核工业含铀废水处理技术进展
低浓度含铀废水处理技术研究进展

2024年第1期/第45卷黄 金GOLD安环与分析低浓度含铀废水处理技术研究进展收稿日期:2023-07-15;修回日期:2023-09-27基金项目:国家自然科学基金项目(U1967210)作者简介:周 函(1996—),男,硕士研究生,研究方向为铀矿山污染地下水修复;E mail:593970138@qq.com通信作者:丁德馨(1958—),男,教授,博士,研究方向为岩体力学、土力学、矿冶生物技术;E mail:zh2015yl@163.com周 函1,2,张 辉1,2,杨迎春1,2,李 峰1,2,丁德馨1,2(1.南华大学铀矿冶生物技术国防重点学科实验室;2.南华大学极贫铀资源绿色开发技术湖南省重点实验室)摘要:铀矿开采和加工产生了大量不同类型的低浓度含铀废水,严重威胁矿区生态环境和居民身心健康。
简述了低浓度含铀废水特点,总结了国内外各种处理工艺研究现状及优缺点,包括化学沉淀法、吸附法、膜过滤法、离子交换法、蒸发浓缩法、萃取法、可渗透反应墙技术、微生物修复技术、植物修复技术、光催化还原技术及联合处理技术,并认为多学科(化学、生物、物理、材料等)交叉是突破低浓度含铀废水处理关键技术的新途径。
关键词:铀矿;低浓度;含铀废水;处理技术;多学科交叉 中图分类号:X703 TD926.5 文章编号:1001-1277(2024)01-0099-08文献标志码:Adoi:10.11792/hj20240119引 言随着核能和核技术的快速发展,世界各国对天然铀的需求量不断增加。
铀矿石的开采和加工产生大量低浓度含铀废水,导致矿山周围生态环境不断恶化。
低浓度含铀废水主要来自铀矿开采、水冶产生的废水及未经处理排放的尾液、洗井废水等[1-2]。
此外,核工业[3]、医院和科研机构[4]、农业生产(磷肥生产及使用)[5]等均会直接或间接产生低浓度含铀废水,铀质量浓度一般为5mg/L[6],远高于国家规定的排放标准。
核废水处理中的放射性核素去除与稳定化技术

核废水处理中的放射性核素去除与稳定化技术随着核能的广泛应用,核废水处理成为一个重要的环境保护问题。
核废水中含有放射性核素,对环境和人体健康构成潜在威胁。
因此,研究和开发核废水处理中的放射性核素去除与稳定化技术具有重要意义。
一、放射性核素的来源与危害核废水中的放射性核素主要来源于核反应堆的冷却剂、堆芯和核燃料后处理过程。
这些放射性核素具有不同的衰变方式和半衰期,包括锕系元素、镭系元素、铀、钍等。
它们的放射性衰变会释放出高能射线,对人体组织和环境产生辐射危害,导致细胞损伤、遗传突变甚至致癌。
二、放射性核素去除技术1. 吸附技术吸附技术是一种常用的放射性核素去除方法。
通过选择合适的吸附剂,如活性炭、合成树脂等,可以将放射性核素从废水中吸附并固定在吸附剂表面。
吸附剂的选择应考虑其吸附容量、选择性和再生性能等因素。
2. 沉淀技术沉淀技术是通过与废水中的放射性核素发生化学反应,使其转变为不溶于水的沉淀物,从而实现去除的方法。
常用的沉淀剂包括氢氧化钙、氢氧化铁等。
沉淀技术对于一些放射性核素如铀、钍等有较好的去除效果。
3. 离子交换技术离子交换技术是利用离子交换树脂对废水中的放射性核素进行去除的方法。
离子交换树脂具有选择性吸附放射性核素的能力,可以有效去除废水中的放射性核素。
但离子交换树脂的再生和处理放射性核素的后续问题也需要考虑。
三、放射性核素稳定化技术除了从核废水中去除放射性核素,稳定化技术也是核废水处理的关键环节。
稳定化技术是将放射性核素转化为稳定的或低活性的形式,以降低其对环境和人体的危害。
1. 固化技术固化技术是将放射性核素与适当的固化剂反应形成稳定的固体产物。
常见的固化剂包括水泥、玻璃基质等。
通过固化技术,可以将放射性核素稳定地封存在固体中,减少其释放和扩散的风险。
