一種原位生成四氧化三錳處理核電廠放射性廢液的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種處理核電廠放射性廢液的方法，尤其是涉及一種原位生成四氧化三錳處理核電廠放射性廢液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著核工業(yè)的迅速發(fā)展，越來越多的放射性廢物產(chǎn)生，核廢液的處理也日益受到關(guān)注。因此，系統(tǒng)研究模擬核電廠放射性廢液非常有意義。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外處理含Co2+放射性廢液的方法普遍為吸附法、離子交換法、膜分離法等。然而，上述方法仍存在許多不足之處，從而影響Co2+放射性廢液的處理效果，例如，化學(xué)沉淀法大多是用混凝沉淀法去除水中雜質(zhì)，該方法產(chǎn)生的污泥量大，且出水大多不能直接達(dá)標(biāo)排放；離子交換樹脂價(jià)格較高，樹脂再生時(shí)需要酸、堿或食鹽等，運(yùn)行費(fèi)用較高，再生液需要進(jìn)一步處理；而吸附法則對(duì)吸附材料的要求較高，吸附材料的表面積和吸附容量要大，尋找一種合適的吸附劑是一個(gè)難點(diǎn)；蒸發(fā)處理及膜處理法耗能較大，而且還需后續(xù)處理。由此可見，傳統(tǒng)的單一的方法在處理放射性廢液方面均有其局限性，經(jīng)濟(jì)有效的放射性廢液的處理方法仍需進(jìn)一步研究。
[0004]原位生成四氧化三錳法是一種集化學(xué)沉淀與吸附法相結(jié)合的方法，它的特征是在原位生成過程中發(fā)生重金屬共沉淀和經(jīng)曝氣氧化生成四氧化三錳的吸附作用。原位生成四氧化三錳對(duì)重金屬離子有很強(qiáng)的親和力，可同時(shí)除去多種重金屬離子，具有強(qiáng)吸附性能，待去除重金屬離子可進(jìn)入四氧化三錳晶格中而不易浸出，不會(huì)造成二次污染，為減小放射性物質(zhì)危害提供參考價(jià)值。然而，目前有關(guān)原位生成四氧化三錳法用于處理核電廠放射性廢液的技術(shù)信息鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種離子去除效率高且工藝簡(jiǎn)單的原位生成四氧化三錳處理核電廠放射性廢液的方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種原位生成四氧化三錳處理核電廠放射性廢液的方法，該方法具體包括以下步驟:
[0008](I)在待處理核電廠放射性廢液中加入錳鹽，并攪拌均勻，配制成混合液；
[0009](2)向步驟(I)制得的混合液中加入堿溶液，將混合液的pH調(diào)節(jié)至8-13，再進(jìn)行恒溫曝氣處理；
[0010](3)將步驟(2)經(jīng)恒溫曝氣處理后的混合液靜置，過濾，進(jìn)行固液分離，即完成對(duì)待處理核電廠放射性廢液的凈化處理。
[0011]步驟⑴所述的待處理核電廠放射性廢液中的放射性元素包括5SCo、6°Co、55Fe、59Fe、65Zn、51Cr或54Mn中的一種或多種。
[0012]步驟(I)所述的待處理核電廠放射性廢液中的放射性元素的濃度為0.01-20mg/L，B3+濃度為 0-3000mg/Lo
[0013]步驟⑴所述的錳鹽包括MnCl2、Mn (NO3) ^MnSO4中的一種。
[0014]步驟⑴所述的混合液中，Mn2+與放射性元素的摩爾比為(1-40):1。
[0015]步驟(2)所述的堿溶液為NaOH溶液、KOH溶液或Ca (OH)2S液中的一種。
[0016]所述的堿溶液的摩爾濃度為l_2mol/L。
[0017]步驟(2)所述的恒溫曝氣處理的條件為:控制反應(yīng)溫度為20_70°C，控制曝氣時(shí)間為30-300min，控制空氣流量為0.2_5L/min。
[0018]步驟(2)所述的恒溫曝氣處理的條件為:控制反應(yīng)溫度為60°C，控制曝氣時(shí)間為105min，控制空氣流量為0.7L/min。
[0019]步驟(3)所述的過濾為采用0.45 μ m濾膜的真空抽濾。
[0020]本發(fā)明中，所述的待處理核電廠放射性廢液含有類似鈷離子的易被四氧化三錳結(jié)合的放射性元素。
[0021]本發(fā)明方法在實(shí)際操作過程中，離子去除效率最佳的實(shí)驗(yàn)條件為:反應(yīng)時(shí)間105min, Mn2VCo2+= 25:1，曝氣的空氣流量0.7L/min，反應(yīng)溫度65°C，ρΗΙΟ.5。但考慮沉降效果及經(jīng)濟(jì)成本，則確定最佳條件為:反應(yīng)時(shí)間105min，Mn2+/Co2+= 15:1，曝氣的空氣流量
0.7L/min，反應(yīng)溫度60°C，ρΗΙΟ.5，而在此條件下出水中Co2+濃度為9.63ng/L，總Mn 2+濃度47.06 μ g/Lo
[0022]本發(fā)明采用的原位生成四氧化三錳法即為原位合成四氧化三錳法，它的本質(zhì)就是將Mn2+加堿生成Mn(OH) 2，此過程發(fā)生放射性元素與Mn2+的共沉淀作用，去除部分放射性元素離子，再經(jīng)過曝氣空氣氧化，即生成四氧化三錳。四氧化三錳本身具有強(qiáng)吸附性能，而且四氧化三錳結(jié)構(gòu)為尖晶石結(jié)構(gòu)，當(dāng)核電廠放射性廢液中的放射性元素離子的半徑大小與Mn2+接近時(shí)，例如，鈷離子等，這些放射性元素離子便可代替Mn 2+而進(jìn)入四氧化三錳的尖晶石結(jié)構(gòu)晶格中，并得到穩(wěn)定的晶相，從而除去核電廠放射性廢液中的多種放射性元素。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn):
[0024]由于采用原位合成四氧化三錳法，加堿過程中待去除離子與錳離子形成共沉淀。加之，原位生成的四氧化三錳本身具有強(qiáng)吸附性能，而待處理的放射性元素離子又能代替Mn2+進(jìn)入四氧化三錳的尖晶石結(jié)構(gòu)晶格中，不易再發(fā)生放射性元素離子從四氧化三錳晶格中脫嵌而浸出的現(xiàn)象。在共沉淀與吸附的協(xié)同作用下，可高效去除核電廠放射性廢液中的放射性元素離子，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，不易造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026]實(shí)施例1:
