鈾是具有天然放射性的元素，它進(jìn)入動(dòng)植物體內(nèi)后，仍然能發(fā)生蛻變放出射線刺激影響動(dòng)植物體的生長(zhǎng)，鈾進(jìn)入人體則危害身體健康，導(dǎo)致感染其他各種疾病。 低濃度含鈾廢水包括含鈾的礦山水和后處理工藝工廠的外排廢水，其中除放射性元素外還包括重金屬。這種廢水含鈾的質(zhì)量濃度約為5mg/L[1]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)(0.05mg/L)。酸性廢水中的鈾一般以六價(jià)形式(UO2+2)存在，硫酸鈾酰在pH值>3時(shí)就開始強(qiáng)烈水解，pH值為5～6時(shí)可以沉淀完全，所以在pH值較低的條件下，鈾比較容易彌散、遷移[2]。由于排放源的不同，水體中鈾的濃度也不盡相同，四價(jià)鈾容易與無機(jī)碳形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，最終形成沉淀，而六價(jià)鈾可溶性較好，不容易去除，水體除鈾主要指的是去除六價(jià)鈾及其化合物。

1　低濃度含鈾廢水傳統(tǒng)處理技術(shù)

與處理其他廢水相似，處理低濃度含鈾廢水都是盡可能地將含鈾物質(zhì)截流、直接沉淀或濃縮于水中，以達(dá)到凈化水體的作用。簡(jiǎn)單可分為化學(xué)形態(tài)改變法和化學(xué)形態(tài)不改變法，常見的有吸附法、化學(xué)沉淀法、蒸發(fā)濃縮法、萃取法、離子交換法等[3]，它們的優(yōu)缺點(diǎn)如表1。

1.1　吸附法

廢水的吸附處理是指讓廢水與具有吸附性能的固體吸附劑接觸，使廢水中的有毒有害物質(zhì)固著在吸附劑表面，從而使廢水中有毒有害物質(zhì)得以除去，這是一種污染物從液相到固相的傳質(zhì)現(xiàn)象。吸附工藝主要以吸附劑為基礎(chǔ)，它對(duì)放射性核素有很高的選擇性，不但可以吸附分子，也可以吸附離子。

1.2　蒸發(fā)濃縮法

蒸發(fā)濃縮法適用于除碘、氚等極少數(shù)元素之外的不具有揮發(fā)性的放射性元素，此方法可使放射性元素得到濃縮而留在殘留液中。任何濃縮方法都會(huì)使雜質(zhì)同時(shí)濃縮，最后返回鍍槽造成雜質(zhì)積累，此部分廢液雜質(zhì)夾帶放射性，因此蒸發(fā)濃縮所造成的廢液雜質(zhì)都要進(jìn)行預(yù)處理。同時(shí)還要考慮結(jié)垢、爆炸、抗泡等因素。

1.3　萃取法

廢水的萃取處理原理是加入一種與水互不溶解的溶劑，使廢水中某些放射性污染物溶入溶劑中，然后分離溶劑與廢水，從而將廢水中的放射性污染物去除。分離后含有污染物的廢水具有較高的放射性，因此萃取法在處理含鈾廢水中不被常用。1.4　離子交換法

離子交換是使放射性廢水通過離子交換劑，使廢水中的放射性離子與其他有毒有害離子與交換劑上的離子進(jìn)行交換，從而達(dá)到分離廢水中污染物的一種方法。離子交換法不適于處理含有高濃度競(jìng)爭(zhēng)離子的放射性廢水，一般認(rèn)為常量競(jìng)爭(zhēng)離子的濃度<1000～1500mg/L的放射性廢水適于使用離子交換法處理。

離子交換法采用離子交換樹脂，目前由周耀中等[4]研究了用ASC特種水泥固化放射性廢離子交換樹脂，其工藝簡(jiǎn)單，與目前的工藝技術(shù)水平相適應(yīng)，不需要特殊的設(shè)備可以在目前我國(guó)核電站或核設(shè)施的水泥固化車間投入運(yùn)行。

綜上所述，各種傳統(tǒng)的處理方法均有各自的優(yōu)勢(shì)和不足，適用范圍亦有所差異(如表1)。

2　低濃度含鈾廢水處理新技術(shù)