2. 高温烧结技术高温烧结技术是将放射性核素与适当的添加剂混合,并在高温条件下进行烧结,形成稳定的陶瓷颗粒。
这种稳定的陶瓷颗粒具有较高的化学稳定性和热稳定性,可以有效地固化放射性核素。
含铀废水的还原处理

含铀废水的还原处理吕家炜阴强赖幸(东华理工大学,江西南昌330013)摘要:随着核能的快速发展和应用,产生的含铀放射性废水与日俱增,严重影响人 类的健康和环境的保护,为此,含铀废水的治理受到了广泛关注。
还原处理技术能够将含 铀废水中的U(V I)转化为毒性小、难迁移的U(IV),在含铀废水的处理方面显示了较好的 应用前景。
本文主要对几种含铀废水还原处理技术的最新研究进展进行了分析概述。
关键词:含铀废水还原处理技术研究进展引言核能作为一种高效清洁的能源,在应对化石能源 枯竭、环境污染日益严重等问题中发挥着重要作用。
随着核能的发展,核电在满足人类能源需求的同时,在 运行过程中产生大量含铀废水,对人类健康和自然生 态环境的潜在威胁日趋严重。
因此,含铀废水的治理 亟待研究解决。
水体中的铀具有多种价态,包括u(0)、U(I I I)、u (IV)、U(V)和 U(V I),主要以 U(IV)和 U(V I)两种价 态及其金属化合物或氧化物共存。
其中,u(IV)常与无 机碳形成稳定的络合物,最终生成沉淀;而u(V I)主要 以u o22+的形式存在,其易溶于水,难以去除[1]。
因此,水体中铀的去除主要针对U(V I)及其化合物。
目前含铀废水的处理方法分为两类,一种是通过 物理吸附、化学沉淀等技术对铀酰离子进行吸附富集; 另一种是采用还原法将u(V I)还原成U(IV),最终形 成沉淀。
相比而言,还原法不仅有效地解决含铀废水的污染,更能够提供乏燃料后处理所需的还原反萃剂 U(iv),实现铀在核工业中的循环利用[2],是一种理想 的去除U(V I)的途径。
目前,含铀废水的还原处理方 法有化学还原法、生物还原法和光催化还原法。
1化学还原法以往的研究中,Fe°、H2S、FeS、水合肼等还原剂在U (V I)的还原处理中得到了一定的应用[3’4]。
其中纳米 零价铁(NZVI)具有高还原势、成本低、处理效率高等优 点,被广泛应用于降解污染物的研究领域[5]。
核废水处理工程在国内外的应用案例

核废水处理工程在国内外的应用案例核废水处理工程是指对核设施产生的废水进行处理和净化的过程。
随着核能的广泛应用和核设施的增多,核废水处理工程变得越来越重要。
本文将介绍一些国内外的核废水处理工程应用案例,以展示该领域的最新进展和技术应用。
一、国内核废水处理工程应用案例1. 中国核电集团有限公司的核废水处理工程中国核电集团有限公司是中国核能行业的龙头企业,致力于核能发电和核技术应用。
该公司在核废水处理工程方面取得了显著的成就。
他们采用了一种先进的混凝沉淀和离子交换技术,能够高效地去除废水中的放射性物质和重金属污染物。
该工程的应用使得核电站的废水处理效果显著提高,为核电行业的可持续发展做出了重要贡献。
2. 上海核工程研究设计院的核废水处理工程上海核工程研究设计院是我国核工程领域的研究机构,致力于核电站的设计和工程建设。
他们在核废水处理工程方面开展了一项重要研究,成功开发了一种基于膜分离技术的核废水处理系统。
该系统通过膜的选择性通透性,能够有效去除废水中的放射性核素和有机污染物,达到国际先进水平。
该工程的应用在国内核电站中取得了良好的效果,为核能行业的可持续发展提供了有力支持。
二、国际核废水处理工程应用案例1. 美国汉福核电站的核废水处理工程美国汉福核电站是美国最大的核电站之一,也是世界上最大的核废水处理工程之一。
他们采用了一种先进的反渗透技术,能够将废水中的放射性物质和污染物完全去除,达到国际标准的排放要求。
该工程的成功应用为美国核能行业的发展树立了榜样,也为其他国家的核废水处理工程提供了借鉴和参考。
2. 日本福岛核电站事故后的核废水处理工程日本福岛核电站事故后,大量的核废水积累在核电站周围。
