随着工业发展，金属镍已经成为工业生产中的一种常见金属，其领域主要含有电子产业、航空航天、机械制造、轻工业等方面。在工业生产中会存在镍离子泄露或者跟随工业废水排出，其中大部分的企业都没有把污水经过物理或者化学等方法处理，导致重金属镍在排出的废水中跟随水流流到各个地方，并经过长期的时间积累，将会在生物体内富集造成健康损害。现在环保行业处理含Ni2+工业废水的几种常见化学方法有：化学沉淀法、电解还原法、催化还原法、化学还原法和离子交换法等。其中，化学沉淀法在现在的处理情况下，一般的方法都是加入碱或者碱性盐，产生Ni(OH)2沉淀下来，耗费的成本低，但在处理沉淀的含Ni2+络合物中沉淀不完全，同时吸附剂的价格不菲、吸收量不大。本文通过研究Ca(OH)2和一些铜试剂的结合，使得在处理含镍络合物的工业废水效果更好，为处理含Ni2+的工业废水提供了高效便捷的方法。
1、实验
1.1 实验背景
在工业废水中常含有如柠檬酸盐等特性很强的络合剂，使得加入碱或者碱性盐不能够完全使得Ni2+与碱发生化学反应使其沉淀下来，废水中仍然还有较多的镍元素。前几年以来，利用沉淀法去除工业废水中络合镍化合物的研究越来越多，例如利用Na2CO3作为沉淀试剂去除含重金属镍的工业废水，通过调节pH值和温度高低来破坏工业废水中络合镍化合物。为了改进常规的方法，本文以含镍离子的工业废水来研究，加入Ca(OH)2和一些铜试剂，使得Ca(OH)2的Ca2+与柠檬酸根离子等络合试剂发生化学反应，使得络合试剂中的Ni2+被置换出来。因此，Ni2+与OH-发生化学反应产生Ni(OH)2，静置后会沉淀在水底，使得废水中的镍元素基本被去除。然后再用铜试剂与Ni2+的结合性进一步去除工业废水中剩下的镍元素。
1.2 实验过程
本文通过搭建一个实验平台进行含镍离子的工业废水处理实验，其主要的流程如图1所示。首先，往大烧杯里面缓缓注入含Ni2+的工业废水，体积约为烧杯容积的三分之二，然后利用镊子或者纸条往大烧杯中加入白色粉末状固体Ca(OH)2，用玻璃棒搅拌均匀，使得工业废水中的酸碱度pH约为12。此时，粉末状固体的Ca(OH)2进入水中形成Ca2+和OH-，Ca2+进一步与工业废水中的络合剂形成钙盐沉淀于水中，镍元素被置换出来成为了Ni2+，Ni2+也进一步地与废水中的OH-结合形成Ni(OH)2沉淀物。
往含Ni2+的工业废水中加入适量的PAM絮凝剂，用玻璃棒充分搅拌均匀，然后静置30分钟，使Ca2+和Ni2+的沉淀物完全沉淀到烧杯的底部。
滴取废水中的上层清液到镍测试包上，若工业废水中上层清液Ni2+的含量低于0.5mg/L，那么将上层清液泵到pH调节烧杯中，加入20%的H2SO4调节溶液的pH值7左右就可排放到室外环境中；若工业废水中上层清液Ni2+的含量高于0.5mg/L，那么将上层清液同样泵到另一个同样大小的烧杯中，加入20%的H2SO4调节溶液的pH值7左右，再加入适量的铜试剂与溶液中的Ni2+发生化学反应。经过刚才的化学沉淀后，再向清液中加入适量的PAM絮凝剂，用玻璃棒充分搅拌均匀，然后静置30分钟，使清液中的剩余Ni2+的沉淀物完全沉淀到烧杯的底部。
继续从加入铜试剂处理过的清液中滴取适量的溶液到镍测试包上，若处理过的上层清液中Ni2+的含量低于0.5mg/L，那么将处理过的上层清液泵到pH调节烧杯中，加入20%的H2SO4调节溶液的pH值7左右就可排放到室外环境中；否则再加铜试剂继续上述的操作步骤。
1.3 结果分析
经过查阅资料可知，随着pH的增大，工业废水中的镍离子的浓度也会随着减小，但当pH值到达11的时候，Ni2+浓度会趋于平稳。其原因可能为工业废水的pH值大于11的时候，Ni2+与络合试剂发生了络合。因此，本文通过加入Ca(OH)2固体使得工业废水的pH值迅速上升到12左右，Ca2+与络合试剂发生化学沉淀，使得Ni2+游离出来与氢氧根离子发生化学沉淀。
通过加入的铜试剂与工业废水中的镍的质量比值作为数据，取第一次获得上清液的实验开始，记录经过处理后的Ni2+浓度的大小。以质量比(m铜试剂：m镍)为横坐标，以镍离子浓度大小为纵坐标画折线图如图2所示：
根据折线图可以看出，当铜试剂的含量比率等于7的时候，工业废水中的Ni2+浓度为波谷，其化学反应离子方程式如下：
由离子方程式可以看到，当镍离子与铜试剂完全沉淀的时候，其理论质量比约为：296/58=5.1。但图中可以看到，在铜试剂与镍的质量比为5.1左右的时候，Ni2+浓度还在继续下降，原因为工业废水会存在着离子的化学反应，因此需要把其质量比提高到约为7的时候才使得工业废水里的Ni2+浓度降到最低，符合环保部门规定的排放含Ni2+工业废水的标准。
2、结语
含重金属Ni2+的工业废水对人体危害很多，在废水中根据不同的pH值与络合试剂络合，目前去除镍元素的方法效率不高、沉淀率一般。本文通过向工业废水中加入Ca(OH)2来调节工业废水的pH值为12的时候，能够大量置换出Ni2+，使得产生Ni(OH)2沉淀，大幅度减低Ni元素在工业废水中的含量。此后再加入铜试剂来尽可能再降低工业废水中剩余的Ni元素。通过实验研究分析，该方法科学可行，并且对工业废水中的Ni含量去除率高，为处理含镍废水提供了方法依据。( >
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