铁氧体法处理高浓度化学镀镍废水的研究

　　在铁氧体中Fe2+和Fe3+以一定的物质的量比存在，其理论值为0.5。但由于在实际反应中，部分Fe2+会被氧化以及损耗，其最佳比值需根据废水水质经实验加以确定。实验考察了在pH=10.5，m（FeSO4·7H2O）∶m（Ni2+）=21，反应温度为30 ℃，搅拌时间为15min 的条件下，不同n（Fe2+）∶n（Fe3+）对Ni2+去除率的影响，结果见图4。

　　由图4 可知，n（Fe2+）∶n（Fe3+）在0.4~0.5 之间有一峰值，当比值太小，即Fe2+含量太少时，不能生成足够的Fe（OH）2沉淀，无法满足生成铁氧体NiFe2O4的需要，因此Ni2+的去除率低。而过多的Fe3+的加入，会生成大量的Fe（OH）3沉淀，覆盖了Fe（OH）2和Ni（OH）2，影响反应的进行。另外，由于Fe2+容易被氧化以及部分损耗等原因，实际最佳比值会比理论值偏高一点，因此选定最佳n（Fe2+）∶n（Fe3+）为0.55。

图4 n（Fe2+）∶n（Fe3+）对Ni2+去除率的影响

　　2.2.4反应温度的影响

　　在n （Fe2 + ）∶n （Fe3 + ） =0.55，m （FeSO4·7H2O）∶m（Ni2+）=21，pH=10.5，搅拌时间为15 min 的条件下，考察不同温度下Ni2+的去除率，结果见图5。

图5 反应温度对Ni2+去除率的影响

　　由图5 可知，开始时Ni2+的去除率随着温度的升高而升高，而后去除率缓慢降低，从总体上看，变化不大。分析其原因，主要是因为当温度过低时，重金属离子运动速度慢，反应速度慢，不利于铁氧体的生成。当温度过高时，Fe2+很容易被氧化，而且较高的温度有利于氢氧化物胶体的破坏，也不适宜铁氧体的生成〔4〕。根据实验结果并考虑到加温需增加加热设备，使投资增大，确定30 ℃为最佳反应温度。

　　2.2.5搅拌时间的影响

　　在pH=10.5，m（FeSO4·7H2O）∶m（Ni2+）=21，反应温度为30 ℃，n（Fe2+）∶n（Fe3+）=0.55 的条件下，考察搅拌时间对Ni2+去除率的影响，结果见图6。

图6 搅拌时间对Ni2+去除率的影响

　　由图6 可知，废水中Ni2+的去除率随着搅拌时间的增加而增加，当搅拌时间≥l5 min 时，Ni2+的去除率基本不变，这是由于已生成了稳定的黑色铁氧体，反应已基本完全，因此再增加搅拌时间，Ni2+去除率的增大不明显。综合考虑，选定最佳搅拌时间为l5 min。

　　3 结论

　　采用铁氧体法对高浓度化学镀镍废水进行了预处理。通过正交实验和单因素实验研究了pH、m（FeSO4·7H2O）∶m（Ni2+）、n（Fe2+）∶n（Fe3+）、反应温度和搅拌时间对化学镀镍废水中Ni2+去除率的影响。结果表明，pH 是主要影响因素，其余4 个因素影响相对较小，而且无明确主次关系。在pH 为10.50 左右，n（Fe2+）∶n（Fe3+）=0.55，m（FeSO4·7H2O）∶m（Ni2+）=21，反应温度为30 ℃，搅拌时间为15 min 的最佳条件下，废水中的Ni2+从4 212.5 mg/L 降至10 mg/L 以下，Ni2+去除率达到99.75%以上，该方法为后续处理奠定了良好的基础。

　　该方法具有设备简单，投资较少，沉渣可综合利用，无二次污染等优点，值得推广并进一步研究。

　　［参考文献］

　　［1］李东伟，袁雪，王克浩，等．化学沉淀—铁氧体法处理重金属废水试验研究［J］．重庆建筑大学学报，2007，29（2）：90-92.

　　［2］国家环境保护总局．水和废水监测分析方法［M］． 4 版．北京：中国环境科学出版社，2002：91-283.

　　［3］ Chompoonut Chaiyaraksa， Chatporn Klaikeow. Removal of heavy metals from electroplating wastewater by ferritisation ［J］. KMITL Sci. Tech.， 2006， 6 （2）： 46-55.

　　［4］赵如，吴春笃．常温铁氧体法处理重金属离子废水研究［J］．化工环保，2005，25（4）：263-266.

　　［作者简介］彭人勇（1962—），2001 年毕业于中国地质大学，教授，硕导。