一種放射性含鍶廢水的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種放射性含鍶廢水的處理方法，該方法包括以下步驟：首先向反應(yīng)器中加入碳酸鈉，攪拌，使得放射性廢水中的鍶離子與碳酸鈉通過攪拌生成大粒徑顆粒物，沉淀到反應(yīng)器底部；然后將放射性廢水進(jìn)入膜分離器，同時投加Fe3+計的鐵鹽3.0mg/L，在曝氣攪拌下繼續(xù)反應(yīng)生成顆粒物；最后將放射性廢水用氧化石墨烯基復(fù)合膜進(jìn)行反滲透分離，其中，氧化石墨烯基復(fù)合膜是氧化石墨烯復(fù)合聚多巴胺后在硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的片狀多孔載體上制備而成的，其膜層二維水通道小于0.45nm。該方法可以有效除去廢水中的鍶離子，效率高，操作簡單。
【專利說明】
一種放射性含鍶廢水的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
:
[0001 ]本發(fā)明涉及放射性廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種放射性含鍶廢水的處理方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]2011年3月，日本發(fā)生9.0級強(qiáng)烈地震和海嘯導(dǎo)致福島第一核電站發(fā)生嚴(yán)重的核泄漏事故。福島核事故的發(fā)生喚起人們對放射性污染物的關(guān)注。鍶90是放射性核素的代表，產(chǎn)生于核燃料循環(huán)和放射性同位素的生產(chǎn)應(yīng)用中。鍶90對生物體、自然資源和環(huán)境都有害。人體受到鍶90輻射后，會導(dǎo)致骨癌、軟組織癌和白血病等疾病。非放射性鍶的危害相對較低，但過量的攝入會對兒童的骨骼生長產(chǎn)生不利的影響。
[0003]膜分離技術(shù)在在放射性廢水處理中的應(yīng)用展示了廣闊的前景。但是膜分離的效率受水質(zhì)、操作因素和膜污染的影響很大，且對膜的滲透性能要求比較高，尤其還需要提高膜分離材料的滲透通量和截留率。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種放射性含鍶廢水的處理方法，該方法可以有效除去放射性廢水中的鍶，鍶的截留率高，能耗低，操作條件溫和，成本低。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種放射性含鍶廢水的處理方法，包括以下步驟:
[0007](I)向反應(yīng)器中加入1000-2000mg/L的碳酸鈉，攪拌，使得放射性廢水中的鍶離子與碳酸鈉通過攪拌生成大粒徑顆粒物，沉淀到反應(yīng)器底部；
[0008](2)然后將放射性廢水進(jìn)入膜分離器，同時投加Fe3+計的鐵鹽3.0mg/L，在曝氣攪拌下繼續(xù)反應(yīng)生成顆粒物；
[0009](3)最后將放射性廢水用氧化石墨烯基復(fù)合膜進(jìn)行反滲透分離，其中，氧化石墨烯基復(fù)合膜是氧化石墨烯復(fù)合聚多巴胺后在硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的片狀多孔載體上制備而成的，其膜層二維水通道小于0.45nm。
[0010]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(I)中，所述碳酸鈉的加入量為2000mg/L。
[0011]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述沉淀的時間為30-60min。
[0012]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述氧化石墨烯基復(fù)合膜的制備方法包括以下步驟:
[0013]a)將管狀多孔載體置于濃度為0.2mM的硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中浸泡，取出后在120-150 °C下熱處理0.5-2h，得到硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的管狀多孔載體；
[0014]b)將氧化石墨烯置于水中攪拌分散，加入三羥甲基氨基甲烷-鹽酸溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至8-9，500-1000W功率下超聲0.5_2h，得到氧化石墨烯分散液；
[0015]c)向步驟b)制得的氧化石墨烯分散液中加入鹽酸多巴胺溶液，在20-80°C下攪拌反應(yīng)l-6h，離心3-5次，然后在40-60°C烘干，得到聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物；
[0016]d)將步驟c)制得的聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物和去離子水混合攪拌均勻，500W下超聲10-30min，得到制膜溶液；
[0017]e)采用真空浸涂法將硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的管狀多孔載體在步驟d)制得的制膜溶液中進(jìn)行涂膜10-20S，浸涂后將膜在50°C的烘箱中烘干，重復(fù)浸涂和烘干處理2-3次，得到氧化石墨烯基復(fù)合膜。
[0018]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟a)中，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三甲氧基硅烷、T -氨丙基三乙氧基硅烷、T -(2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、T -氨丙基三甲氧基硅烷、T -脲丙基三乙氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種混合。
