模拟放射性废水联合处理方法及效果研究

发布时间：2020-08-21 18:30

【摘要】：随着我国经济的发展和核能的大规模发展,及放射性核素在军事、工业、农业、能源和医学等科学研究中的运用越来越广泛,必然会产生放射性废水,因此,对高效、经济的放射性废水处理技术的需求愈加迫切。反渗透(RO)膜的孔径极小,能够去除水中绝大部分的物质,对水溶液中粒径较小的大多数离子也具有很高的截留效率,去污系数很好。因此反渗透在处理放射性废水中具有很好的应用前景,但是反渗透对原水水质要求较高,需要对原水进行预处理,因而与其它方法联用,本文采用絮凝-微滤-反渗透组合工艺对模拟放射性废水进行了处理,重点研究各级出水的电导率和核素的去除效率。针对~(109)Cd、~(144)Ce、~(141)Ce、~(107)Pb、~(51)Cr、~(63)Ni、~(60)Co和~(56)Mn放射性核素,由于核素具有化学性质相同而物理性质不同的性质,本文采用不具放射性的Cd~(2+)、Ce~(4+)、Pb~(2+)、Cr~(6+)、Ni~(2+)、Co~(2+)和Mn~(2+)代替放射性核素进行实验研究。本文运用紫外-可见分光光度法对Cd~(2+)和Ce~(4+)进行分析、火焰原子吸收光谱法(FAAS)对Pb~(2+)、Cr~(6+)、Ni~(2+)、Co~(2+)和Mn~(2+)进行分析。在离子竞争絮凝和组合法处理实验中,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)法对测试结果进行分析。运用紫外-可见分光光度法测试Cd~(2+)时,讨论了缓冲溶液用量、乳化剂用量、显色剂用量、pH值、静置时间等条件对Cd~(2+)测试结果的影响。在最佳条件下螯合物很稳定,线性相关系数较高。测试Ce~(4+)时,在4.5 mol/L H_2SO_4溶液和0.1%甲基绿溶液的共同作用下,显色体系很稳定,得出的线性相关系数(R~2)在0.990以上。FAAS法和ICP-MS法对离子的测试结果准确可靠,线性相关系数和灵敏度均较高。在建立较准确的测试方法基础之上,运用聚丙烯酰胺进行有机絮凝实验。结果表明:除了Cr~(6+)之外,其他离子的絮凝效果均能保持在80%以上,并且确定了最优絮凝实验条件。在通过做正交试验探讨离子的竞争絮凝关系时,PAM对离子的选择性絮凝大小顺序依次为:Pb~(2+)Ce~(4+)Mn~(2+)Ni~(2+)Co~(2+)Cd~(2+)Cr~(6+),实验因素对Pb~(2+)、Ce~(4+)和Cr~(6+)无明显影响。在较优絮凝条件下进行絮凝-微滤-反渗透联合处理实验,结果表明:随着处理深度的加深,出水的电导率逐渐降低,最终维持在1.00μS/cm左右;整个体统对Cr~(6+)总的去除率高达99.58%,其它离子均在99.99%以上。离子共存的影响导致微滤膜和反渗透膜一定程度上的污染,拦截性能有降低趋势,随着离子浓度的增加,该趋势更明显,但从整体上来说,该联合处理能力没有显著下降,其整体去除率均在98.15%以上。通过对过滤滤液调节pH值至中性、去离子水膜清洗、二次过滤、低压操作等措施减小实验误差和膜性能下降。絮凝剂利用其能够自身净化水体的特点同时与溶液中的悬浮颗粒物发生相互作用,通过物理及化学等作用达到去除溶液中悬浮颗粒,净化水体的目的。微滤的过滤机理有筛分、深层过滤和滤饼层过滤三种,废水通过微滤膜时,由于膜的机械截留作用、内部截留作用以及微粒的架桥作用,粒径比微滤膜半径大的微粒不能通过滤膜而被截留在膜孔或者膜表面上导致滤饼的形成,滤饼的形成又会导致更加精细的过滤发生,在静压差的驱动作用下,半径小于滤膜孔径的粒子则通过滤膜,半径大于滤膜孔径的粒子则被截留于膜面上,从而使大小不同的组分得到分离、纯化和浓缩。依据溶解-扩散理论,反渗透的过程是:进料液一侧先溶解或选择性吸附在进料液一侧膜面上。在浓溶液一侧施加大于渗透压的压力时,浓溶液的一侧的溶剂将透过反渗透膜并且在透过侧解析进入稀溶液中。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X771
【图文】：

框图,实验装置图

渗透联合工艺对处理放射性核素的截留性能及影响因丙烯酰胺作为絮凝剂，对 Cd2+、Ce4+、Pb2+、Cr6+、Ni2+凝处理实验（见图 1-2），在此基础之上，运用反渗透膜留的 Cd2+、Ce4+、Pb2+、Cr6+、Ni2+、Co2+和 Mn2+截留，焰原子吸收光谱法（FAAS）及电感耦合等离子体质谱进行测试，并将 Cd2+、Ce4+、Pb2+、Cr6+、Ni2+、Co2+、率变化作为评价指标，确定最佳的絮凝条件，为之后的性废水提供水质保证。希望为在工程上处理放射性废水文所采用的实验技术框图如图 1-3，技术路线如下：一离子的有机絮凝实验。合离子溶液的竞争絮凝实验。（1）的基础上，对单一离子絮凝-微滤-反渗透实验。（2）的基础上，对混合离子溶液絮凝-微滤-反渗透实析絮凝机理和膜对离子的截留机制，为处理其它模拟。

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磁力搅拌PAM与离子絮凝实验图

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12图 1-3 实验技术路线图的创新点与难点、Ce4+、Pb2+、Cr6+、Ni2+、Co2+、Mn2+的模拟放射性废相结合的工艺，主要创新点有几个方面：凝-微滤-反渗透联合处理模拟放射性废水；空纤维微滤（MF）膜有效地拦截剩余絮凝剂，保障反凝、微滤及反渗透建立了模拟放射性废水的联合处理工

【参考文献】