为了安全处理这些核废水,日本政府采取了多种措施。
其中一项重要的工程是建设了一座核废水处理厂,采用了多级过滤和离子交换技术,能够高效去除废水中的放射性核素。
该工程的应用为福岛核电站事故后的核废水处理提供了有力保障,也为全球核废水处理工程提供了宝贵经验。
核废水处理工艺及技术介绍

核废水处理工艺及技术介绍核废水是指在核能发电、核科研和核医疗等活动中产生的含有放射性物质的废水。
由于核废水的特殊性质,其处理过程需要采用特殊的工艺和技术。
本文将介绍核废水处理的常用工艺和技术,并探讨其优缺点以及未来发展方向。
一、物理处理工艺1. 沉淀沉淀是将核废水中的放射性物质转化为固体沉淀物的过程。
常用的沉淀剂包括氢氧化钙、氢氧化钠等。
通过沉淀,可以将大部分放射性核素从废水中去除,但对于一些溶解度较高的核素,沉淀效果较差。
2. 过滤过滤是利用滤料将核废水中的悬浮物和颗粒物截留下来的过程。
常用的过滤材料包括砂石、活性炭等。
过滤可以有效去除核废水中的悬浮物和颗粒物,但对于溶解性核素的去除效果较差。
二、化学处理工艺1. 离子交换离子交换是利用具有特定功能的树脂吸附核废水中的放射性核素的过程。
树脂具有选择性吸附的特性,可以有效去除核废水中的放射性核素。
然而,离子交换过程中产生的废弃物树脂也需要进行处理,以防止二次污染。
2. 萃取萃取是利用有机相和水相之间的分配系数差异,将核废水中的放射性核素转移到有机相中的过程。
通过萃取,可以实现对核废水中放射性核素的高效去除。
然而,萃取过程中使用的有机溶剂也会产生二次污染问题。
三、生物处理工艺1. 生物吸附生物吸附是利用生物材料对核废水中的放射性核素进行吸附的过程。
常用的生物吸附材料包括微生物、藻类等。
生物吸附具有成本低、效果好的优点,但需要注意生物材料的再处理问题。
2. 植物修复植物修复是利用植物对核废水中的放射性核素进行吸收和转化的过程。
通过种植适应性强的植物,可以将核废水中的放射性核素富集到植物体内,从而实现对核废水的净化。
然而,植物修复过程中植物的生长周期较长,处理效率较低。
四、高级氧化技术高级氧化技术是指利用强氧化剂对核废水中的有机污染物进行氧化降解的过程。
常用的高级氧化剂包括臭氧、过氧化氢等。
高级氧化技术具有处理效率高、反应速度快的优点,但操作复杂,成本较高。
核废水处理技术的创新与研究进展

核废水处理技术的创新与研究进展随着核能的广泛应用和核设施的建设,核废水处理成为一个备受关注的问题。
核废水中含有各种放射性物质和化学物质,对环境和人类健康构成潜在威胁。
因此,研究人员一直在努力寻找创新的核废水处理技术,以确保核能的安全利用。
本文将介绍一些核废水处理技术的创新和研究进展。
一、吸附材料的应用吸附是一种常用的核废水处理方法。
通过选择合适的吸附材料,可以有效地去除核废水中的放射性物质和化学物质。
近年来,研究人员不断开发新的吸附剂,提高吸附效率和选择性。
例如,一些纳米材料如石墨烯和金属有机骨架材料被广泛研究和应用于核废水处理中。
这些材料具有高比表面积和特殊的吸附性能,可以吸附不同类型的放射性物质和化学物质。
二、离子交换技术的改进离子交换是一种常见的核废水处理方法,通过交换树脂或其他材料上的离子,去除核废水中的污染物。
近年来,研究人员对离子交换技术进行了改进,以提高处理效率和降低成本。
例如,引入新的功能化基团、合成新型离子交换树脂,可以增强对特定污染物的吸附能力。
此外,一些研究还着眼于离子交换过程的优化和工艺改进,以提高处理效率和减少废液的产生。
三、膜分离技术的发展膜分离技术在核废水处理中扮演重要角色。
通过选择不同类型的膜材料和合适的分离工艺,可以实现对核废水中各种污染物的有效分离和去除。
近年来,研究人员对膜分离技术进行了深入研究,并取得了显著进展。
例如,引入新的膜材料如陶瓷膜、纳米孔膜等,可以提高分离效率和选择性。
