一種用于放射性廢水深度處理的活化劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于放射性廢水深度處理的活化劑及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]放射性廢水中的放射性核素離子在極低的質(zhì)量濃度條件下即可達(dá)到很高的放射性活度水平，例如，當(dāng)放射性廢水中含有I μ g/L的Co-60時(shí)，由此產(chǎn)生的放射性活度將達(dá)到4.18X107 Bq/L的水平。而環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)或者飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)放射性活度水平的要求非常嚴(yán)格，例如中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中規(guī)定，生活飲用水中總β放射性的限值為I Bq/L，因此就需要保證其中的放射性核素離子處于痕量濃度水平。
[0003]放射性核素是一種特殊的無(wú)機(jī)鹽，因此放射性廢水的處理屬于一種脫鹽過(guò)程。主要的放射性廢水處理過(guò)程，包括蒸發(fā)、離子交換、反滲透、連續(xù)電除鹽等，本質(zhì)上都是脫鹽過(guò)程。
[0004]在民用領(lǐng)域，比較精細(xì)的脫鹽過(guò)程所產(chǎn)生的純水為高純水，高純水的純度通常以其電阻率來(lái)表示，25°C條件下，高純水的極限電阻率為18.2 ΜΩ.cmo在電阻率高達(dá)16~18ΜΩ.cm的高純水中，水中離子的含量仍舊可能達(dá)到y(tǒng)g/L的級(jí)別。
[0005]當(dāng)放射性廢水經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、離子交換、反滲透、連續(xù)電除鹽等工藝處理后，其中的含鹽量和放射性水平都降到了比較低的水平，要進(jìn)一步降低其放射性水平存在非常大的難度。其原因是:經(jīng)過(guò)上述工藝處理后，水中放射性核素離子的質(zhì)量濃度在10_4~10_3 ng/L的水平上，放射性活度在幾十到幾百Bq/L的水平上。由于此時(shí)水中無(wú)機(jī)鹽的含量很低，在μ g/L或者更低的水平上，液態(tài)水中以離子為核心的水合離子層的厚度增加，水中的放射性核素離子被大量的水分子包圍形成水合離子，這種水合離子電性弱、水分子層厚，不易被處理工藝所捕獲。
[0006]在脫鹽工藝中，為了獲得純度更高的高純水，必須通過(guò)多級(jí)工藝不斷脫除水中的鹽分以期獲得無(wú)機(jī)鹽含量更低、水純度更高的高純水。與此相反，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于，為了使放射性水中含量極低的核素離子能夠被處理工藝所捕獲，在進(jìn)行進(jìn)一步的精處理之前向水中加入了一定量的無(wú)機(jī)鹽離子，這些不同種類(lèi)的無(wú)機(jī)鹽離子以特定的濃度存在于水中時(shí)，能夠?qū)⑺戏肿訉拥暮穸冉抵磷畹?，從而大大增加核素離子被處理工藝捕獲的幾率。
[0007]在脫鹽的過(guò)程中為了獲得更高的脫鹽效率而向水中增加鹽的濃度，這一創(chuàng)新性的思維以前未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于放射性廢水深度處理的活化劑及其應(yīng)用。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是: 一種用于放射性廢水深度處理的活化劑，所述活化劑由電阻率大于0.5 ΜΩ._的純水與不同種類(lèi)的無(wú)機(jī)鹽配制而成，活化劑中含有離子Ca2+、Na+、Sr2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+和K +，陰離子種類(lèi)不限，活化劑原液濃度與投加劑量相關(guān)，保證在活化劑加入放射性廢水中并混合均勻后，放射性廢水中含有的離子濃度如下:
Ca2+:0.1 ?0.2mg/L ；
Na+:0.2 ?0.3mg/L ；
Sr2+: 8 ?9mg/L ；
Zn2+: 18 ?20mg/L ；
Mg2+:0.2 ?0.25mg/L ；
Fe2+:0.04 ?0.05mg/L ；
K+: 100 ?150mg/L。
[0010]加入所述活化劑的混合均勻后的放射性廢水中陽(yáng)離子的總含量大于0.1 mg/L，小于等于10 mg/L O
[0011]加入所述活化劑的混合均勻后的放射性廢水中陽(yáng)離子總含量?jī)?yōu)選大于0.6 mg/L且小于等于1.0 mg/L ο
[0012]所述活化劑的應(yīng)用，所述應(yīng)用步驟如下:
