一种利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其创新点在于：以含镍废水中镍为计量标准，按照质量比投入水化氯铝酸钙，在常温下反应，分离出沉淀物，沉淀物烘干，得到镍铝类水滑石。本发明的这种利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，开发了一种有效途径，充分资源化利用废水中的铬，变废为宝、化害为利，充分利用镍重金属的同时有效处理了废水，含镍废水经水化氯铝酸钙插层置换后，镍去除率达到90%，达到安全排放的标准；本发明的处理方法不会产生污泥，避免了以固废的形式造成的二次污染转移，充分利用中水和滤饼，经济环保，效率高。
【专利说明】一种利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，属于环境保护、中水回用、功能纳米【技术领域】。
【背景技术】
[0002]我国的电镀厂大约有一万多家。每年排放的废水约有40亿m3。含镍废水是电镀行业的主要废水来源之一。镍具有强毒性，是国际抗癌研究中心和美国毒理学组织公布的致癌物。具有明显的致癌作用。六价镍化合物在自然界不能被微生物分解。且渗透迁移性较强。对人体有强烈的致敏作用。因此，对含镍电镀废水的妥善处理。是电镀行业中一个必须解决的环境问题。
[0003]目前，对于含镍电镀废水的处理主要采用化学还原法、电解法、吸附法、微生物法、萃取法等。
[0004]化学还原法的基本原理是用还原剂将镍还原，再加絮凝剂将镍絮凝沉淀，以实现固液分离。
[0005]电解法是利用电极与废水中镍发生电化学反应而消除其毒性的方法，属于电化学过程。
[0006]吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水的一种常用方法。
[0007]近几年来.随着生物工程科学的发展，人们对微生物的认识越来越深人，利用微生物法来处理含镍废水也逐渐引起人们的关注。
[0008]萃取法是利用镍在不同的溶剂中有不同的溶解度来将其分离的单元操作。
[0009]水滑石类化合物包括水滑石和类水滑石，其主体一般由两种金属的氢氧化物构成，又称为层状双羟基复合金属氧化物(Layered Double Hydroxide, LDH)。
[0010]到目前为止，水滑石类化合物的制备主要有以下几种方法:
1.共沉淀法
水滑石最常用的合成方法就是共沉淀法，即在一定温度下用构成水滑石层的金属离子的混合溶液和碱溶液混合发生共沉淀来制备LDHs。
[0011]2.离子交换法
当金属离子在碱性介质中不稳定，共沉淀法无法进行时，可采用离子交换法。离子交换法是从给定的水滑石出发，将给定水滑石浸泡在含有目标水滑石中的阴离子的溶液中，通过目标阴离子与水滑石原有层间阴离子的交换作用，形成新的柱层。
[0012]3.盐一氧化物合成法
该方法是1977年由boehn等提出，其制备方法是，将氧化物悬浮液与过量的氯化物水溶液在室温反应数天，得到组成为水滑石产物。用此方法制备LDHs是一种简单的固一液反应。
[0013] 4.诱导水解法
这种方法是将三价金属的氢氧化物的悬浊液添加到二价金属的盐溶液中，剧烈搅拌下滴加(酸或碱)溶液以保持一定的PH值。
[0014]5.焙烧还原法
这一方法是建立在LDHs “记忆效应”(memoryeffect)特性基础上的制备方法。将在一定温度下焙烧过的水滑石加入到含目标阴离子的水溶液或置于蒸气氛围中，将发生LDHs层柱结构的重建，阴离子和水分子进入层间，形成新的LDHs。
[0015]6.溶胶一凝胶法
Prine等采用溶胶一凝胶法合成了有机阴离子水滑石。其合成反应是金属烷氧基化合物在HCI水溶液中的水解。这种方法制备的产物与其它方法法制备的产物在形态特征，热分解过程上都有所不同，焙烧所得复合氧化物的比表面积比共沉淀法合成产品要高10%。但由于此法为有机反应，副反应使得产率并不高；晶体形貌不完整；团聚现象严重；而且有机金属化合物，有毒、价格昂贵，不适合大规模工业生产；故此法并不适合所有的类水滑石的合成。
[0016]7.水热合成法
水热合成法，类似于将硫酸镁、硫酸铝混合溶液和碱溶液迅速混合生成白色浆液，将浆液倒入高压反应釜中，再将反应釜放入到不同温度的烘箱内晶化得到一系列水滑石。
[0017]8.微波合成法
跟共沉淀法相似，将碱溶 液和盐溶液混合搅拌制备浆液。然后，将浆液置入微波炉中，高温晶化十几分钟，洗涤、过滤、烘干得水滑石。
【发明内容】
[0018]本发明的目的是提供一种利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，以解决上述现有技术中尚未解决的难题。
[0019]本发明采用的技术方案为:一种利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其创新点在于:以含镍废水中镍为计量标准，按照质量比投入水化氯铝酸钙，在常温下反应，分离出沉淀物，沉淀物烘干，得到镍铝类水滑石。
[0020]进一步的，所述利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法具体步骤为在常温搅拌下向含镍废水中缓慢加入准确计量经研磨粉碎过的水化氯铝酸钙，保持常温下搅拌，设置搅拌反应时间为8~96小时，搅拌至镍完全插层置换入水化氯铝酸钙中生成镍铝类水滑石后，经过常温下过柱实现固液分离出沉淀物，停留时间为4~24小时后，浙干直接排料，沉淀物烘干，设置烘干温度为80~500°C，最后研磨粉碎至成品。
[0021]进一步的，所述水化氯铝酸钙投入量与含镍废水中镍的质量比为1:10~20。
[0022]进一步的，所述水化氯铝酸钙投入量与含镍废水中镍的质量比为1:13~17。
[0023]进一步的，所述含镍废水包括有机镍废水、无机镍废水和有机无机混合废水；所述有机镍废水为乙酸镍废水；所述无机镍废水为硫酸镍、氯化镍或氧化镍废水；所述有机无机混合废水为有机镍废水与无机镍废水任意比的混合溶液。
