电镀过程中产生的废水成分非常复杂，重金属废水是电镀行业潜在有害废水类别。 镍是一种可致癌的重金属[1]。 此外，它也是一种比较昂贵的金属资源（价格是铜的2至4倍）。 电镀镍因其优良的耐磨性、耐腐蚀性、焊接性而广泛应用于电镀生产中。 其加工量仅次于镀锌，在整个电镀行业中排名第二。 镀镍过程中会产生大量的含镍废水。 含镍废水如果未经处理直接排放，不仅会危害环境和人体健康，还会造成贵金属资源的浪费。
1 电镀含镍废水的产生及危害
含镍电镀废水主要来源于镀镍生产过程中的镀槽废液和镀件漂洗水。 废电镀液量虽少，但镍离子浓度很高。 电镀件漂洗水是电镀废水的主要来源，占车间废水的10%。 占排放量的80%以上。 电镀件漂洗水量较大，但镍离子浓度比废电镀液小得多。 根据《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）表2规定，允许排入水体的电镀废水中总镍质量浓度最高为0.5毫克/升。
2、电镀含镍废水处理技术
处理含镍电镀废水的方法根据不同原理可分为三类：化学法、物理化学法、生物处理法。
2.1 化学法
采用化学方法处理含镍电镀废水主要有传统化学沉淀法、新工艺铁氧体法、高效重金属螯合沉淀法。 化学沉淀法还包括氢氧化物沉淀法和硫化物沉淀法。
2.1.1化学沉淀法
李娇[2]对化学沉淀法处理电镀废水进行了实验研究。 采用CaO、CaCl2、BaCl2三种络合物破除剂处理镀镍废水。 通过比较发现BaCl2的破络物效果和镍离子的去除效果最好。 率最高，CaCl2效果最差。 CaO与BaCl2联合处理镀镍废水时，镍离子去除率可达99%以上。 在镍离子去除率相同的情况下，BaCl2的用量比单独用于处理镀镍废水时要少得多。 林德贤等. 文献[3]首先采用试剂氧化，然后采用NaClO氧化对pH为3~5、Ni2+质量浓度为100~150 mg/L的含镍废水进行预处理。 最后采用化学沉淀的方法使最终出水上清液中镍离子的质量浓度低于0.1mg/L。
传统的化学沉淀法处理含镍电镀废水具有技术成熟、投资少、处理成本低等诸多优点。 虽然反应过程中会产生大量污泥，甚至造成二次污染，但随着络合破坏剂、重金属捕收剂等的不断开发和应用，传统化学沉淀法的处理效果也不断提高。
2.1.2 铁氧体法
在化学沉淀法中，较新的工艺是铁素体法。 FeSO4可使各种重金属离子形成铁氧体晶体并沉淀出来。 铁氧体的通式为FeO·Fe2O3 [4]。 废水中的Ni2+可以占据Fe2+晶格并形成共沉淀而被去除。 一般n(Ni2+):n(FeSO4)为1:2~1:3，当废水中镍离子的质量浓度为30~200 mg/L时[5]，经处理后形成沉淀颗粒。铁氧体法出水较大，易于分离，颗粒不会再溶解，无二次污染，出水水质好，可达到排放标准。
常俊霞等. 文献[6]通过实验研究了铁氧体处理含镍废水的工艺条件。 结果表明，在pH=9.0、n(Fe2+):n(Ni2+)=2:1、温度70℃条件下，镍的转化率可达99.0%以上，废水中的Ni2+可有效去除废水中的Ni2+。从 100 mg/L 降至 0.47 mg/L。 李景红等. 文献[7]研究了常温铁氧体处理低浓度含镍废水的工艺条件。 测试结果表明，pH调节剂在pH为8.5~9.0、n(Fe3+):n(Fe2+)=1.5:1、n(Fe2+):n(Ni2+)=12:1时使用，搅拌时间是15分钟。 有条件的话，治疗效果最好。 镍去除率达到98%以上，处理后废水中镍离子质量浓度达到0.20mg/L以下，符合国家排放标准。
