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吸附/沉淀/微滤工艺处理模拟放射性碘污染水的研究

第十三届全国核化学与放射化学学术研讨会

作者：王启龙韦悦周吴艳南京戈洛巴尔新材料科技有限公司上海交通大学核科学与工程学院

2011年日本福岛核事故中,由于冷却海水与燃料元件的接触,产生了大量的放射性污染水,其中主要放射性核素有Cs(半衰期2年的β放射体)、CS(半衰期30年的β及γ放射体)及Sr(半衰期29年的β放射体)等。海水的注入使得污染水中含有较高浓度的... 详细信息

2011年日本福岛核事故中,由于冷却海水与燃料元件的接触,产生了大量的放射性污染水,其中主要放射性核素有Cs(半衰期2年的β放射体)、CS(半衰期30年的β及γ放射体)及Sr(半衰期29年的β放射体)等。海水的注入使得污染水中含有较高浓度的盐分,此外冷却水与破损的设备部件、管道接触产生的腐蚀成分以及管路中的油份也被带入污染水中。部分冷却水渗入地下缝隙,其组成

关键词：放射性污染水铯元素锶元素复合吸附剂

来源： cnki会议评论

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吸附/沉淀/微滤工艺处理模拟放射性碘污染水的研究

作者：周师帅天津大学

学位级别：硕士

随着核工业的发展以及放射性核素碘在医疗等科学领域的广泛应用,水体受到放射性碘污染的风险逐渐升高,研究放射性污染水中碘的去除方法及工艺迫在眉睫。本文分别开展了吸附/微滤和沉淀/微滤工艺处理放射性碘污染水的研究,小试试验结果如... 详细信息

随着核工业的发展以及放射性核素碘在医疗等科学领域的广泛应用,水体受到放射性碘污染的风险逐渐升高,研究放射性污染水中碘的去除方法及工艺迫在眉睫。本文分别开展了吸附/微滤和沉淀/微滤工艺处理放射性碘污染水的研究,小试试验结果如下:二级逆流吸附-微滤组合工艺以纳米CuO/Cu改性活性炭为除碘吸附剂,适宜的投加量为1 g/L,每级吸附时间为45 min。稀释因子(F)为0.2时,出水的平均I去除率为84.0%,浓缩倍数(CF)为438;F为0.4时,出水的平均I去除率提高至89.4%,CF降低为293,即增大F值可以提高I去除率,但同时产生污泥的体积也增大。该工艺装置连续运行期间出水水质比较稳定,浊度均在0.3 NTU以下,pH值与原水基本相同。此外,改性活性炭除碘过程中引入Cu,且出水Cu浓度随F值增大而增大,F为0.2、0.4时,出水平均Cu浓度分别为0.31、1.42 mg/L。随单位膜面积处理水体积增加,微滤膜的膜比通量(SF)值缓慢下降,试验结束后经过物理清洗,SF值可恢复至初始的88.6%以上。预除氧-沉淀-柱式膜分离组合工艺以CuCl为除碘沉淀剂,预除氧方式为Cu催化NaSO除氧,适宜的NaSO、Cu投加量分别为150、1 mg/L。该工艺装置运行稳定后,CuCl投加量为250 mg/L时,出水的平均I去除率可达97.1%,CF为1800,但出水铜离子浓度较高,平均值为30.5 mg/L,而且膜污染速率较快;将CuCl投加量降低为100 mg/L时,出水平均铜离子浓度降低至14.0 mg/L,CF高达8640,膜污染速率也减缓约二分之一,同时间歇出水模式可进一步减缓膜污染,不过该投加量下平均I去除率降低为93.9%。该工艺消耗N的气水比仅有0.1:1。试验结束后经过物理清洗,柱式膜的SF值可恢复至初始的90.8%以上。与二级逆流吸附-微滤组合工艺相比,预除氧-沉淀-柱式膜分离组合工艺可以获得更高的I去除率和CF,在小试规模的试验中具有优势,但是在除碘过程中引入的铜离子浓度较高,进一步研究是必要的。