第一步，利用電阻率大于0.5 ΜΩ._的高純水和不同種類(lèi)的無(wú)機(jī)鹽配制活化劑，活化劑中含有離子Ca2+、Na+、Sr2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+和K +，其濃度范圍如下，
Ca2+:0.01 ?I g/L ；
Na+:0.02 ?1.5 g/L ；
Sr2+:0.8 ?45 mg/L ；
Zn2+: 1.8 ?100 mg/L ；
Mg2+:0.02 ?1.25 g/L ；
Fe2+:4 ?250 mg/L ；
K+: 10 ?750 mg/L ；
活化劑中的陰離子種類(lèi)不限；
第二步，在需要進(jìn)行深度處理的放射性廢水中按照一定的比例投加所述活化劑，要利用本發(fā)明對(duì)放射性廢水進(jìn)行處理，待處理的放射性廢水的電阻率應(yīng)大于0.5 ΜΩ.αιι，所述活化劑的投加比例，即活化劑與放射性廢水的體積比，為0.02%~1%，活化劑的投加比例與其原始濃度相配合，保證在活化劑加入放射性廢水中并混合均勻后，放射性廢水中含有的離子濃度如下:
Ca2+:0.1 ?0.2mg/L ；
Na+:0.2 ?0.3mg/L ；
Sr2+: 8 ?9mg/L ；
Zn2+: 18 ?20mg/L ；
Mg2+:0.2 ?0.25mg/L ；
Fe2+:0.04 ?0.05mg/L ；
K+: 100 ?150mg/L ；
混合均勻后的放射性廢水中陽(yáng)離子的總含量大于0.1 mg/L，小于等于10 mg/L，優(yōu)選，混合均勻后的放射性廢水中陽(yáng)離子總含量大于0.6 mg/L且小于等于1.0 mg/L ;
第三步，將上述投加了活化劑的放射性廢水利用連續(xù)電除鹽裝置及其處理方法進(jìn)行處理；
第四步，放射性廢水經(jīng)過(guò)第三步處理后產(chǎn)生兩股液流，凈化水的放射性水平達(dá)到天然本底放射性水平，濃水則返回前續(xù)工藝進(jìn)行再處理。
[0013]所述的連續(xù)電除鹽裝置在專(zhuān)利申請(qǐng)ZL200920093102.1中有相關(guān)介紹，本申請(qǐng)技術(shù)方案與其聯(lián)合使用。
[0014]有益效果
將某放射性廢水經(jīng)兩級(jí)反滲透+連續(xù)電除鹽工藝處理后，總β為1.22 Bq/L，在廢水中加入本發(fā)明的一種活化劑，利用我方ZL200920093102.1發(fā)明的一種連續(xù)電除鹽裝置進(jìn)行處理，淡水出水中總β放射性活度水平達(dá)到2.73X 10_2 Bq/L，低于當(dāng)?shù)刈詠?lái)水的總β本底水平 3.23X1(T2 Bq/L。
[0015]利用本發(fā)明所提供的活化劑和方法進(jìn)行深度處理后，可以將放射性廢水處理到天然本底放射性水平。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1:
某放射性廢水經(jīng)兩級(jí)反滲透+連續(xù)電除鹽工藝處理后，總β為1.22 Bq/L。為了進(jìn)一步降低其放射性活度，利用電阻率為10 ΜΩ.cm的高純水和Ca(NO3)2、NaNO3, Sr (NO3)2、Zn (NO3) 2、Mg (NO3)2.Fe (NO3)2.KNO3配制活化劑，活化劑中陽(yáng)離子的濃度如下:
Ca2+:0.1 g/L ；
Na+:0.2 g/L ；
Sr2+: 8 mg/L ；
Zn2+: 18 mg/L ；
Mg2、200 mg/L ；
Fe2+:40 mg/L ；
K+: 100 mg/L ；
將該活化劑以1:1000的比例(活化劑與放射性廢水的體積比)投加到放射性廢水中，混合均勻后，利用ZL200920093102.1所述的連續(xù)電除鹽裝置進(jìn)行處理，處理后淡水出水中總β放射性活度水平達(dá)到2.73X 10_2 Bq/L，低于當(dāng)?shù)刈詠?lái)水的總β本底水平3.23X 10_2Bq/Lo
[0017]實(shí)施例2:
某放射性廢水經(jīng)蒸發(fā)工藝處理后，總β為19.7 Bq/L。為了進(jìn)一步降低其放射性活度，利用電阻率為 10 M Ω.cm 的高純水和 Ca (NO3) 2、NaCl、Sr(N03)2、ZnCl2、Mg (NO3) 2、Fe (NO3) 2、KCl配制活化劑，活化劑中陽(yáng)離子的濃度如下:
Ca2+:1 g/L ；
Na+:1.5 g/L ；
Sr2+:45 mg/L ；
Zn2+: 100 mg/L ； Mg2+: 1.2 g/L ；
Fe2+:250 mg/L ；
K+:750 mg/L ；
將該活化劑以1:200的比例(活化劑與放射性廢水的體積比)投加到放射性廢水中，混合均勻后，利用ZL200920093102.1所述的連續(xù)電除鹽裝置進(jìn)行處理，處理后淡水出水中總β放射性活度水平達(dá)到4.56X 10_2 Bq/L，低于當(dāng)?shù)刈詠?lái)水的總β本底水平7.28X 10_2 Bq/L0
