二级逆流吸附—微滤工艺去除模拟废水中铯的研究
发布时间：2020-08-28 16:26
日本福岛地震引发的核电站放射性物质泄漏引起了人们的广泛关注。在这些放射性物质中，铯是半衰期较长的高释热裂变产物，其存在对环境造成长期威胁。本文利用亚铁氰化铜作为吸附剂，采用微滤膜进行固液分离，开发出累积二级逆流吸附-微滤工艺去除模拟废水中的铯，获得了较高的去污因数和浓缩倍数，为应对核突发事件提供了技术支撑。 试验制备出分子式为Cu_2Fe(CN)_6·7H_2O的亚铁氰化铜，其对铯的吸附过程符合Freundlich吸附等温式和拟二级吸附动力学模型，离子交换是主要的作用机理。当溶液的初始铯浓度约为100μg/L，pH值在2.6~10.9范围内时，铯的分配系数大于2.94×10~6mL/g。溶液中与铯共存的K~+离子和Na~+离子的浓度分别低于20mg/L和1000mg/L时，不影响铯的去除。亚铁氰化铜吸附铯以后在水溶液中不解吸。升高溶液温度有利于铯的去除。 使用常规吸附-微滤工艺处理含铯废水，随着运行时间的增加，出水铯浓度呈下降的趋势。当亚铁氰化铜的投加量为20~80mg/L时，得到的平均去污因数为287~1349。由于离子交换作用，出水中铜的浓度有所升高，但是其浓度以及可能被引入的氰化物浓度均满足国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。 针对亚铁氰化铜吸附水中的铯，开发出二级逆流吸附-微滤工艺，并建立了数学模型；采用该模型可较准确地预测出水中的铯浓度，并在烧杯试验以及小试试验中进行了验证。当水中初始铯浓度约为100μg/L，亚铁氰化铜的投加量为40mg/L，稀释因子分别为0.7和0.4时，烧杯试验获得的去污因数分别为615和1123，与模型计算值接近。 二级逆流吸附-微滤工艺小试试验的验证结果表明，出水铯浓度随运行时间的增加基本不变，在稀释因子分别为0.7和0.4时，得到的去污因数分别为593和964。与常规吸附-微滤工艺相比，在相同的吸附剂投加量下去污因数可提高1~2倍，膜分离器内悬浮固体浓度的实测值接近计算值，膜污染速率小，可获得更大的浓缩倍数。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2012
【中图分类】：X703
【部分图文】：
膜分离技术可分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）。压力驱动膜的特性如图1-1所示[17]。图 1-1 压力驱动膜的特性微滤是在压力差作为推动力的情况下，将滤液中大于微滤膜孔径的微粒、细菌等悬浮物质截留下来，达到滤液中微粒的去除和溶液的澄清的一种膜分离技术。通常，微滤膜孔径在 0.05 μm ~5 μm 之间，可截留分子量为 2×105Da~106Da的物质，适用于细菌微粒的分离。微滤广泛的用于饮用水和生活污水的处理，在工业上经常用来去除液体中的颗粒性物质。微滤可以和沉淀、吸附等工艺相结合用于处理放射性废水，微滤也经常做为纳滤、超滤的前处理工艺进行应用。超滤是一个压力驱动过程，介于微滤与纳滤之间，且三者无明显的分界线。超滤膜是一种具有超级“筛分”分离功能的多孔膜，它的孔径在 0.001 μm ~0.01
1.2.3 蒸发法蒸发法的基本原理是：进入蒸发器的废水通过蒸汽或电热器加热至沸腾，废水中的水分便逐渐蒸发成水蒸气，经冷却凝结成水。因为铯不具有挥发性，因此用蒸发法处理含铯废水可以获得很高且稳定的去污因数和浓缩倍数。比如，尉凤珍等[51]用釜式蒸发装置对含137Cs 放射性活度分别为 6.79×103Bq/L和 1.82×106Bq/L的低放和中放废水进行蒸发处理试验，得到的去污因数分别为 1.76×104和6.17×105。1.2.4 萃取法萃取法除铯近年来也备受关注。目前有应用的萃取剂有三种即冠醚、硼钴衍生物(CCDC) 和杯冠化合物[52]。1985 年，Shuler 等[53]研究了用冠醚从酸性高放废液中萃取137Cs。分别使用0.02 mol/L双-4, 4′(5′)-(1-羟基庚基) 苯并 18 冠 6 (Ⅰ) 和双-4, 4′(5′)- (1-羟基-2-乙基己基) 苯并 18 冠 6 (Ⅱ) 作萃取剂，它们的结构示于图 1-4。将这两种萃取