铁氧体法和铁氧体法均含有二价铁离子。 姜红龙等. [8]采用铁氧体法联合工艺处理含铜、镍的复杂电镀废水。 结果表明，在废水初始pH=3、H2O2初始质量浓度3.33 g/L、m(Fe2+):m(H2O2)=0.1、温度25℃的最佳氧化条件下，废水处理60 min先调节废水沉淀pH值为11，控制曝气流量为25mL/min，废水中铁与金属离子的质量比为10，反应温度为50℃，曝气接触时间为 60 分钟。 在此条件下，废水中镍离子去除率达到99.94%，出水镍离子质量浓度为0.33 mg/L，满足国家排放标准。 此外，对沉淀污泥进行物相分析表明，在最佳工艺条件下得到的Fe3O4等铁氧体沉淀物无二次污染，可作为磁性材料回收利用。
铁氧体法处理含镍电镀废水具有处理设备简单、投资低、沉淀物可回收利用的优点。 目前，铁氧体工艺正从单一工艺向多种工艺组合发展，利用自身优势，与其他水处理工艺相结合，形成新工艺，使其更加完善地处理重金属废水。
2.1.3 聚合物螯合沉淀法
近年来，在传统化学沉淀工艺中添加了一种新型沉淀剂——重金属螯合剂，改善了传统工艺的缺点。 刘存海等. [9]实验合成了重金属离子螯合剂HMCA，并将HMCA应用于镀镍废水中。 当pH为6.5~7.5时，Ni2+的去除率可达98.5%以上。 该螯合剂对Ni2+具有良好的捕获能力，与Ni2+相互作用形成的螯合产物结构致密、稳定。 当金属螯合剂质量浓度为3.79 g/L时，Ni2+质量浓度最低为0.45 mg/L，显着提高了镀镍废水的处理效果。 刘转年等. [10]在碱性条件下合成了一种具有絮凝和螯合双重功能的新型重金属螯合剂——PAS，并将PAS用于重金属镍离子的螯合实验。 实验结果表明，添加0.6 mL PAS对50 mg/L含镍废水的去除率可达到98%以上。 可见PAS是Ni2+良好的螯合剂。
2.2 物理化学方法
物理化学新技术、新工艺的兴起和进步，使电镀企业实现清洁生产成为可能。 常用的处理含镍电镀废水的吸附技术、离子交换技术、膜分离技术、离子浮选技术等都是基于资源回收而发展起来的。 新型高效水处理技术。
2.2.1 吸附技术
吸附法是利用吸附剂独特的结构去除重金属离子的有效方法。 常采用沸石、活性炭、腐植酸等作为吸附剂处理含镍电镀废水。
人造沸石的功能与天然沸石相似，但孔内有机杂质较少，应用范围更广。 采用斜发沸石吸附Ni2+，最大吸附容量可达13.03 mg/g[11]。 李静等. [12]用二乙酰肟（DMG）对沸石表面进行改性，并采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）改性的人造沸石来吸附模拟废水中的Ni2+。 结果表明：当溶液体积为25 mL、初始质量浓度为20 mg/L、pH=7.0、温度为35 ℃、改性沸石用量为1.1 g、吸附时间为50 min时，吸附率达到98%以上，且受其他干扰离子（Cu2+、Pb2+）影响不大。 陈二玉[13]利用分光光度法研究了新型改性沸石（Na-Y型）对电镀废水中Ni2+的去除效果。 结果表明，在室温、pH=4下，当改性沸石添加量为0.4%、吸附时间为2 h时，废水溶液中Ni2+的去除率可达99%以上。 Na-Y沸石是HCl和NaCl的混合溶液，经浸出和再生后可重复使用。 再生后吸附容量有所下降，但下降并不明显。
活性炭可以有效去除废水中的络合镍离子。 齐燕山等. [14]研究了静态吸附条件下粉末活性炭对水溶液中低质量浓度柠檬酸络合镍离子的吸附行为。 测试结果表明：当溶液初始pH为11.0、活性炭质量浓度为10.0 g/L时，镍离子去除率达到72.3%。