[0018]作為對(duì)比，經(jīng)蒸發(fā)處理后的放射性廢水利用離子交換工藝進(jìn)行處理，處理后出水中總β放射性活度水平為3.28 Bq/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本發(fā)明所提供的方法所達(dá)到的效果。
[0019]最后應(yīng)說(shuō)明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本申請(qǐng)型的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于放射性廢水深度處理的活化劑，其特征在于:所述活化劑由電阻率大于0.5 ΜΩ.cm的純水與不同種類(lèi)的無(wú)機(jī)鹽配制而成，活化劑中含有離子Ca2+、Na+、Sr2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+和K +，陰離子種類(lèi)不限，活化劑原液濃度與投加劑量相關(guān)，保證在活化劑加入放射性廢水中并混合均勻后，放射性廢水中含有的離子濃度如下:Ca2+:0.1 ?0.2mg/L ；Na+:0.2 ?0.3mg/L ；Sr2+: 8 ?9mg/L ；Zn2+: 18 ?20mg/L ；Mg2+:0.2 ?0.25mg/L ；Fe2+:0.04 ?0.05mg/L ；K+: 100 ?150mg/L。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活化劑，其特征在于:加入所述活化劑的混合均勻后的放射性廢水中陽(yáng)離子的總含量大于0.1 mg/L，小于等于10 mg/Lo3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活化劑，其特征在于:加入所述活化劑的混合均勻后的放射性廢水中陽(yáng)離子總含量?jī)?yōu)選大于0.6 mg/L且小于等于1.0 mg/Lo4.權(quán)利要求1所述活化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用步驟如下: 第一步，利用電阻率大于0.5 ΜΩ 的高純水和不同種類(lèi)的無(wú)機(jī)鹽配制活化劑，活化劑中含有離子Ca2+、Na+、Sr2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+和K +，其濃度范圍如下，Ca2+:0.01 ?I g/L ；Na+:0.02 ?1.5 g/L ；Sr2+:0.8 ?45 mg/L ；Zn2+: 1.8 ?100 mg/L ；Mg2+:0.02 ?1.25 g/L ；Fe2+:4 ?250 mg/L ；K+: 10 ?750 mg/L ； 活化劑中的陰離子種類(lèi)不限； 第二步，在需要進(jìn)行深度處理的放射性廢水中按照一定的比例投加所述活化劑，要利用本發(fā)明對(duì)放射性廢水進(jìn)行處理，待處理的放射性廢水的電阻率應(yīng)大于0.5 ΜΩ.αιι，所述活化劑的投加比例，即活化劑與放射性廢水的體積比，為0.02%~1%，活化劑的投加比例與其原始濃度相配合，保證在活化劑加入放射性廢水中并混合均勻后，放射性廢水中含有的離子濃度如下:Ca2+:0.1 ?0.2mg/L ；Na+:0.2 ?0.3mg/L ；Sr2+: 8 ?9mg/L ；Zn2+: 18 ?20mg/L ；Mg2+:0.2 ?0.25mg/L ；Fe2+:0.04 ?0.05mg/L ；K+: 100 ?150mg/L ； 混合均勻后的放射性廢水中陽(yáng)離子的總含量大于0.1 mg/L，小于等于10 mg/L，優(yōu)選，混合均勻后的放射性廢水中陽(yáng)離子總含量大于0.6 mg/L且小于等于1.0 mg/L ; 第三步，將上述投加了活化劑的放射性廢水利用連續(xù)電除鹽裝置及其處理方法進(jìn)行處理； 第四步，放射性廢水經(jīng)過(guò)第三步處理后產(chǎn)生兩股液流，凈化水的放射性水平達(dá)到天然本底放射性水平，濃水則返回前續(xù)工藝進(jìn)行再處理。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于放射性廢水深度處理的活化劑及其應(yīng)用，該活化劑及其使用方法主要用于放射性廢水的深度處理，對(duì)于含有極少量離子態(tài)放射性核素的放射性廢水，利用本發(fā)明所提供的活化劑和方法進(jìn)行深度處理后，可以將放射性廢水處理到天然本底放射性水平。
【IPC分類(lèi)】G21F9/06
【公開(kāi)號(hào)】CN104966539
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510271705
【發(fā)明人】李福志, 趙璇, 張猛
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年5月26日