此外,一些研究还探索了膜分离与其他处理方法的结合,如吸附-膜分离、离子交换-膜分离等,以进一步提高核废水处理的效果。
四、电化学技术的应用电化学技术在核废水处理中具有潜力。
通过电化学过程,可以实现对核废水中放射性物质的电析、电吸附和电化学氧化还原等处理过程。
近年来,研究人员对电化学技术进行了广泛研究,并取得了一些令人鼓舞的成果。
例如,引入新的电极材料和电化学反应机制,可以提高处理效率和降低能耗。
铀矿废水处理工程案例

铀矿废水处理工程案例今天来给大家唠唠一个铀矿废水处理的工程案例,这可就像是一场给超级“捣蛋水”的大改造计划呢。
一、工程背景。
有这么一个铀矿,那可是个宝藏地,但挖矿过程中产生的废水可就是个大麻烦了。
这铀矿废水里啊,有铀这种放射性元素,就像个小恶魔似的,还有各种重金属离子,以及一些乱七八糟的杂质。
如果就这么不管它,那周边的环境可就惨了,水不能喝,地也没法种,小动物们估计都得搬家。
二、处理目标。
那这个工程的目标呢,就是要把这废水变得干干净净的。
具体来说,就是要把铀的含量降到超级低,让那些重金属离子也都消失不见,废水的酸碱度得达到正常水平,这样排出去才不会搞破坏。
就像是要把一个调皮捣蛋的孩子,变成一个规规矩矩的小绅士。
三、处理工艺。
1. 化学沉淀法。
首先啊,工程团队就用上了化学沉淀法这个大绝招。
他们往废水里加了一些特殊的化学药剂,就像是给废水里的坏家伙们下了个“招安令”。
比如说,对于一些重金属离子,加入氢氧化钠之后,这些重金属离子就像中了魔法一样,纷纷变成了固体沉淀到废水底部。
这就好比是一群不听话的小喽啰,被一下子制服了。
这铀可没那么好对付,化学沉淀法只能先把它的一些小伙伴抓走,降低一下它的嚣张气焰。
2. 离子交换法。
接下来,离子交换法就登场了。
这就像是给废水安排了一个超级筛子。
这个筛子是一种特殊的树脂材料,废水从这个筛子流过的时候,铀离子就会被树脂吸附住,就像小虫子被蜘蛛网粘住一样。
而其他的一些无害离子呢,就可以顺利通过。
这个过程就像是在一群人中,专门把那些坏蛋一个个揪出来。
3. 膜分离技术。
还有个厉害的角色,那就是膜分离技术。
这膜就像是一道超级细密的屏障。
废水在压力的作用下通过这个膜的时候,只有小分子的水可以通过,那些大分子的杂质、铀和重金属离子啥的,都被挡在了膜的另一边。
这就好比是在一个大门前,只有身材瘦小的水能够挤过去,那些大块头的污染物就只能干瞪眼了。
四、实际运行效果。
五、工程的意义。
这个铀矿废水处理工程的意义可大了去了。
核废水处理的现状与发展趋势

核废水处理的现状与发展趋势随着核能的广泛应用和核设施的建设,核废水处理成为一个重要的环境挑战。
核废水中含有放射性物质和其他有害物质,对环境和人类健康构成潜在风险。
因此,核废水的安全处理成为全球关注的焦点。
本文将介绍核废水处理的现状,并探讨其未来的发展趋势。
一、核废水处理的现状目前,核废水处理主要采用以下几种方法:1. 放射性物质去除:核废水中的放射性物质主要包括铯、锶、碘等。
传统的去除方法包括沉淀、吸附和离子交换等。
这些方法可以有效地去除放射性物质,但产生的废物处理也是一个挑战。
2. 放射性核素分离:核废水中的放射性核素主要包括钚、镅等,这些核素具有长半衰期和高放射性。
目前,采用的方法主要是化学分离和物理分离。
化学分离方法包括溶剂萃取、离子交换和浓缩等,物理分离方法包括电离和电渗析等。
3. 废水浓缩:核废水处理过程中,为了减少废物的体积,常常需要将核废水进行浓缩。
目前,采用的方法主要有蒸发浓缩和逆渗透浓缩。
这些方法可以有效地减少废物的体积,但能耗较高。
二、核废水处理的发展趋势随着科技的不断进步和对环境保护意识的增强,核废水处理将朝着以下几个方向发展:1. 利用先进技术:随着科技的发展,新的核废水处理技术不断涌现。
例如,利用纳米材料和吸附剂可以提高放射性物质的去除效率;利用膜技术可以实现废水的高效浓缩;利用高温等离子体技术可以实现放射性核素的高效分离。