[0019]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟a)中，所述管狀多孔載體為氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、聚碳酸酯、聚醋酸纖維素、聚丙烯腈、聚四氟乙烯中的一種或多種混合，其孔徑為20-80nm。
[°02°]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟b)中，所述氧化石墨稀分散液的濃度為0.l-3mg/mLo
[0021]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟c)中，氧化石墨烯與多巴胺的質(zhì)量比為(2-8):1。
[0022]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述反滲透分離的條件為:操作壓力<
1.0MPa，操作溫度為25 °C。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]本發(fā)明在放射性含鍶廢水中合理控制沉淀劑碳酸鈉的添加量，并在反滲透的過程采用氧化石墨烯基復(fù)合膜，通過該方法可以有效除去廢水中的鍶離子，鍶離子的截留率高達(dá)90 %以上，且該工藝條件溫和，操作簡單，生產(chǎn)成本低。
【具體實(shí)施方式】
:
[0025]為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
[0026]實(shí)施例1
[0027](I)氧化石墨烯基復(fù)合膜的制備
[0028]a)將氧化鋁置于濃度為0.2mM的硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中浸泡，取出后在120 °C下熱處理0.5h，得到硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的氧化鋁；
[0029]b)將氧化石墨烯置于水中攪拌分散，加入三羥甲基氨基甲烷-鹽酸溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至8-9，500W功率下超聲0.5h，得到濃度為0.lmg/mL的氧化石墨烯分散液；
[0030]c)向步驟b)制得的氧化石墨烯分散液中加入鹽酸多巴胺溶液，在20°C下攪拌反應(yīng)lh，離心3-5次，然后在40 °C烘干，得到聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物，其中氧化石墨烯與多巴胺的質(zhì)量比為2:1;
[0031]d)將步驟c)制得的聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物和去離子水混合攪拌均勻，500W下超聲I Omin，得到制膜溶液；
[0032]e)采用真空浸涂法將硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的氧化鋁在步驟d)制得的制膜溶液中進(jìn)行涂膜10s，浸涂后將膜在50°C的烘箱中烘干，重復(fù)浸涂和烘干處理2-3次，得到氧化石墨烯基復(fù)合膜；
[0033](2)向反應(yīng)器中加入lOOOmg/L的碳酸鈉，攪拌，使得放射性廢水中的鍶離子與碳酸鈉通過攪拌生成大粒徑顆粒物，沉淀30min，顆粒物沉淀到反應(yīng)器底部；
[0034](3)然后將放射性廢水進(jìn)入膜分離器，同時投加Fe3+計的鐵鹽3.0mg/L，在曝氣攪拌下繼續(xù)反應(yīng)生成顆粒物；
[0035](4)最后將放射性廢水用氧化石墨烯基復(fù)合膜進(jìn)行反滲透分離，其中，所述反滲透分離的條件為:操作壓力< I.0MPa，操作溫度為25 °C。
[0036]實(shí)施例2
[0037](I)氧化石墨烯基復(fù)合膜的制備
[0038]a)將氧化硅置于濃度為0.2mM的硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中浸泡，取出后在150°C下熱處理2h，得到硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的氧化硅；
[0039]b)將氧化石墨烯置于水中攪拌分散，加入三羥甲基氨基甲烷-鹽酸溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至8-9，1000W功率下超聲2h，得到濃度為3mg/mL的氧化石墨稀分散液；
[0040]c)向步驟b)制得的氧化石墨烯分散液中加入鹽酸多巴胺溶液，在80°C下攪拌反應(yīng)6h，離心3-5次，然后在60°C烘干，得到聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物，其中氧化石墨烯與多巴胺的質(zhì)量比為8:1;
[0041]d)將步驟c)制得的聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物和去離子水混合攪拌均勻，500W下超聲30min，得到制膜溶液；
[0042]e)采用真空浸涂法將硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的氧化硅在步驟d)制得的制膜溶液中進(jìn)行涂膜20s，浸涂后將膜在50°C的烘箱中烘干，重復(fù)浸涂和烘干處理2-3次，得到氧化石墨烯基復(fù)合月吳；
