型水浴恒温振荡器E3620A实验室两路输出电源行设计石英玻璃电解槽（20cm×10cm×12cm）等
实验阳极材料包括钌涂层钛板石墨锈钢阴极材料锈钢尺寸行定制极板布置阴阳间隔极距20mm
12实验原理
含镍废水电解时发生反应[3]
阳极发生H2O分解反应：
2 H2O O2↑+ 4 H + 4e （1）
阴极发生Ni2+氧化反应：
Ni2+ + 2e Ni↓ （2）
2 H + 2e H2↑ （3）
13实验方法
通配制硫酸镍溶液模拟电镀废水然通硫酸氢氧化钠调节电解质溶液pH石英玻璃电解槽置水浴恒温振荡器直流电源供电搅拌混合电解液实验分析阳极材料电解时间电流强度等素废水中Ni2+回收率影响探讨佳工艺参数
Ni2+浓度通EDTA配位滴定法测定根式（1）计算回收率：
回收率 （1）
式中：C0表示电解前Ni2+浓度（gL）Ct表示电解t时刻Ni2+浓度（gL）
电流效率[4]样作评价指标计算公式：
电流效率 （2）
式中：M1表示实际阴极析出Ni质量（g）k表示电化量(1095g(A·h))I表示电流强度（A）t表示电解时间（min）
2结果讨
21 阳极材料影响
分析阳极材料影响钌涂层钛板石墨锈钢阳极锈钢板阴极Ni2+浓度15 gLpH值50温度40 oC电流强度15 A电解时间210 minNi2+回收率曲线见图1
图1 阳极材料镍回收率影响
图1知三种阳极材料皆效回收Ni2+120 minNi2+回收率序：锈钢板<石墨<钌涂层钛板表明钌涂层钛板电解性佳120 minNi2+回收率序：石墨<锈钢板<钌涂层钛板石墨电解程中出现溶解掉渣导致回收率增长降选择钌涂层钛板作阳极进行研究
22 电解时间影响
分析电解时间影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度15 gLpH值50温度40 oC电流强度12 A间隔60 min测定Ni2+浓度Ni2+回收率曲线见图2
图2 电解时间镍回收率影响
图2知Ni2+回收率着电解时间增加呈现先急速增加升缓慢趋势240 min升幅度明显降低基忽略计电解时间选择240 min
23 电流强度影响
分析电流强度影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度15 gLpH值50温度40 oC电流强度分5 A10 A15 A20 A25 A电解时间240 minNi2+回收率电流效率曲线见图3
图3 电流强度镍回收率影响
图3知回收率着电流强度增加呈现断升趋势电解效率呈现先增加降趋势电流强度15 A时电解效率达峰值4027 增电流够加快溶液中离子定运动速率[5]电流强度15 A阴极析出氢气明显增加电流强度选择15 A
24 Ni2+浓度影响
分析Ni2+浓度影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度分10 gL15 gL20 gL25 gL30 gLpH值50温度40oC电流强度15 A电解时间240 minNi2+回收率电流效率曲线见图4
图4 Ni2+浓度回收率电流效率影响
图4知回收率电流效率着电流强度增加呈现先升降趋势Ni2+浓度20 gL时两者皆达回收率电流效率6529 电流效率4003 Ni2+浓度较低时浓差极化回收率电流效率较低原着Ni2+浓度增加浓差极化缓解两者出现升趋势Ni2+浓度达定限度时H+竞争增加导致两者出现降趋势[6]Ni2+浓度选择20 gL
25 温度影响
分析温度影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度20 gLpH值50温度分20 oC30 oC40 oC50 oC60 oC电流强度15 A电解时间240 minNi2+回收率电流效率曲线见图5
图5 温度回收率电流效率影响
图5知回收率电流效率着温度升高呈现断升趋势表明升高电解液温度利Ni2+析出原温度提高利电解液中离子扩散进降低浓差极化引起析镍电位综合考虑电解温度选择50 oC
26 pH值影响
分析pH值影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度20 gLpH值分3040506070温度50 oC电流强度15 A电解时间240 minNi2+回收率电流效率曲线见图6
图6 pH值回收率电流效率影响
图6知回收率电流效率着pH值升高呈现先升降趋势pH值6两者达回收率电流效率8014 电流效率4921 pH值3升6时电解液中H+降低利Ni2+析出pH值7时电解液中出现少许Ni(OH)2沉淀导致回收率电流效率降佳电解pH值60
27搅拌速率影响
分析搅拌速率影响钌涂层钛板阳极锈钢板阴极Ni2+浓度20 gLpH值50温度50 oC电流强度15 A电解时间240 min设置搅拌速率Ni2+回收率电流效率曲线见图7
图7 搅拌速率回收率电流效率影响
图6知着搅拌速率增回收率电解效率具定幅度提高原搅拌仅够加速离子运动时补充阴极Ni2+效降低浓差极化[7]够加速氢气逸出电解程中搅拌速率选择300 rmin
3结
利硫酸镍溶液模拟电镀废水采电解法电解够效回收废水中Ni2+钌涂层钛板石墨锈钢三种阳极材料确定佳阳极材料钌涂层钛板通分析电解时间电流强度Ni2+浓度等素Ni2+回收率影响佳工艺条件：电解时间240 min电流强度15 ANi2+浓度20 gL电解温度50oCpH值6搅拌速率300 rmin条件Ni2+回收率8542 电流效率5216
参考文献
[1] 王明玉王学文蒋长俊等镍钼矿综合利程研究现状[J]稀金属201236(02)321328
[2] 雷英春电解法处理含镍废水纯镍回收[J]城市环境城市生态200922(03)1316
[3] 刘畅膜电解法处理含镍废水研究[J]环境科学理201540(05)7476
[4] 王宝群宋宝珍刘京玲等槽边循环电解法回收电镀废水中Ni研究[J]中国材料进展201231(2)5458
[5] 冯恩隆电Fenton法处理染料废水研究[J]环境保护循环济201131(04)6466
[6] 牛永胜周生刚竺培显等锌电积工艺中新型阳极研究进展[J]热加工工艺201544(16)2630+35
[7] 卢文壮左敦稳王珉等硬质合金镀镍层结合性研究[J]电镀环保200424(1)1720
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