[0027]模擬廢液水樣體積為500mL，反應(yīng)溫度通過恒溫水浴槽控制，滴加堿液時(shí)通過電動(dòng)攪拌來混合溶液，氧化吸附過程通過曝氣作用攪拌溶液。
[0028]實(shí)驗(yàn)步驟為:將六水氯化鈷(CoCl2.6H20)配成Co2+濃度為500mg/L的溶液，取1ml加入到500ml的容量瓶中，以配置Co2+濃度為10mg/L左右的模擬水溶液；再加入硼酸(H3BO3) 2.8182g，使溶液中B3+濃度為1000mg/L ;然后，按計(jì)量加入錳鹽MnCl 2，攪拌均勻配成原水溶液；再轉(zhuǎn)移入100mL四口燒瓶中，在一定溫度的電熱恒溫水溫槽中以2mol/L的NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值(滴加速度約30滴/分鐘)，然后以一定空氣流量進(jìn)行曝氣一段時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后，靜置，再通過真空抽濾使固液分離，測(cè)定液體中Co2+離子及總Mn2+濃度。
[0029]其中，恒溫水浴槽設(shè)置的溫度是50°C，經(jīng)NaOH調(diào)節(jié)的溶液的pH為9，溶液中Mn2+/Co2+摩爾比為20:1，曝氣的時(shí)間為30min，曝氣的空氣流量為1.4L/min。
[0030]實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:Co2+濃度56.10 μ g/L、總Mn 2+濃度271.01 μ g/L，沉渣顏色為棕色偏黃。
[0031]實(shí)施例2:
[0032]實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)施例1相同，采用的工藝參數(shù)與實(shí)施例1不同，具體如下:恒溫水浴槽設(shè)置的溫度是50°C，經(jīng)NaOH調(diào)節(jié)的溶液的pH為9，溶液中Mn2+/Co2+摩爾比為20:1，曝氣的時(shí)間為60min，曝氣的空氣流量為1.4L/min。
[0033]實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:Co2+濃度44.73 μ g/L、總Mn 2+濃度159.57 μ g/L,沉渣顏色為棕色。
[0034]實(shí)施例3:
[0035]實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)施例1相同，采用的工藝參數(shù)與實(shí)施例1不同，具體如下:恒溫水浴槽設(shè)置的溫度是50°C，經(jīng)NaOH調(diào)節(jié)的溶液的pH為9，溶液中Mn2+/Co2+摩爾比為20:1，曝氣的時(shí)間為90min，曝氣的空氣流量為1.4L/min。
[0036]實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:Co2+濃度29.10 μ g/L、總Mn 2+濃度144.83 μ g/L,顏色為棕色偏黑。
[0037]實(shí)施例4:
[0038]實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)施例1相同，采用的工藝參數(shù)與實(shí)施例1不同，具體如下:恒溫水浴槽設(shè)置的溫度是50°C，經(jīng)NaOH調(diào)節(jié)的溶液的pH為9，溶液中Mn2+/Co2+摩爾比為20:1，曝氣的時(shí)間為120min，曝氣的空氣流量為1.4L/min。
[0039]實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:Co2+濃度14.21 μ g/L、總Mn 2+濃度59.96 μ g/L，顏色為棕色偏黑。
[0040]實(shí)施例5:
[0041]實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)施例1相同，采用的工藝參數(shù)與實(shí)施例1不同，具體如下:恒溫水浴槽設(shè)置的溫度是50°C，經(jīng)NaOH調(diào)節(jié)的溶液的pH為9，溶液中Mn2+/Co2+摩爾比為20:1，曝氣的時(shí)間為150min，曝氣的空氣流量為1.4L/min。
[0042]實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:Co2+濃度14.18 μ g/L、總Mn 2+濃度47.20 μ g/L,顏色為棕色偏黑。
[0043]實(shí)施例6:
[0044]實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)施例1相同，采用的工藝參數(shù)與實(shí)施例1不同，具體如下:恒溫水浴槽設(shè)置的溫度是50°C，經(jīng)NaOH調(diào)節(jié)的溶液的pH為9，溶液中Mn2+/Co2+摩爾比為20:1，曝氣的時(shí)間為300min，曝氣的空氣流量為1.4L/min。
[0045]實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:Co2+濃度11.46 μ g/L、總Mn 2+濃度43.47 μ g/L,顏色為棕色偏黑。
[0046]實(shí)施例7:
[0047]實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)施例1相同，采用的工藝參數(shù)與實(shí)施例1不同，具體如下:恒溫水浴槽設(shè)置的溫度是500C，經(jīng)NaOH調(diào)節(jié)的溶液的pH為9，溶液中Mn2+/Co2+摩爾比為1:1，曝氣的時(shí)間為120min，曝氣的空氣流量為1.4L/min。
[0048]實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:Co2+濃度270.9 μ g/L、總Mn 2+濃度128.05 μ g/L,顏色為棕色偏黃。
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