【精选文章】化学镀镍废液处理中磷物种的转化及去除研究

文章来源：《工业水处理》2024年第6期

第一作者：唐瑶

作者单位：深圳市点石源水处理技术有限公司

通讯作者：梁高杰

论文DOI：10.19965/.2023-0581

论文引用：唐瑶，梁高杰，石宗武，等. 化学镀镍废液处理中磷物种的转化及去除研究[J].工业水处理，2024，44（6）：135-142.

随着化学镀镍工艺应用的范围和规模不断扩大，由此带来的环境污染也变得越发严重，逐渐成为不容忽视的问题所在。其中化学镀镍废液中难处理的高浓度磷是引起水体富营养化的主要污染之一，也是一种具有高价值的可利用资源。在通常的氧化处理过程中，废液中次磷酸根的氧化程度是最终总磷去除效果的关键所在。

多数氧化-沉淀的处理方法都追求将次磷酸根尽量转化为更容易沉淀的正磷酸根。若前置氧化不够彻底导致废液中的次磷酸根没有充分转化，后续处理过程中总磷的去除将受到严重影响，从而导致最终出水总磷超标。

本研究以化学镀镍废液中难处理的高浓度磷污染为目标，首次监测并分析了催化氧化还原、氧化絮凝、芬顿氧化-化学沉淀等多种处理工艺中磷物种形态的转化趋势及对总磷去除的影响。研究结果可为高效低耗处理化学镀镍废液中的总磷提供新的见解和指导。

本研究在化学镀镍废液处理中监测了其中磷物种的转化归趋，为后续的处理提供了便利和指导。在目前的处理工艺中仍存在如成本居高、能源及药剂消耗偏高、处理效果不稳定等各种问题，因此在前置处理中监测如磷污染物种的转化非常具有意义，这可以为后续处理中添加合适的药剂或设置适当的程序工艺以及回收有价资源提供合理的指导。

化学镀镍工艺由于其稳定优异的产品性能、简单的操作要求及低能耗需求，在电子、航天、冶金、机械等众多行业中得到了广泛的应用。

然而随着化学镀镍工艺应用的范围和规模不断扩大，由此带来的环境污染也变得越发严重，逐渐成为不容忽视的问题所在。在不断进行的镀镍反应中，化学镀镍槽液会随着次磷酸钠的不断氧化、亚磷酸根等副产物的不断累积而失效，最终报废成为化学镀镍废液。化学镀镍废液的成分复杂，主要污染因子为有机络合的镍、次磷酸根、亚磷酸根、氨氮、COD等。

其中磷是引起水体富营养化的主要污染之一，也是一种具有高价值的可利用资源。近年来国家及地方环保部门对电镀废水污染物达标排放的要求愈加严格，这也使得一些传统方法已很难满足最新的排放指标要求。

次磷酸盐的溶解度较亚磷酸盐和正磷酸盐更大，溶解度由次磷、亚磷到正磷酸盐依次递减，因此，在沉淀过程中，废液中次磷酸根的氧化程度是最终总磷去除效果的关键所在。

多数氧化-沉淀的研究都追求将次磷酸根尽量转化为正磷酸根，因为正磷酸根更容易被沉淀去除。若前置氧化不够彻底，导致废液中的次磷酸根没有充分转化，后续处理过程中总磷的去除受到影响，从而导致最终出水总磷超标的情况发生。但是值得注意的是，亚磷酸根的沉淀产品如亚磷酸铝、亚磷酸锌和亚磷酸钙等都是优质防锈涂料的主要组份，属于高值可回收的产品。

因此，在抉择将次磷酸根完全氧化为正磷酸根还是仅氧化到亚磷酸根是值得注意的一点。然而，目前的处理方法并没有考虑到处理过程中磷物种形态的转化趋势以及对总磷去除的影响。

本研究以化学镀镍废液中难处理的高浓度磷污染为目标，首次监测并分析了催化氧化还原、氧化絮凝、芬顿氧化-化学沉淀等多种处理工艺中磷物种形态的转化趋势及对总磷去除的影响，并得出以下结论：

(1) 催化氧化还原处理后，化学镀镍废液中的磷物种基本全转化为HPO₃^2-的形态存在，相较之下H₂PO₂^-和PO₄^3-的浓度可忽略。尽管废液中的磷物种没有转化为PO₄^3-，但在后续的沉淀处理中，总磷的去除率高达99.7%，且后续处理中还可制备高价值的亚磷酸盐副产品，在污水处理绿色环保及资源化利用方面具有重大意义。

(2) 比较H₂O₂氧化、次氯酸钙氧化和芬顿氧化三种氧化处理的效果，发现这三种氧化方法都没有明显的氧化选择性。在化学镀镍废液中存在其它与磷污染竞争氧化的污染物质存在下，三种氧化方法均不能有效的将磷物种充分氧化为PO₄^3-，反应后也仍残留一定浓度的H₂PO₂^-，这对后续的处理带来了一定的负面影响。因此在未来开发一种对磷物种具有较强氧化选择性的方法技术十分必要，这会为复杂污水的处理提供新的见解和方向。

第一作者：唐瑶，硕士研究生，主要研究方向为持久性有机污染物去除研究、重金属废水处置及资源利用及环境功能性材料的设计制备。以第一作者身份在国际期刊CEJ上发表论文一篇，以其他作者身份在Chem. Eng. J.、Appl. Catal. B等发表多篇论文。E-mail：。

通讯作者：梁高杰，工学博士，研究方向为电子电路制造及水处理用精细功能化学品研发、环保及资源回收利用技术开发。E-mail：。

（来源：《工业水处理》2024年第6期）

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