膜分离在放射性废水处理中的应用

本文介绍“膜分离在放射性废水处理中的应用”相关的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。

膜分离在放射性废水处理中的应用

放射性废水的主要来源是从核工业退役的核设施,核武器生产和测试以及其他使用放射性物质的部门。为了确保安全排放,必须满足严格的排放标准。处理放射性废水的方法多种多样,包括化学沉淀,沉降,离子交换,热蒸发,生物方法和膜分离[1-5]。

从核燃料循环的早期阶段(例如采矿阶段)到后期的放射性废物安全处理,膜分离已显示出巨大的应用潜力[6]。膜分离技术是一种基于物质分子尺度的大小和膜的选择性渗透,在外部能量或化学势差的推动下,分离混合物中的两组分或多组分溶质和溶剂的方法。目前,国内外使用的膜技术主要有微滤(MF),超滤(UF),纳滤(NF),膜蒸馏(MD),反渗透(RO),支持液膜(SLM)等。本文主要介绍这些膜分离方法在放射性废水处理中的应用。

1。膜技术处理放射性废水的研究进展

1.1微滤法

微滤,又称“微滤”,是基于静压差的驱动力膜的“筛选”效果可分离系统的膜过程。微滤膜具有整齐且均匀的多孔结构。在静压差的作用下,小于膜的孔的颗粒穿过膜,并且大于膜的孔的颗粒被捕获在膜的表面上,从而实现分离。

加拿大的乔科赫实验室采用三步“化学预处理-微滤”工艺从地下水中去除137 Cs [7]:首先在原料液中添加石灰以调节pH值,然后添加吸附的沸石粉末交换了大多数重金属,有机物和放射性核素,然后添加了粉末状*以进一步去除有机物和残留的放射性核素。*后进行微滤处理,去除137 Cs达到99.89%。化学预处理可选择性去除废水中的有害物质,减少膜分离过程中产生的二次废物量,并且有利于延长膜的使用寿命。该方法操作简单,操作稳定,成本低廉,经济竞争力强。

Yong等。 [8]结合微滤膜和絮凝形成一个絮凝-微滤(FMF)工艺,该工艺用于处理低浓度废水中的241 Am。他们首先向膜反应器中添加NaOH,将pH调节为碱性,然后与Am形成金属氢氧化物,然后添加30mg / L的FeCl3溶液作为絮凝剂来吸附氢氧化物胶体形成絮凝物。*后用微滤膜分离。进料溶液中241 Am的放射性为809。2Bq / L,滤液中241 Am的活性低于1.0Bq / L。结果表明,絮凝-微滤工艺对241 Am的去除率高于99.9%。

中国工程物理研究院核物理与化学研究所核物理与化学研究所开发了一种絮凝与沉淀结合中空纤维膜微滤的综合处理工艺[9],取得了良好的效果可处理含act系元素的废水。影响。 Deng H等[10]采用无机离子交换吸附结合微滤膜处理工艺处理含铯废水,并研究了不同吸附剂对134Cs的吸附效果,选择了亚铁氰化锌钾作为吸附剂进一步研究。膜技术为处理含铯废水奠定了基础。

微滤是一种精密过滤。膜孔的孔径分布窄,这导致保留的颗粒的狭窄且*的尺寸范围。过滤介质的孔直接用于过滤。与常规过滤相比,微滤的粒径更小,效率更高,过滤的稳定性更好。

1。2超滤方法

超滤主要基于具有筛孔功能的膜过滤[11],在一定压力下,小分子物质或溶剂的尺寸小于膜孔,可以自由通过膜,并捕获大分子物质,从而实现分离纯化。

Barbala等。 [12]使用水溶性聚合物超滤膜从馏出物中除去act系元素(Am和Pu),采用两阶段过滤,硝酸钕盐溶液用作Am Alternative废水。进料溶液中的Nd浓度为14 mg / L,滤液中的Nd浓度为0.01 mg / L(ICP-AES的检测下限)螯合基团与Nd离子的数量比随程度的变化而变化的约束力。进料后,钕开始渗透超滤膜。基于上述实验结果,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的P设施(LAPF)将类似的设备放置在保护箱中,继续进行深入的实验,并对聚合物进行了优化。这种技术的特点是进料液中的放射性金属离子与高分子水溶性聚合物配体通过化学方法结合形成螯合物,然后通过超滤膜分离,水和非螯合成分可以通过通过自由。超滤膜。通过调节滤液的pH值,可以释放出金属离子,从而实现分离纯化。

牟旭峰等。[13]使用聚合物辅助超滤技术处理含有Sr2 +和Co2 +的模拟放射性废水,使用相对分子质量分别为8000、50000和100000的聚丙烯酸作为螯合剂,还使用了截留分子量为1000的管状氧化锆陶瓷超滤膜。分别测试了3000和8000。实验结果列于表1。结果表明,膜的分子量截止值越小,金属离子的去除率越高,特别是分子量截止值为1000的膜中,Sr2 +和Co2 +的去除率更高。都高于99%。

