提高化学镀镍液的再生与长寿命方法的优缺点

来源: | 发布时间:2019年03月22日

沈阳化学镀镍是一种镍离子被镀液中的还原剂还原,并且沉积到固态基体表面的过程。与传统的电镀工艺相比,化学镀具有不需要外电源、基体可以是非导体、镀层厚度均匀且孔隙率低等优点。

从经济和环保的角度看,目前化学镀镍液再生方法有间隔取液法、沉淀法、冷却法、离子交换法、电解法、电渗析法等。

本文主要介绍了延长化学镀镍液寿命的各种方法,并比较了它们的优缺点和适用范围。

01

常规方法

1、 间 隔 取 液 法

间隔取液法是在一定时间抽取部分溶液后,再补充新溶液,以此来维持化学镀镍液的性能。若取液量少,则去除有害物质的效果差;若取液时间间隔过长,则化学镀镍液的性能变化剧烈。因此,控制取液量和取液的时间间隔是十分重要的。另外,取出的那部分溶液的处理也是不可忽略的。

研究结果表明:间隔取液法可以有效地延长镀液的使用寿命。当取液量大于11%时,镀液中有害离子的浓度均不超过其临界浓度,镀液可以循环使用。

当取液量大于15%时,化学镀镍液中有害离子的浓度均不超过其临界浓度,化学镀镍液可以连续工作并能维持较高的镀速。

虽然间隔取液法已经广泛地用于化学镀镍厂,但是这种技术只是在源头上尽量实现减量化,产生的废液还是需要处理。

2 、冷 却 再 沉 淀 法

将废液温度降至5~10℃时,过饱和的硫酸钠会析出,但是亚磷酸钠等其他钠盐不会析出。

研究CaO/(NH4)2C03二次沉淀法再生化学镀镍废液工艺。结果表明:在投料比1:1、处理时间3.5h的条件下,对25~85℃的化学镀镍废液,亚磷酸盐和硫酸盐的去除率分别为95%和57%以上,镍盐的损失率低于10%,次磷酸盐没有变化,配位剂损失在46%~50%。

该方法对硫酸盐的去除效果差,如果与冷却法配合使用效果会有很大的改善.采用冷却再沉淀法时,硫酸钠结晶与沉淀的去除需要设计过滤装置或沉淀池等设备,而且产生的废渣还需要再处理。

沈阳化学镀镍

 

02

新型方法

1 、离 子 交 换 法

用离子交换树脂去除H2PO3-或HPO32一,保留H2Po2-,可以达到延长化学镀镍液寿命的目的。

研究结果表明:常温下,化学镀镍废液依次通过碳酸钙过滤床、离子交换柱,能够去除其中的有害成分,使化学镀镍废液进一步的净化。

如果可以找出合适的树脂经H2PO2处理后,再处理镀液,使HPO与离子交换树脂上的H2PO交换。这样可以实现镀液的再生。离子交换法的缺点是受交换容量的限制,会产生树脂的污染问题。

2 、电 解 法

酸性条件下,亚磷酸根的存在形式是H2PO3-。碱性条件下,亚磷酸根的存在形式是H2PO3一。电解法可还原为HPO可以实现清洁闭环生产。通过循环伏安曲线扫描分析,预测了电解法再生化学镀镍液的可行性。

结果表明:亚磷酸盐确实在一定程度上被转化为次磷酸盐,但是转化率低于4%,达不到工业生产的要求。由于亚磷酸盐被还原时是惰性的,使得用电解法将亚磷酸盐还原为次磷酸盐较难实现。

3 、电 渗 析 法

采用电渗析法处理化学镀镍废液,并研究了电流密度、老化液pH值、体积流量等工艺条件对处理效果的影响。得出优化的工艺条件为:电流密度65mA/cm。,老化液pH值4.5,体积流量0.022m3/s。同时,对再生镀液的性能进行了测试,结果符合生产要求。

采用3种离子交换膜对某化学镀镍厂的废液进行电渗析处理,测定HPO;一的去除率,以及Ni抖和HPo的损失率。结果表明:异相离子交换膜B在脱盐率及对HPo和HPO的选择性方面优;当电流密度为65mA/cm时,化学镀镍废液的再生效果好。研究了不同电渗析结构对提高Na、Soi一、HPO的选择性渗透和减少Ni、HzPo和RCoO一损失的效果。

不同的膜型号和不同的电渗析膜结构处理化学镀镍废液的情况有3室3流2膜、3室2流2膜、5室2流4膜和5室3流4膜四种。研究发现:阴离子膜IonacMA一3475对SO42-一有选择性久。

研究结果表明:用离子交换膜进行的电渗析法,是一种将亚磷酸钠从化学镀镍液中分离出来的有效方法。为了保证浓缩液和电解液导电,加入了30g/L的硫酸钠溶液。

该系统由一个能够自动进行镀液分析和自动定时补液的控制器,以及一个装有能够阻止亚磷酸钠通过的离子交换膜的电渗析器组成。

电场力是电渗析过程的主要推动力,电流密度直接影响化学镀镍废液中各离子的去除率和去除速率。提高电流密度时,工作电压增加,离子迁移的推动力增大,从而使得离子的迁移速率加快。离子迁移速率越快,离子的去除率就越高。

电渗析法适用于处理高浓度的离子。但电渗析膜的耐久性低、选择性差。电渗析法可以用作化学镀镍的前处理。

4 、次 磷 酸 镍 的 制 备

化学镀镍使用次磷酸镍代替硫酸镍和次磷酸钠,可以避免硫酸钠结晶。但是由于次磷酸镍价格,限制了它在化学镀镍中的应用。国内外学者开始研究制备次磷酸镍的新方法,主要以电解法为主。研究了3室、4室、5室电析槽电解法制备次磷酸镍。这种方法符合清洁生产的要求。

03

结 论

关于再生化学镀镍废液的研究很多。

其中:冷却再沉淀法原理简单,但产生难处理的废渣;离子交换法的研究侧重于寻找合适的阴离子交换柱,突破口在于提高亚磷酸盐的去除率及控制次磷酸盐的损失率在低水平范围内。

采用电解法将亚磷酸盐转化为次磷酸盐在理论上是可行的,但是效率极低;电渗析法再生化学镀镍液将会有很好的应用前景。

化学镀镍使用次磷酸镍代替次磷酸钠和硫酸镍,实现了清洁生产,并且也有望实现闭环连续生产。

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