这些技术的应用将大大提高核废水处理的效率和安全性。
2. 探索新的处理方法:除了传统的处理方法,还需要探索新的处理方法。
例如,利用生物技术可以利用微生物降解核废水中的有机物;利用光催化技术可以降解核废水中的有机物和放射性物质。
这些新的处理方法具有潜力,可以为核废水处理带来新的突破。
3. 加强国际合作:核废水处理是一个全球性的问题,需要各国共同努力解决。
国际间的合作可以促进核废水处理技术的共享和交流,加快技术的发展和应用。
同时,国际合作还可以促进核废水处理标准的制定和执行,确保核废水处理的安全性和可持续性。
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核工业含铀废水处理技术进展郭栋清;李静;张利波;吴宏伟;闫汉洋;郭晓冬;许德杰【摘要】随着核能技术与核能应用的迅速发展,作为核工业中至关重要的原料铀与其化合物在不断地消耗,从而产生了大量不同类型的含铀放射性废水.如何深度高效地处理含铀废水成为核能技术发展中最为关键的问题.简述了现行含铀废水的处理技术及其特征,并认为多重技术的协同作用将是未来含铀废水处理技术的发展趋势.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】7页(P14-20)【关键词】含铀放射性废水;除铀技术;核工业【作者】郭栋清;李静;张利波;吴宏伟;闫汉洋;郭晓冬;许德杰【作者单位】昆明理工大学冶金与能源工程学院,云南昆明650093;昆明市特种冶金重点实验室,云南昆明650093;非常规冶金省部共建教育部重点实验室,云南昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院,云南昆明650093;昆明市特种冶金重点实验室,云南昆明650093;非常规冶金省部共建教育部重点实验室,云南昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院,云南昆明650093;昆明市特种冶金重点实验室,云南昆明650093;非常规冶金省部共建教育部重点实验室,云南昆明650093;中核陕西铀浓缩有限公司,陕西汉中723300;中核陕西铀浓缩有限公司,陕西汉中723300;中核陕西铀浓缩有限公司,陕西汉中723300;中核陕西铀浓缩有限公司,陕西汉中723300【正文语种】中文【中图分类】X703铀元素是一种天然放射性的重金属元素,由于铀的放射性,会对人体及动植物造成放射性的辐射伤害,如任其排放到环境中,对环境、生物以及人类健康都会造成极其严重的危害〔1〕。
随着核科学技术和原子能工业的发展,核工业产生的含铀放射性废水的种类、成分越来越复杂,总量也越来越多。
含铀废水主要来源于铀矿的开采和水冶废水、铀的精制和核燃料制造废水、反应堆运行废水、反应堆燃料的后处理废水、生产放射性同位素产生的废水以及使用放射性同位素的工厂和研究部门产生的废水等。
此外,工厂、核电站、实验室、核战争以及异常核事故等都会产生含铀废水〔2〕。
根据我国发布的《铀加工与燃料制造设施辐射防护规定》(EJ 1056—2005),放射性有害物质铀的工业下水总排出口控制质量浓度为50μg/L,相比之前的标准大幅度降低,因此对现有的工艺提出了更高的要求。
含铀废水主要具有以下几种特征〔3-5〕:(1)铀是半衰期长的天然放射性元素,因此含铀废水属于低放射性废水。
(2)含铀废水成分复杂,种类繁多,含有大量的铀、镭等重金属放射性元素以及其他有毒有害化学物质。
(3)废水中铀主要是以U(Ⅳ)和U(Ⅵ)两种价态形式及其他金属化合物或氧化物共存,其中U(Ⅳ)易于去除,因为其能与无机碳形成稳定的络合物而沉淀;而U(Ⅵ)通常以铀酰离子(UO22+)的形式存在,UO22+可溶性较好,不容易去除。
综上,含铀废水的去除多是指对U(Ⅵ)及其化合物的去除。