罗道成等. [15]采用腐植酸树脂处理重金属Ni2+。 实验表明，当废水pH为5.0~7.0、Ni2+质量浓度为50 mg/L时，腐植酸树脂通过离子交换和络合吸附对Ni2+具有有效的作用。 去除率可达98%以上，处理后废水接近中性，废水中Ni2+含量明显低于国家排放标准。
目前工业上常用的吸附剂价格昂贵，限制了吸附技术的广泛应用。 同时，吸附剂的再生和二次污染也是吸附技术处理废水时应考虑的问题。
2.2.2 离子交换技术
随着新型大孔离子交换树脂和离子交换连续工艺的不断发展，离子交换法作为镀镍冲洗水“零排放”的手段一度引起学术界的兴趣。
侯新刚等。 [16]采用离子交换法对低浓度硫酸镍溶液进行吸附实验。 结果表明：室温下，001×8强酸性凝胶型阳离子交换树脂4.0 g，镍离子质量浓度1.0 g/L，反应时间60 min，pH为5~6，镍离子回收率可达95%以上。 动力学研究表明，吸附速率主要受液膜扩散控制。 宋吉明等. 等[17]对氨基磷酸盐螯合树脂与其他螯合树脂对弱酸性电镀废水中镍离子的吸附性能进行了对比试验，得出结论：氨基磷酸盐螯合树脂由H+型改为Na+型后吸附的Ni2+量有所增加29.5%。 处理水中Ni2+质量浓度小于0.020mg/L。 TH Eom 等人。 [18]采用离子交换技术处理电镀废水，Ni2+去除率可超过99%。
将离子交换技术与膜技术相结合，形成处理含镍电镀废水的新工艺，取得了良好的处理效果。 吴洪峰等. [19]采用离子交换-超滤-反渗透组合工艺处理镀镍漂洗废水。 系统连续运行4个多月后，监测结果显示，镀镍漂洗废水中Ni2+质量浓度由424mg/L下降到1.0mg/L以下，Ni2+回收率大于99%，废水总体回收率大于60%，系统出水可回用至镀镍漂洗槽。 该方法具有出水水质稳定、回收镍资源和水资源的优点。
2.2.3 膜分离技术
镍既是重金属又是贵金属。 利用膜分离技术不仅可以去除废水中的镍离子，还可以实现镍的回收利用，达到清洁生产的目的。
周立军等. 文献[20]采用超滤-反渗透组合工艺对镀镍漂洗废水进行浓缩分离，出水水质接近纯水。 胡奇夫等. 文献[21]采用两级RO膜系统处理含镍250~350 mg/L的漂洗废水，镍截留率达到99.9%以上。
王新同等. [22]采用新型纳滤膜分离电镀镍漂洗水，镍离子去除率为99.5%。 废水可直接排放或车间回用。 李星云等人。 等[23]采用膜电解法处理Ni2+质量浓度为2 000 mg/L、pH=5.32的含镍模拟废水。 比较了单阳极膜二极管室、单阴极膜二极管室和双膜三极室三种不同膜电解组合的处理效果。 结果表明：在单阴极膜电解的电解过程中，阳极反应产生的H+被阳极液中的OH-中和，同时负极膜也阻止了H+的通过，从而提高了镍的回收率。 电流效率可高达90%以上，比普通电解提高30%。 电解速率高于单正膜和双膜三室电解。 采用电渗析法处理含镍电镀废水，要求清洗水中镍离子质量浓度≥1.5 g/L，以提高渗析率。 电渗析处理后的浓液浓缩倍数比反渗透高。 这一优点可用于再生化学镀镍溶液。 国内试验证明，采用电渗析法可以回收90%的硫酸镍。 回收的硫酸镍质量浓度为80~100 g/L，可直接返回镀槽使用[24]。
综上可知，膜分离技术应用于含镍电镀废水的处理具有独特的优势。 不仅能有效去除废水中的Ni2+，使其低浓度达标排放或废水回用，而且还能将滤膜中所含的Ni2+截留。 镍沉积物可回收利用，既环保又经济。 与其他技术相比，膜技术设备简单，使用范围广，处理率高，且无需添加化学试剂，因此不会造成二次污染[25]。 然而，膜组件价格昂贵，并且在使用过程中会产生膜污染，这是限制膜技术广泛应用的问题。
2.2.4 离子浮选技术