关键词：放射性污染水碘离子二级逆流吸附沉淀微滤

造粒共沉淀-膜分离去除水中放射性锶的中试研究

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造粒共沉淀-膜分离去除水中放射性锶的中试研究

作者：王利桃天津大学

学位级别：硕士

放射性锶源自核裂变,进入饮用水后对人体健康的危害极大。鉴于我国在大力发展核能,开发经济有效的除锶工艺是十分必要的。利用造粒共沉淀-膜分离技术能够有效去除水中放射性锶,改善形成颗粒的沉降性能,同时减缓膜污染。本文在造粒-微滤... 详细信息

放射性锶源自核裂变,进入饮用水后对人体健康的危害极大。鉴于我国在大力发展核能,开发经济有效的除锶工艺是十分必要的。利用造粒共沉淀-膜分离技术能够有效去除水中放射性锶,改善形成颗粒的沉降性能,同时减缓膜污染。本文在造粒-微滤组合工艺除锶小试试验基础上,将试验扩大至中试规模,设计流量为20 m/d。试验前期首先对中试试验装置进行调试,并进行了晶种制备试验。晶种制备时的水温为27℃左右,造粒搅拌强度207 s,以5 mg/L含锶原水、1.0 g/L的CaCO、1.0 g/L的NaCO进行造粒。结果表明,中试试验造粒至25周期后沉淀出水的浊度从160 NTU降至5.00 NTU,硬度去除率稳定在58.0%以上,锶的去污因数(decontamination factor,DF)可以达到82。除锶试验中,在NaCO投加量为1.0 g/L、FeCl投加量为10 mg/L条件下,当初始锶浓度从7.5 mg/L变为5 mg/L时,平均DF从200降为144。此外,在初始锶浓度为5 mg/L、FeCl投加量为10 mg/L条件下,当NaCO投加量从0.7 g/L变为0.5 g/L时,平均DF从153降为43。除锶试验浓缩倍数(concentration factor,CF)均在2000以上。膜污染速率均为先快后慢。装置的设计膜通量为21.0L/(h·m),在处理了约200 m水后膜比通量降至8.61 L/(h·m·m),此时工艺处理能力不能满足要求。首先用清水浸泡膜组件并用盐酸调节水的pH至3.00,曝气5 h,膜比通量可恢复83.1%。中试试验中DF均比相同条件下小试试验的DF低,在今后的工作中应该进一步研究,提高本工艺的除锶效果。

关键词：放射性污染水除锶造粒共沉淀微滤

新型除碘吸附剂的开发及在水处理中的应用研究

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新型除碘吸附剂的开发及在水处理中的应用研究

作者：国中馨天津大学

学位级别：硕士

核电是我国能源战略的重要保障手段之一,然而核电站日常运营产生的碘核素迁移性极高,是最难处理的放射性核素之一。因此,本文拟研发相应的吸附剂,以应对突发性放射性碘污染事故。本文通过一步水热合成法合成了新型除碘吸附剂Cu/Ag-C。... 详细信息

核电是我国能源战略的重要保障手段之一,然而核电站日常运营产生的碘核素迁移性极高,是最难处理的放射性核素之一。因此,本文拟研发相应的吸附剂,以应对突发性放射性碘污染事故。本文通过一步水热合成法合成了新型除碘吸附剂Cu/Ag-C。采用单因素分析和正交实验,确定吸附剂合成的影响因素顺序为Cu:Ag:C质量比>合成时间>合成温度,并确定了相对最优合成条件为Cu:Ag:C质量比为1:1:5、合成温度220℃、合成时间3 h。另外,对吸附剂Cu/Ag-C的形貌特征、元素组成、零电位点和稳定性的研究结果表明:吸附剂Cu/Ag-C为粒径均匀、比表面积较大的棕红色粉末,由C及其表面均匀分布、尺寸50～100 nm的CuO和Ag颗粒构成。p H>10.8时,Zeta电位为正值。吸附剂Cu/Ag-C在p H值范围为5～9时的稳定性较好。本文研究了吸附剂Cu/Ag-C对模拟放射性I的吸附机理和吸附性能。吸附除碘机制为交换吸附和化学吸附共同作用。吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,吸附平衡时间为120 min,288、298和308 K时I的最大吸附容量分别为59.2、69.0和78.7 mg/g。初始I浓度为1.0 mg/L时,吸附剂Cu/Ag-C对I的分配系数可达1.86×10m L/g;吸附剂投加量为1.0 g/L时,I去除率可达99.9%;p H值适用范围为3～9,碱性过强不利于吸附。另外,通过解吸实验结果确定I在水中的解吸率可以忽略(解吸率为1.8%)。通过查阅文献并比较,Cu/Ag-C的吸附容量远高于其他除碘吸附剂,可快速、高效、高选择性地从放射性碘污染水中去除I,针对突发核事故时放射性碘污染水的应急处理中具有潜在的应用价值。