目前,国内外对含铀废水的处理方法主要有化学法、物理法、生物法等。
1 化学法1.1 传统沉淀法传统沉淀法主要是选用絮凝剂(如苏打-石灰、铁盐、铝盐、磷酸盐、高锰酸盐、二氧化锰等)和助凝剂(如黏土、活性 SiO2和聚合电解质等)〔6〕,使其与废水中的铀离子形成碳酸盐、氢氧化物、磷酸盐等难溶性化合物并聚合成微小的沉淀颗粒,这些沉淀颗粒又与废水中的悬浮物颗粒互相结合形成一种疏松绒粒。
这些疏松绒粒具有很高的吸附能力,不仅提高了对放射性物质的去除效果,还可沉降废水中的胶体、悬浮物、常量盐、有机物和微生物等,并最终富集在污泥中,达到水质净化的作用。
该方法多用于处理铀加工厂产生的低含铀量的碱性废水,混凝剂一般采用苏打-石灰。
罗明标等〔7〕考察了粉状氢氧化镁和用白云石制备的氢氧化镁乳液处理含铀废水,试验结果表明,氢氧化镁水处理剂具有较好的除铀效果,处理后溶液的pH控制在6~9之间,含铀质量浓度在50μg/L以下,达到现行的国家排放标准。
该工艺操作简单、除铀率高,同时可除去废水中的其他重金属元素。
任俊树等〔8〕利用铁盐絮凝剂生成 Fe(OH)3胶体颗粒,通过这些胶体颗粒吸附铀,形成不定性的Fe(OH)3絮状沉淀,将铀除去。
结果表明,溶液pH的控制是保证高效除铀的关键,加入絮凝剂和降低废水中的pH可以提高铀的絮凝效果。
调节溶液的pH为6~7,加入适量的铁盐和高锰酸钾,废水中的铀质量浓度从初始的220μg/L降至10μg/L以下。
传统沉淀法具有效果稳定、成本低廉、处理设备简单、工序易操作等优点,但是会产生大量的含铀污泥,二次污染严重。
同时随着环保要求的提高,其无法完全达到国家的排放标准,也是亟待解决的问题。
1.2 零价铁还原沉淀法零价铁粉作为还原剂,铁的氧化物、碳基吸附剂、泥炭材料作为吸附剂。
零价铁粉可以通过混凝吸附作用有效地除去含铀废水中的铀〔9〕。
零价铁属于一种活泼金属,具有非常强的还原性,同时Fe2+也具有还原性,因此在含铀废水中加入零价铁可以将U(Ⅵ)还原为U(Ⅳ),甚至可以置换出部分铀金属,并沉淀富集在其表面。
而加入的零价铁经过氧化反应后,在水中产生大量的Fe2+,Fe2+可进一步被氧化成Fe3+,在一定的pH条件下,产生絮状铁的氢氧化物形式沉淀。
铁的氢氧化物沉淀在析出的时候,会吸附UO22+,经固液分离后,将铀从含铀废水中脱离出来。
同时,铁的氢氧化物可能进行水解反应,形成吸附力强、凝聚性更好的络合离子,对铀进行吸附达到去除效果。
另外,由于零价铁粉的电化学特性,会发生电极反应,其产物[H]和Fe2+可与含铀废水中的很多组分(包括铀离子)发生氧化还原反应,从而将铀离子还原出来。
赵素芬等〔11〕进行了还原性铁粉处理含铀废水试验研究,考察了pH、震荡时间、静止时间、铁的投加量等因素对铀去除率的影响,结果表明,还原性铁粉具有良好的除铀效果,得出最佳浸出试验条件pH=5,震荡时间为30 min,静止时间为60 min,铁的投加量为30 g/L时,还原性铁粉处理含铀废水基本符合Langmuir吸附规律,铀去除率达到99.4%,含铀废水中铀质量浓度均降低到0.04 mg/L,低于国家标准。
近年来,利用纳米级铁粉还原处理含铀废水得到了广泛的关注,纳米级铁粉除了具备还原性铁粉所有的性质外,还具有更大的比表面积、吸附性和反应活性,因而该技术除铀速率高,有效性、适应性及可靠性得到了极大的提高〔12〕。
K.Zhu 等〔13〕利用碳热还原制备了多孔氮-碳结构的纳米铁,同时考察了其除铀效果,经过对比发现Fe/N-C-70的除铀效果最好,其最大去除能力为232.54 mg/g,主要影响因素为pH和碳酸盐浓度,主要作用机理为铁的还原作用和静电吸附。
综上所述,零价铁还原沉淀法处理含铀废水,处理成本低,工艺简单、可靠,除铀效果好,含铀废渣可回收利用,环境友好,处理低浓度的含铀废水有很显著的效果。
1.3 超声波强化处理含铀废水有研究表明〔14〕超声波技术应用于废水处理中,可有效降解难降解的污染物,促进反应物混合,减少药剂加入量,因此比传统方法更节省时间,具有经济效益和环保效果。