[0043](2)向反應(yīng)器中加入2000mg/L的碳酸鈉，攪拌，使得放射性廢水中的鍶離子與碳酸鈉通過攪拌生成大粒徑顆粒物，沉淀60min，顆粒物沉淀到反應(yīng)器底部；
[0044](3)然后將放射性廢水進(jìn)入膜分離器，同時投加Fe3+計的鐵鹽3.0mg/L，在曝氣攪拌下繼續(xù)反應(yīng)生成顆粒物；
[0045](4)最后將放射性廢水用氧化石墨烯基復(fù)合膜進(jìn)行反滲透分離，其中，所述反滲透分離的條件為:操作壓力< I.0MPa，操作溫度為25 °C。
[0046]實(shí)施例3
[0047](I)氧化石墨烯基復(fù)合膜的制備
[0048]a)將氧化鈦置于濃度為0.2mM的硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中浸泡，取出后在130°C下熱處理Ih，得到硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的氧化鈦；
[0049]b)將氧化石墨烯置于水中攪拌分散，加入三羥甲基氨基甲烷-鹽酸溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至8-9，600W功率下超聲Ih，得到濃度為0.5mg/mL的氧化石墨稀分散液；
[0050]c)向步驟b)制得的氧化石墨烯分散液中加入鹽酸多巴胺溶液，在30°C下攪拌反應(yīng)2h，離心3-5次，然后在45°C烘干，得到聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物，其中氧化石墨烯與多巴胺的質(zhì)量比為3:1;
[0051 ] d)將步驟c)制得的聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物和去離子水混合攪拌均勻，500W下超聲15min，得到制膜溶液；
[0052]e)采用真空浸涂法將硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的氧化鈦在步驟d)制得的制膜溶液中進(jìn)行涂膜12s，浸涂后將膜在50°C的烘箱中烘干，重復(fù)浸涂和烘干處理2-3次，得到氧化石墨烯基復(fù)合月吳；
[0053](2)向反應(yīng)器中加入1200mg/L的碳酸鈉，攪拌，使得放射性廢水中的鍶離子與碳酸鈉通過攪拌生成大粒徑顆粒物，沉淀40min，顆粒物沉淀到反應(yīng)器底部；
[0054](3)然后將放射性廢水進(jìn)入膜分離器，同時投加Fe3+計的鐵鹽3.0mg/L，在曝氣攪拌下繼續(xù)反應(yīng)生成顆粒物；
[0055](4)最后將放射性廢水用氧化石墨烯基復(fù)合膜進(jìn)行反滲透分離，其中，所述反滲透分離的條件為:操作壓力< I.0MPa，操作溫度為25 °C。
[0056]實(shí)施例4
[0057](I)氧化石墨烯基復(fù)合膜的制備
[0058]a)將聚碳酸酯置于濃度為0.2mM的硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中浸泡，取出后在135 °C下熱處理1.4h，得到硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的聚醋酸纖維素；
[0059]b)將氧化石墨烯置于水中攪拌分散，加入三羥甲基氨基甲烷-鹽酸溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至8-9，700W功率下超聲Ih，得到濃度為lmg/mL的氧化石墨稀分散液；
[0060]c)向步驟b)制得的氧化石墨烯分散液中加入鹽酸多巴胺溶液，在40°C下攪拌反應(yīng)3h，離心3-5次，然后在50°C烘干，得到聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物，其中氧化石墨烯與多巴胺的質(zhì)量比為4:1;
[0061]d)將步驟c)制得的聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物和去離子水混合攪拌均勻，500W下超聲20min，得到制膜溶液；
[0062]e)采用真空浸涂法將硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的聚醋酸纖維素在步驟d)制得的制膜溶液中進(jìn)行涂膜14s，浸涂后將膜在50°C的烘箱中烘干，重復(fù)浸涂和烘干處理2-3次，得到氧化石墨烯基復(fù)合膜；
[0063 ] (2)向反應(yīng)器中加入1400mg/L的碳酸鈉，攪拌，使得放射性廢水中的鍶離子與碳酸鈉通過攪拌生成大粒徑顆粒物，沉淀40min，顆粒物沉淀到反應(yīng)器底部；
[0064](3)然后將放射性廢水進(jìn)入膜分離器，同時投加Fe3+計的鐵鹽3.0mg/L，在曝氣攪拌下繼續(xù)反應(yīng)生成顆粒物；
[0065](4)最后將放射性廢水用氧化石墨烯基復(fù)合膜進(jìn)行反滲透分離，其中，所述反滲透分離的條件為:操作壓力< I.0MPa，操作溫度為25 °C。
[0066]實(shí)施例5
[0067](I)氧化石墨烯基復(fù)合膜的制備
[0068]a)將聚四氟乙烯置于濃度為0.2mM的硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中浸泡，取出后在145 °C下熱處理1.5h，得到硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的聚四氟乙烯；
[0069]b)將氧化石墨烯置于水中攪拌分散，加入三羥甲基氨基甲烷-鹽酸溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至8-9，800W功率下超聲1.8h，得到濃度為2.5mg/mL的氧化石墨烯分散液；