2.1　乳化液膜分離法

乳化液膜法是一種較新的分離技術(shù)，乳化液膜按分離機(jī)理可分為無載體和有載體兩種，其過程是在膜的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行萃取與反萃取。在內(nèi)相-膜相-外相體系中，被分離組分從外相溶液進(jìn)入膜相溶液，再轉(zhuǎn)入內(nèi)相溶液，在內(nèi)相中濃集。

用乳化液膜法除去物質(zhì)的方法大多是形成W/O/W型乳狀液膜后進(jìn)行分離，將廢水與膜內(nèi)相含有特定試劑微小液滴的液膜接觸，液膜是由碳?xì)浠�合物溶劑、表面活性劑和某些添加劑組成的。

乳化液膜技術(shù)基于工藝簡(jiǎn)單、可再利用滲透液、單級(jí)分離效率高等優(yōu)點(diǎn)，在處理含鈾廢水中得到了充分的應(yīng)用。由于萃取法物理化學(xué)平衡的限制，鈾能逆著濃度梯度遷移，所以萃取效率是溶劑萃取法無法比擬的。Kulkarni[5-6]采用乳化液膜法對(duì)鈾提取進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，以復(fù)合組分制成的乳化液膜，可將鈾離子濃縮6倍。對(duì)于初始濃度為600mg/L的含鈾廢水，經(jīng)過兩級(jí)逆流萃取，使鈾離子在萃余液中的含量低于50mg/L。李民權(quán)等[1]基于UO2+2在1mol/LHNO3體系中，經(jīng)過制膜-破乳的過程后，去鈾效率達(dá)到了95%以上，這一結(jié)果在提高鈾濃縮物純度的研究上具有重要的意義。乳化液膜主要缺點(diǎn)是分離時(shí)要經(jīng)過制乳、萃取和破乳三個(gè)階段，對(duì)乳液的穩(wěn)定性和萃取以及破乳技術(shù)都有嚴(yán)格的要求，尤其在膜的穩(wěn)定性方面尚不能滿足實(shí)際大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

2.2　改性膨潤(rùn)土處理含鈾廢水

膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主的黏土礦物,處理廢水的主要機(jī)理是吸附作用,分為物理吸附和交換吸附兩種。物理吸附由分子間作用力(范德華力)引起,交換吸附則分別由靜電力和范德華力作用引起。有機(jī)吸附質(zhì)中的有機(jī)大離子與膨潤(rùn)土作用除了有離子交換作用,范德華力也起著相當(dāng)大的作用[7]。

膨潤(rùn)土改性的方法較多,有酸化法、氧化法、還原法、熔燒法以及氫化法等,其中以酸化法(用硫酸或鹽酸處理)較為簡(jiǎn)單易行。改性膨潤(rùn)土吸附性能好,可以富集、脫除放射性廢物。郭天亮等[8]對(duì)超鈾核素在膨潤(rùn)土的擴(kuò)散中的研究表明,核素的擴(kuò)散與膨潤(rùn)土的干密度有關(guān),其表觀擴(kuò)散系數(shù)隨著干密度的增加而降低。放射性核素Am在膨潤(rùn)土上的吸附強(qiáng);Np在膨潤(rùn)土上的吸附較強(qiáng),在還原條件下吸附很強(qiáng)。膨潤(rùn)土中存在水泥添加劑時(shí),Am的分配系數(shù)隨添加劑含量增大而減小。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

pH值對(duì)酸性膨潤(rùn)土處理重金屬離子的去除率影響較大,pH值較高時(shí),既有酸性膨潤(rùn)土對(duì)其吸附作用和交換作用,又有沉淀作用,去除率較高。如鈉基膨潤(rùn)土在pH值為2.0～4.5的條件下吸附、處理含UO3的溶液,鈉基膨潤(rùn)土中UO3的含量達(dá)5.34%～11.67%[9]。改性膨潤(rùn)土也可除去放射性廢液中的放射性同位素及各種核聚變產(chǎn)物,膨潤(rùn)土還可以作核廢料的地質(zhì)儲(chǔ)藏庫原材料[10]。

詳情請(qǐng)下載附件：核工業(yè)低濃度含鈾廢水處理技術(shù)