超声波技术应用于含铀废水处理,其作用机理主要归结为3种基础效应:机械效应、空化效应、热效应。
在超声波强化处理含铀废水中,机械效应可以使反应物产生快速而激烈的机械运动,从而加速传质过程,促进化学反应的进行;空化效应可以产生局部的高温高压,并伴有强烈的冲击波和射流,同时在溶液中产生—OH自由基,促进絮状Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀水解成Fe(OH)2+、Fe(OH)2+等络离子,从而促进铁的混凝吸附作用,增强其凝聚性能;热效应使溶液温度升高,加快传质过程,甚至使液固接触面产生局部的高温或电离现象等,从而加速反应过程。
超声波的强化作用提高铁对水中的UO22+的吸附能力,改善对UO22+的沉降性能,从而提高铀的去除率,减少反应时间,降低铁粉加入量。
J.Li等〔15〕利用超声波技术强化除铀效果,其废水中含铀质量浓度为2 772.23 mg/L,加入铁粉为1.5 g/L,调节pH为5,超声波强化作用45 min后,废水中铀去除率达到99.77%,经对比发现超声波可以明显缩短反应时间,减少铁粉加入量,且处理后废渣含铀品位高,既降低含铀废水处理成本,也有利于后续废渣提铀处理。
超声波技术运用于含铀废水处理中,可以有效提高除铀效率,满足国家和企业的环保要求,减少对环境的污染,取得了良好的工业应用效果。
1.4 可渗透反应墙(PRB)治理技术PRB治理技术是利用PRB将废水中的放射性核素及重金属元素吸附、固定、阻截或降解,反应墙中的充填介质一般选用零价铁、铁铝氧化物、氢氧化铁、沸石、消石灰或活性炭等。
其反应机理为:铁的还原作用、Ca(OH)2的沉淀作用、活性炭的吸附作用及铁的氢氧化物混凝吸附作用,因此该技术主要是利用化学沉淀、混凝吸附以及物理吸附等共同作用,达到去除废水中铀的目的。
此外,生物活性渗透墙技术是利用生物可以吸附重金属离子的特点,将生物技术与PRB治理技术相结合,含铀废水中的污染物首先经过生物带被其中的微生物吸附,然后与反应墙中的填充介质发生反应而进一步被除去,从而最大限度地提高含铀废水的处理效果。
C.S.Barton 等〔16〕研究了不同的3 种材料(阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、涂有偕胺肟基的石英砂)作为反应材料,考察其处理铀污染地下水的反应速率、容量和有效pH范围,从而得到各种活性材料用于PRB的适用范围。
研究结果表明,3种材料在pH为 5~7,平衡时间小于4 h、温度为23℃左右均可以快速反应。
F.G.Simon等〔17〕将铁粉和羟基磷灰石(HAP)作为活性材料,安装了连续反应式PRB系统用于处理修复被铀污染的地下水。
其主要机理为:铁的还原作用、混凝吸附作用及微电解协同作用除铀,HAP通过离子交换过程和表面吸附将铀除去。
该系统运行稳定,除铀效果好,经处理后地下水中含铀质量浓度降至56μg/L,虽然未达到我国的排放标准,但仍具有很高的参考价值。
李绪忠等〔18〕对比分析了传统的PRB治理技术与生物活性渗透墙技术的优缺点,探讨了生物活性渗透墙技术及其类型、反应材料、反应机理和工艺流程等,发现生物活性渗透墙技术具有除铀效果更好、经济、便捷等优点,在铀污染的地下水治理中具有良好的工业应用前景。
PRB治理技术适用于铀污染的地下水治理,该技术具有除铀效果好、不破坏地下水生态平衡、无二次污染、处理成本低、具有较长时间的持续处理能力等优点,因此,是一项具有发展潜力的铀污染地下水治理新技术。
此外,反应材料及长期有效性是该技术广泛应用的主要因素。
由于单一的活性反应材料处理含铀废水的效果不甚理想,因此研制多种污染物同步处理的复合型反应新材料,进一步加强PRB墙体及工艺的设计是该技术未来的主要发展方向〔24〕。