关键词：放射性污染水碘离子 Cu/Ag-C 改性活性炭合成吸附

金属硫化物NMTS-2吸附剂研制及去除水中锶的研究

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金属硫化物NMTS-2吸附剂研制及去除水中锶的研究

作者： Varney Kromah,Jr. 天津大学

学位级别：硕士

近年来随着核工业的快速发展,以及福岛和切尔诺贝利核电站泄漏事故,引起公众对水体放射性污染的广泛关注。放射性锶是核燃料的主要裂变产物之一和核废物的主要组分,半衰期长,在水环境中有较强的迁移性,危害人类健康和环境,因此研究如何... 详细信息

近年来随着核工业的快速发展,以及福岛和切尔诺贝利核电站泄漏事故,引起公众对水体放射性污染的广泛关注。放射性锶是核燃料的主要裂变产物之一和核废物的主要组分,半衰期长,在水环境中有较强的迁移性,危害人类健康和环境,因此研究如何从水中分离去除Sr非常重要。采用水热法合成了一种含钠、锰、锡和硫的金属硫化物吸附剂(NMTS-2),通过改变锰的用量、水量、反应温度和反应时间等优化吸附剂的合成。此外,为进一步降低成本,用锡盐替代金属锡,且控制锡盐的用量最低,同时保持了较高的Sr去除率;与Na ZTS和Na TS的相比,NMTS-2的原料分别下降69%和76%。合成NMTS-2的优化原料配比为1.150 kg NaCO/kg、0.550 kg Mn SO/kg、0.411 kg Sn Cl/kg、0.696 kg S/kg、0.361 kg HO/kg,优化反应条件和参数为200°C和24小时。采用SEM、XPS、PXRD等多种手段表征NMTS-2的形貌特征、元素组成和结构稳定性,发现元素均匀分布在吸附剂表面,其在p H值不低于4时能够保持化学稳定性,低于365℃时保持热稳定性。为确定NMTS-2对水中Sr的吸附特性,完成了吸附动力学、等温线、影响因素和吸附选择性的研究,结果表明:NMTS-2吸附水中初始浓度为5.000mg/L的Sr,在5min后达到吸附平衡,符合拟二级动力学模型;298 K时最佳拟合吸附等温线符合Langmuir吸附等温模型,最大吸附量为47.04 mg/g,与实验值46.10 mg/g非常吻合;吸附剂投加量为0.5000 g/L、初始Sr浓度为5.000mg/L、NMTS-2在p H值为4-12时,对Sr的去除率为96.81%-99.96%,分配系数(K)为6.06×10-4.70×10 m L/g;水中共存离子会降低Sr的吸附去除率,影响顺序为Ca>Mg>>Na>K;NMTS-2对自来水和湖水的锶具有优异的吸附选择性;此外,NMTS-2吸附去除Sr的机理为离子交换和配位作用,去离子水中Sr的解吸速率可以忽略不计。综上所述,即使在强酸性或强碱性的放射性废水中,NMTS-2对放射性Sr的吸附也具有快速、有效和高选择性,可以为放射性含锶废水的应急处理提供支持。

关键词：放射性污染水四元金属硫化物吸附剂NMTS-2 制备优化高选择性