（Programmable Logic Controller，PLC）器亦与 PLC 相连以实现进水、加药、出水理过程的完全自动化。设备见表 2-3，现场试验装置如图 2-3 所表 2-3 小试试验装置主要设备表称 型号 生QRUNDDOS 格兰富（上BT100-2J-YZ Ⅱ 15保定兰格恒BT00-300M-YZ2515 保定兰格恒D-8401WZ 天津市华兴ACO-318 广东海利有控制器 51-A-S-V-2-AA 北京颇特仪计（水） LZB-6 天津流量仪
本文编号：2807832
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2012
【中图分类】：X703
【部分图文】：
膜分离技术可分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）。压力驱动膜的特性如图1-1所示[17]。图 1-1 压力驱动膜的特性微滤是在压力差作为推动力的情况下，将滤液中大于微滤膜孔径的微粒、细菌等悬浮物质截留下来，达到滤液中微粒的去除和溶液的澄清的一种膜分离技术。通常，微滤膜孔径在 0.05 μm ~5 μm 之间，可截留分子量为 2×105Da~106Da的物质，适用于细菌微粒的分离。微滤广泛的用于饮用水和生活污水的处理，在工业上经常用来去除液体中的颗粒性物质。微滤可以和沉淀、吸附等工艺相结合用于处理放射性废水，微滤也经常做为纳滤、超滤的前处理工艺进行应用。超滤是一个压力驱动过程，介于微滤与纳滤之间，且三者无明显的分界线。超滤膜是一种具有超级“筛分”分离功能的多孔膜，它的孔径在 0.001 μm ~0.01
1.2.3 蒸发法蒸发法的基本原理是：进入蒸发器的废水通过蒸汽或电热器加热至沸腾，废水中的水分便逐渐蒸发成水蒸气，经冷却凝结成水。因为铯不具有挥发性，因此用蒸发法处理含铯废水可以获得很高且稳定的去污因数和浓缩倍数。比如，尉凤珍等[51]用釜式蒸发装置对含137Cs 放射性活度分别为 6.79×103Bq/L和 1.82×106Bq/L的低放和中放废水进行蒸发处理试验，得到的去污因数分别为 1.76×104和6.17×105。1.2.4 萃取法萃取法除铯近年来也备受关注。目前有应用的萃取剂有三种即冠醚、硼钴衍生物(CCDC) 和杯冠化合物[52]。1985 年，Shuler 等[53]研究了用冠醚从酸性高放废液中萃取137Cs。分别使用0.02 mol/L双-4, 4′(5′)-(1-羟基庚基) 苯并 18 冠 6 (Ⅰ) 和双-4, 4′(5′)- (1-羟基-2-乙基己基) 苯并 18 冠 6 (Ⅱ) 作萃取剂，它们的结构示于图 1-4。将这两种萃取
（Programmable Logic Controller，PLC）器亦与 PLC 相连以实现进水、加药、出水理过程的完全自动化。设备见表 2-3，现场试验装置如图 2-3 所表 2-3 小试试验装置主要设备表称 型号 生QRUNDDOS 格兰富（上BT100-2J-YZ Ⅱ 15保定兰格恒BT00-300M-YZ2515 保定兰格恒D-8401WZ 天津市华兴ACO-318 广东海利有控制器 51-A-S-V-2-AA 北京颇特仪计（水） LZB-6 天津流量仪
【参考文献】
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10 侯立安,左莉;纳滤膜分离技术处理放射性污染废水的试验研究[J];给水排水;2004年10期
本文编号：2807832
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