[0070]c)向步驟b)制得的氧化石墨烯分散液中加入鹽酸多巴胺溶液，在70°C下攪拌反應(yīng)5h，離心3-5次，然后在55°C烘干，得到聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物，其中氧化石墨烯與多巴胺的質(zhì)量比為6:1;
[0071]d)將步驟c)制得的聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物和去離子水混合攪拌均勻，500W下超聲25min，得到制膜溶液；
[0072]e)采用真空浸涂法將硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的聚四氟乙烯在步驟d)制得的制膜溶液中進(jìn)行涂膜16s，浸涂后將膜在50°C的烘箱中烘干，重復(fù)浸涂和烘干處理2-3次，得到氧化石墨烯基復(fù)合膜；
[0073](2)向反應(yīng)器中加入1600mg/L的碳酸鈉，攪拌，使得放射性廢水中的鍶離子與碳酸鈉通過攪拌生成大粒徑顆粒物，沉淀50min，顆粒物沉淀到反應(yīng)器底部；
[0074](3)然后將放射性廢水進(jìn)入膜分離器，同時投加Fe3+計的鐵鹽3.0mg/L，在曝氣攪拌下繼續(xù)反應(yīng)生成顆粒物；
[0075](4)最后將放射性廢水用氧化石墨烯基復(fù)合膜進(jìn)行反滲透分離，其中，所述反滲透分離的條件為:操作壓力< I.0MPa，操作溫度為25 °C。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種放射性含鍶廢水的處理方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)向反應(yīng)器中加入1000-2000mg/L的碳酸鈉，攪拌，使得放射性廢水中的鍶離子與碳酸鈉通過攪拌生成大粒徑顆粒物，沉淀到反應(yīng)器底部； (2)然后將放射性廢水進(jìn)入膜分離器，同時投加Fe3+計的鐵鹽3.0mg/L，在曝氣攪拌下繼續(xù)反應(yīng)生成顆粒物； (3)最后將放射性廢水用氧化石墨烯基復(fù)合膜進(jìn)行反滲透分離，其中，氧化石墨烯基復(fù)合膜是氧化石墨烯復(fù)合聚多巴胺后在硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的片狀多孔載體上制備而成的，其膜層二維水通道小于0.45nm。2.如權(quán)利要求1所述的一種放射性含鍶廢水的處理方法，其特征在于，步驟(I)中，所述碳酸鈉的加入量為2000mg/L。3.如權(quán)利要求1所述的一種放射性含鍶廢水的處理方法，其特征在于，步驟(2)中，所述沉淀的時間為30-60min。4.如權(quán)利要求1所述的一種放射性含鍶廢水的處理方法，其特征在于，步驟(3)中，所述氧化石墨烯基復(fù)合膜的制備方法包括以下步驟: a)將管狀多孔載體置于濃度為0.2mM的硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中浸泡，取出后在120-150°C下熱處理0.5-2h，得到硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的管狀多孔載體； b)將氧化石墨烯置于水中攪拌分散，加入三羥甲基氨基甲烷-鹽酸溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至8-9，500-1000W功率下超聲0.5_2h，得到氧化石墨烯分散液； c)向步驟b)制得的氧化石墨烯分散液中加入鹽酸多巴胺溶液，在20-80°C下攪拌反應(yīng)l-6h，離心3-5次，然后在40-60°C烘干，得到聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物； d)將步驟c)制得的聚多巴胺-氧化石墨烯復(fù)合物和去離子水混合攪拌均勻，500W下超聲10-30min，得到制膜溶液； e)采用真空浸涂法將硅烷偶聯(lián)劑預(yù)修飾的管狀多孔載體在步驟d)制得的制膜溶液中進(jìn)行涂膜10-20S，浸涂后將膜在50°C的烘箱中烘干，重復(fù)浸涂和烘干處理2-3次，得到氧化石墨烯基復(fù)合膜。5.如權(quán)利要求4所述的一種放射性含鍶廢水的處理方法，其特征在于，步驟a)中，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ -氨丙基三甲氧基硅烷、γ -氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ -氨丙基三甲氧基硅烷、γ -脲丙基三乙氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種混合。6.如權(quán)利要求4所述的一種放射性含鍶廢水的處理方法，其特征在于，步驟a)中，所述管狀多孔載體為氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、聚碳酸酯、聚醋酸纖維素、聚丙烯腈、聚四氟乙烯中的一種或多種混合，其孔徑為20-80nmo7.如權(quán)利要求4所述的一種放射性含鍶廢水的處理方法，其特征在于，步驟b)中，所述氧化石墨稀分散液的濃度為0.l-3mg/mL。8.如權(quán)利要求4所述的一種放射性含鍶廢水的處理方法，其特征在于，步驟c)中，氧化石墨烯與多巴胺的質(zhì)量比為(2-8):1。9.如權(quán)利要求1所述的一種放射性含鍶廢水的處理方法，其特征在于，步驟(3)中，所述反滲透分離的條件為:操作壓力《1.0MPa，操作溫度為25 °C。
【文檔編號】G21F9/10GK106057262SQ201610415050
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】王文慶
【申請人】東莞市聯(lián)洲知識產(chǎn)權(quán)運(yùn)營管理有限公司