采用离子浮选法处理含镍电镀废水，镍离子去除率较高。 戴文灿等. [26]研究了离子气浮处理电镀废水，发现离子气浮对镉、锌、铜、镍等金属离子有较高的去除率，其中镍的残留质量浓度可低至0.33 mg 。 /L，泡沫产品中镍品位为13.2%，具有极高的资源回收价值。 董红星等. [27]采用浮选法处理二元金属离子铜、镍。 铜和镍的去除率分别达到92.46%和93.14%。 陶友生等. 文献[28]采用浮选法对镍离子和铜离子进行了单一和混合处理实验。 单次实验镍离子回收率可达99.5%以上。 混合实验中，镍离子和铜离子的回收率明显提高，其中铜离子的回收率达到100%。
离子浮选法具有萃取法和离子交换法的双重优点。 处理电镀废水具有适应性广、去除率高的特点，并能回收废水中的有价金属。 但目前离子浮选法处理重金属废水的应用仅限于单组分的分离，对双组分和多组分废水的处理研究较少。
2.3 生物处理法
目前，生物吸附法处理含镍废水的关键问题是可用于吸附镍离子的细菌的吸附能力普遍较低[29]。
李兰松等. [30]利用射频低温等离子体对镍吸附菌B8进行突变，并测试了突变体吸附镍离子的能力。 实验结果表明，获得的突变株Ni12(·)对镍离子的吸附能力达到136.7 mg/g（干细胞），比原始菌株B8提高了11.7%。 以多孔陶瓷为载体，采用微生物曝气、挂膜的方法将突变体Ni12固定化，处理含镍离子的溶液，吸附率可达86%。 突变体Ni12对镍离子具有较强的吸附作用，可以遗传稳定，在含镍废水的处理中具有良好的应用前景。 赵玉清等. [31]筛选了一种亲镍细菌，并研究了亲镍细菌在最佳条件下对镍离子的特异性吸附。 从吸附率随时间的变化曲线可以看出，当镍离子质量浓度为25 mg/L时，吸附2 h后吸附反应达到平衡，吸附率可达97.7%。 对于超标50倍的含镍废水，一次处理已接近镍的排放标准； 该细菌对含镍废水中的Ni2+具有特异性吸附作用。
李娟等. [32]利用稻壳作为载体固定化硫酸盐还原菌，可以有效去除废水中的镍离子，去除率高达99%。 实验研究表明，红细菌对Ni2+的去除率可达90%。 白腐真菌(P.)对Ni2+的最大吸附能力可达56 mg/g[33]。 基因重组菌株E. coli JM10的Ni2+富集能力较原菌株提高了6倍以上。
目前，国内外对生物吸附的研究大多处于实验室阶段，实验室已实现固定化细胞系统的连续运行。 基因工程技术也被应用于微生物吸附。 然而，目前对生物吸附剂与重金属之间的反应动力学、热力学以及生物吸附机理的认识还不够，还需要开发更便宜、吸附容量更大的生物吸附剂。 因此，生物技术距离工业化广泛应用还有一定距离。 但相信随着生物吸附技术的不断发展和完善，生物吸附技术将在重金属污染治理中发挥其独特的魅力[34]。 详细内容请参考更多相关技术文档。
3 展望
新《国家电镀工业污染物排放标准》（-2008）的颁布，较之前的《废水综合排放标准》（GB 8978-1996）增加了含镍废水的排放要求。 为了满足更高的排放标准，常见的处理方法是在絮凝处理后添加离子交换、膜处理、电渗析等工艺进一步深度处理[35]，这样增加了处理单元数量，大大提高了处理量成本。 因此，不仅可以提高重金属废水处理效率，而且可以简化电镀企业的处理工艺，降低废水处理成本，将是含镍电镀废水处理研究的一个重要方向。 高效重金属螯合剂具有处理成本低、效果稳定、一次性处理即可达标排放等优点。 将传统沉淀工艺与重金属螯合剂相结合处理含镍电镀废水，可以一次性完成废水处理并达标排放，大大提高了重金属螯合剂的效率。 降低了废水处理成本，同时易于实现镍资源化利用，具有可观的推广应用前景。