低放射性废水处理技术研究进展

Posted 2023-01-12 放射性

篇首语：学如逆水行舟，不进则退。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了低放射性废水处理技术研究进展相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

介绍了化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法等几种传统方法和膜处理方法的原理、优缺点，讨论了中低放射性废水处理技术的发展趋势。
本文针对低放射性废水的处理，主要介绍了传统废水处理技术和膜处理技术，阐述了各废水处理技术的基本原理、优缺点及其研究进展，并讨论了今后放射性废水处理技术的发展趋势。
1.放射性废水的传统处理技术
放射性废水的传统处理方法主要包括化学沉淀法、离子交换法和蒸发浓缩法等。
1.1 化学沉淀法
化学沉淀法即利用放射性核素的氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐等化合物大都不溶的原理，向废水中投放一定比例的絮凝剂和助凝剂，通过吸附架桥、电中和等物理化学作用与废液中少量放射性核素发生共沉淀，从而去除水中的放射性核素。常用的絮凝剂有铁盐、铝盐、磷酸盐、石灰、苏打等，助凝剂有粘土、活性SiO2和聚合电解质等。影响凝聚沉淀净化效率的因素主要包括以下几个方面：
(1)废水的pH值不同的絮凝剂需要选择对应最适宜的pH值，例如硫酸铁适用于pH值为5.5～6.5；
(2)絮凝剂的比例絮凝剂的用量与废水的性质有关，与其含有的胶体状及悬浮状物质的量成比例关系；
(3)混合均匀程度絮凝效果与絮凝剂在废水中分布均匀程度成正比。杨爱丽等用MgCl2作为助滤剂，考察不同相对分子质量的阳离子聚丙烯酰胺(PAM)对低放含钚废水进行絮凝处理效果，PAM(Mw=8×10-6)与MgCl2的混合物为较优絮凝剂，最佳絮凝条件为：PAM投加量为1.0×10-6、MgCl2.6H2O投加量为0.8g/L、废水pH=12。最佳钚去除率均可达95%以上，处理后的废水中钚放射性浓度<1Bq/L。
1.2 离子交换法
放射性核素在水中主要以离子形态存在，除少数核素如碘、磷、碲、钼、锝、氟等呈阴离子形式外大多数为阳离子。当离子交换剂与放射性废液接触时，离子交换剂中的可交换离子与废液中的放射性离子互相交换，将放射性核素有选择的去除。离子交换剂主要有离子交换树脂和无机离子交换剂，离子交换法主要以单床、双床和混合床形式工作。一般单床对混合裂变产物废液的去污系数为10～100，双床和混合床的去污系数为102～103，而有机合成树脂的去污系数最高可达105。
黄雅文研究了铯离子交换剂、锶离子交换剂和钴离子交换剂的特性、水处理运行条件、选择性吸附交换能力及其在放射性废水处理中的应用。李瑞东等研究了常用的无机离子交换材料如沸石、杂多酸盐、复合离子交换剂、金属亚铁氰化物及铁氰化物、多价金属磷酸盐等的应用现状，探讨了无机离子交换材料吸附锶、铯的研究进展和发展方向。
1.3 蒸发浓缩法
放射性废水中除氚、碘等极少数元素之外的大多数放射性元素都不具有挥发性。蒸发浓缩法是利用放射性废水的这一特性借助外部加热使大部分溶液被汽化、冷凝成为含不挥发溶质较少的冷凝液，与含有大量放射性核素的蒸残液分离而得到净化。当处理的废水只含有不挥发性放射性污染物时，单效蒸发器去污系数可达到104以上，多效蒸发器和带有除雾沫装置的蒸发器能达到更高的去污系数(106～108)。尉凤珍等利用其开发的真空蒸发浓缩工艺技术及装置处理低放射性废水，可有效消减放射性废水的排放量，净化效果和出水水质均满足相关排放标准，总α和总β的净化系数分别达到3.14×104和2.49×104，出水总α为0.16Bq/L，总β为1.12Bq/L。
2 膜分离方法
膜处理法是一项新兴的分离技术，它以压力差、温度差、电位差等为动力，借助选择性透过薄膜，对放射性液体混合物实现分离。膜分离方法主要包括有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、电渗析(ED)等法等。膜分离方法的特性比较见表1。

李俊峰等研究了200L/h的两级膜处理中试装置对放射性废水的处理效果，第一级和第二级反渗透膜对放射性核素的去除率为95%～98%，两级反渗透膜的总去除效率>99.9%，对于放射性活度浓度为32 290Bq/L的原水经处理后其放射性活度浓度<1.1Bq/L。王欣鹏等利用聚酰胺反渗透膜去除模拟核电站放射性废水中的钴，发现当废水pH值为10、压力>1MPa时，对模拟废水中钴的截留率稳定保持在98%以上。
以上各方法的优缺点和适用范围各不同(表2)，处理废水时应根据水质具体特征选择合适的方法或多种方法联合使用。

3.放射性废水处理方法展望
目前多种水处理工艺在处理放射性废水方面已经取得了显著成效，未来放射性废水处理技术研究将会在以下几个方面力求突破：
(1)扩大新技术的研究，实现工业化规模。如加强膜分离技术机理和膜污染控制技术的研究；加强耐辐射膜材料和膜元件的开发。
(2)优化现有工艺流程，提高净化系数。如加强高选择性复合吸附剂的研究；加强新型高效蒸发器的研制，加强化学沉淀污泥泥水分离方法的研究。
(3)研究多种技术联合使用工艺，达到最佳处理效果。如在离子交换法或膜分离法前进行化学沉淀、吸附和蒸发等处理；将蒸发浓缩法进行并联组合适用。
(4)进行处理放射性废水新技术的开发。如植物修复法和微生物法在放射性废水处理上的应用。
4.结语
随着核能发挥越来越重要的作用，放射性废水得到妥善处理已经成为国际上的共识。随着研究的不断深入，现有技术的广泛应用和新技术的不断开发，核能的利用将更加安全、环保。