化学镀Ni-P合金废液中P元素的去除(3)
化学镀镍采用金属盐和还原剂来进行一种氧化还原反应，能够使镍离子在具有活性的镀件表面形成镀层，这种镀层即为镍-磷非晶镀层[20]。所进行的这种氧化还原反应是自催发的，并在同一溶液中进行。之后的化学镀液中除了络合剂、稳定剂、缓冲剂[21]之外，主要含有镍盐和还原剂，其中镍盐为主盐，氯化镍和硫酸镍为镀液中镍元素的来源；还原剂的作用是提供氢离子，从而使镍离子发生还原反应，生成金属镍，并且还原剂还是镀液的磷源，还原剂多为次磷酸钠；镀液中的络合剂常为苹果酸或柠檬酸，其通过与镍反应，能有效防止沉淀，如氢氧化镍等；稳定剂常为硫脲，其作用是防止镀液自发分解，控制镍离子发生还原反应时的反应速率；缓冲剂的作用是稳定pH值，因为pH值达到一定高度，镀液中会生成亚磷酸镍的沉淀，因此，缓冲剂可防止这种反应的进行；加速剂常常为脂肪酸，其能够使次磷酸根阴离子活化，达到减弱稳定剂和络合剂的作用，并使镍加速沉积的作用。
环境问题在当今世界越来越受到人们的重视。尤其是经历了高速发展的中国，对环境造成了大量破坏，空气污染和水污染问题相当严重。这些关系着每个国民的问题，使得人们不得不重视，开始思考如何可持续地发展经济。
化学镀镍工艺从1946年由美国科学家首次发现之后经过了数代电镀人的改良发展至今，化学镀镍在空间探索、汽车制造、石油化工以及军工等工业被广泛利用，主要依靠其耐腐蚀性、耐磨性、镀层均匀等优秀性能。
但是，在化学镀镍用途越来越广，与我们生活越来越密切的同时，其带来的环境问题也越来越严峻。化学镀镍溶液中，次亚磷酸盐为还原剂的主要成分，其在反应进行中会被氧化为亚磷酸盐和正磷酸盐。积累到一定程度后，继续工作得到的镀层性能将变得极差。因此，需要经常性的对渡液进行更换，而对于废液的处理要尤为重视。
如果这些成分不经过有效达标处理就排入环境系统中，会引起非常严重的环境问题。当次亚磷酸盐、正磷酸盐含量超标，就会造成水体污染，呈现出富营养化的状态，直接表现为水中植物的疯长和鱼虾死亡。对于人类而言，水体中磷超标会使患癌的几率增加。
本论文从实际角度出发，以环保为前提，着重寻求含磷废液的有效处理方法。结合其废液特点以及作者在化学镀镍企业的实际经验，选择研究对象为酸性化学镀镍废液，其还原剂为次亚磷酸钠。研究出一种简单、高效的方法使得磷可以达标排放，减少环境污染。
在上世纪五十年代初期，原子氢理论[6]最先由G.Gutzeit提出，随后这一理论被各界所认同，对于这一理论的描述，下面这四个过程就可以很好的对其进行描述：
（1）当有充足的能量以及表面有着良好的催化活性时，液体内的次亚磷酸根便会开始脱氢，进而释放出原子氢，这些原子氢的状态为最初生成的状态，此时，它在氧化作用下，变成了亚磷酸根。
（2）初始生成状态的原子氢附着在金属表面上，同一时间，这些原子氢会活化，存在于镀液里面的镍离子会将这部分原子氢自身放出来的电子吸收掉，进而在还原反应的作用下，变成镍，随后这些镍就会在电镀零件的表面堆积。
（3）在具有催化活性的金属表面当中的初始生成状态下的原子氢会将次磷酸根进一步催化分解，从而产生处于分子状态下的氢以及亚磷酸根，同一时间，次磷酸根在还原反应的作用下，转变为磷。
（4）Ni. P合金层生成。
由以上过程可知，由于反应时间的积累，会逐渐消耗镍离子和次亚磷酸根离子，整个过程中不断产生金属镍、亚磷酸盐以及其他副产物，如钠离子和硫酸根离子等，这些副产物不利于合金镀层的沉积。其往往是在特定浓度后，会析出白色沉淀，这些沉淀在一定程度上会使镀液浑浊或自发分解[22]。其白色沉淀为七水合亚磷酸镍。镀液一浑浊或自发分解，直接可影响到Ni-P合金镀层的沉积速率，使其大幅降低。与此同时还会使镀层内应力和孔隙率增大，使镀层粗糙，并造成延展性、耐磨性和耐腐蚀性等性能降低，这一结果会直接导致化学镀镍液老化无法使用而变成废液。在这种情况下，废液的主要成分转变为次磷酸根、亚磷酸根、硫酸根离子、钠离子和镍离子。其中要数镍离子影响较大，它形成的稳定络合物，如柠檬酸镍、苹果酸镍、酒石酸镍等，不利于废液的回收处理。往废液中添加少量pH值缓冲剂、光亮剂和稳定剂能在一定程度上消除这些影响。
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