[0024]进一步的，所述的水化氯铝酸钙之钙铝比为1.5~6:1。
[0025]进一步的，所述的水化氯铝酸钙之钙铝比为2~4:1。
[0026]进一步的，所述常温下搅拌反应时间为12~48小时。
[0027]进一步的，所述常温下过柱的停留时间为8~12小时。[0028]进一步的，所述沉淀物烘干温度为120~270°C。
[0029]本发明的有益效果为:本发明的这种利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，开发了一种有效途径，充分资源化利用废水中的铬，变废为宝、化害为利，充分利用镍重金属的同时有效处理了废水，含镍废水经水化氯铝酸钙插层置换后，镍去除率达到90%，达到安全排放的标准；本发明的处理方法不会产生污泥，避免了以固废的形式造成的二次污染转移，充分利用中水和滤饼，经济环保，效率高。
【具体实施方式】
[0030]下面的实施列可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。 [0031]实施例1
在镍浓度为128mg/l，化学需氧量为108mg/l的I吨废水中，搅拌下缓慢投入水化氯铝酸钙lOOKg，设置常温搅拌12小时，放料至抽滤桶，经过常温下过柱实现固液分离出沉淀物，停留时间为4~24小时后，浙干直接排料，沉淀物烘干，最后研磨粉碎至成品；
其中过滤得到的含镍0.5mg/l的废水母液，中水回用至电镀工序；滤饼为钙铬类榴石，经150°C烘焙，研磨粉碎包装分级销售。
[0032]本实施例中的利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，镍浓度由原来的128mg /I降低至0.5mg/l，达到安全排放的标准；本实施例的处理方法不会产生污泥，避免了以固废的形式造成的二次污染转移，充分利用中水和滤饼，经济环保，效率高。
[0033]实施例2
在镍浓度为100mg/l，化学需氧量为90mg/l的I吨废水中，搅拌下缓慢投入水化氯铝酸钙90Kg，设置常温搅拌12小时，放料至抽滤桶，经过常温下过柱实现固液分离出沉淀物，停留时间为4~24小时后，浙干直接排料，沉淀物烘干，最后研磨粉碎至成品；
其中过滤得到的含镍0.45mg/l的废水母液，中水回用至电镀工序；滤饼为钙铬类榴石，经150°C烘焙，研磨粉碎包装分级销售。
[0034]本实施例中的利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，镍浓度由原来的10mg /I降低至0.45mg/l，达到安全排放的标准；本实施例的处理方法不会产生污泥，避免了以固废的形式造成的二次污染转移，充分利用中水和滤饼，经济环保，效率高。
【权利要求】
1.一种利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其特征在于:以含镍废水中镍为计量标准，按照质量比投入水化氯铝酸钙，在常温下反应，分离出沉淀物，沉淀物烘干，得到镍铝类水滑石。
2.根据权利要求1所述的利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其特征在于:所述利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法具体步骤为在常温搅拌下向含镍废水中缓慢加入准确计量经研磨粉碎过的水化氯铝酸钙，保持常温下搅拌，设置搅拌反应时间为8~96小时，搅拌至镍完全插层置换入水化氯铝酸钙中生成镍铝类水滑石后，经过常温下过柱实现固液分离出沉淀物，停留时间为4~24小时后，浙干直接排料，沉淀物烘干，设置烘干温度为80~500°C,最后研磨粉碎至成品。
3.根据权利要求1或2所述的利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其特征在于:所述水化氯铝酸钙投入量与含镍废水中镍的质量比为1:10~20。
4.根据权利要求1或2所述的利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其特征在于:所述水化氯铝酸钙投入量与含镍废水中镍的质量比为1:13~17。
5.根据权利要求1所述的利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其特征在于:所述含镍废水包括有机镍废水、无机镍废水和有机无机混合废水；所述有机镍废水为乙酸镍废水；所述无机镍废水为硫酸镍、氯化镍或氧化镍废水；所述有机无机混合废水为有机镍废水与无机镍废水任意比的混合溶液。
6.根据权利要求1所述的利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其特征在于:所述的水化氯铝酸钙之钙铝比为1.5~6:1。
7.根据权利要求 1所述的利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其特征在于:所述的水化氯铝酸钙之钙铝比为2~4:1。
8.根据权利要求1所述的利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其特征在于:所述常温下搅拌反应时间为12~48小时。
9.根据权利要求1所述的利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其特征在于:所述常温下过柱的停留时间为8~12小时。
10.根据权利要求1所述的利用含镍废水插层生产镍铝类水滑石的方法，其特征在于:所述沉淀物烘干温度为120~270°C。
【文档编号】C01G53/00GK104030369SQ201410270899
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】郑南峰, 臧丹丹, 秦瑞轩, 佘卫民, 赵雪松, 佘道才 申请人:厦门大学, 江苏隆昌化工有限公司