与传统的分离方法相比,超滤技术具有以下特点:超滤过程在常温下进行,条件温和,无组分破坏;没有相变,不需要加热,并且能耗低。节能环保的分离技术;仅使用压力作为驱动力,因此分离装置简单,易于操作,易于控制和维护。

1.3纳滤法

纳滤是一种膜分离技术,利用压力差作为驱动力将纳米级颗粒捕获在水中。技术原理类似于机械筛分,但纳滤膜本身是带电的,这是其在非常低的压力下具有高脱盐性能的主要原因。纳滤膜可以在苛刻的条件下运行,例如高温,酸,碱等。,具有较低的工作压力和较高的膜通量。

白庆中[14]用聚丙烯酸钠辅助的无机纳滤膜处理含90Sr,137Cs和60Co的放射性废水,着眼于聚丙烯酸钠对三种核素的含量和pH值拒绝率的影响膜通量见表2(DF,去污系数)。结果表明,当pH值为7-8且所加入的聚丙烯酸钠的体积浓度大于0.1%时,进料液中总β和总γ的纯化率达到95%。

Chen Hongsheng等[15]使用分子量为3000的聚丙烯酸作为陶瓷纳滤膜的增强剂,用于在高钠盐模拟溶液中分离锶,并研究了不同的pH值,聚丙烯酸的浓度以及温度对膜通量和分离效果的影响,在合适的条件下,锶/钠的分离系数高达205。

无机纳滤膜的优点是体积浓度倍数高。 ,能耗低,耐酸碱,使用寿命长等优点,避免了放射性废水中有机膜辐射分解的缺点和严重的膜污染。从经济和设备维护的角度来看,使用无机纳滤膜处理放射性废水是可行的。

1.4反渗透

反渗透是一种基于溶液吸收和扩散原理的膜工艺,其压力差为主要驱动力。在浓缩溶液的侧面施加压力(通常为1000?10000kPa),当该压力大于溶液的渗透压时,将迫使浓缩溶液中的溶剂通过带有孔的不对称膜回流尺寸为0.1?1nm至稀溶液侧。反渗透过程主要用于低分子量组分的浓缩,水溶液中溶解盐的去除等,其分离图如图1所示。

渗透膜可以承受大剂量的辐射,其工作pH范围为4?9 [16,17],不能在强酸或强碱溶液中使用。印度的K. Raj等。 [18]使用聚酰胺制成的反渗透膜处理低浓度废水(3.7×106 Bq / L),日处理能力为100m3,废水量为10倍,净化系数为8?10 。

李俊峰等。 [19]使用硅藻土+两级反渗透+离子交换树脂吸附工艺进行了膜处理放射性废水的中试。当进料溶液中总的β活度浓度为32290Bq / L时,两级反渗透对放射性核素的总去除率可稳定在99.9%以上,离子交换树脂吸附后的出水浓度小于1.1桶/升结果表明,该工艺可用于内陆核电站放射性废水的处理。

Wang Xinpeng等[20]使用聚酰胺反渗透膜处理模拟核电站中的放射性废水,并研究了在不同pH值和操作条件下废水中Na +和Ca2 +金属离子的主要存在情况压力。钴离子截留率和膜通量的影响表明,Ca2 +对钴截留率的影响大于Na +。当pH为10且操作压力大于1MPa时,进料液体中钴的去除率大于98%。

熊忠华等[21]采用超滤+反渗透联合工艺处理含Pu的低位废水,并以超滤为预处理单元代替了传统的絮凝沉淀法,不仅减少了二次污染,但也得到了改善。满足了废水减容的要求,满足了下一级反渗透的取水量,提高了下游工艺的净化效果,废水的净化效果及体积影响因素研究减少量。实验结果列于表3。结果表明,当进料溶液pH=10时,该工艺对Pu的去除率达到99.94%,废水量减少了12.5倍。

1.5膜蒸馏

<膜蒸馏是基于原料液体中各组分相对挥发度的差异来实现分离。传输的驱动力是跨膜的压差,其特性是在常压和低于溶液沸点的条件下进行的。热侧溶液可以在较低的温度(例如40?50°C)下运行,因此可以使用低温热源或废热。分离过程如图2所示。热侧溶液中的挥发性成分在热溶液-膜的界面处蒸发,蒸气通过膜孔传输,并在冷侧冷凝成液相[22]。不能穿透膜的大分子的排斥率为100%。

Zakrzewska等人[23]证明了膜蒸馏技术处理低浓度废水的可行性。在实验中,膜入口温度为35?80℃,出口侧温度为5?30℃。处理量高达1.5m3 / h。实验结果表明,采用膜蒸馏法可以处理低浓度废水,几乎可以完全去除核素140La,133Ba,170Tm,114mIn,192Ir,110mAg,65Zn,134Cs,净化系数为137Cs。和60Co分别达到43.8。和4336.5。与常规蒸馏相比,膜蒸馏具有更高的蒸馏效率,馏出液纯度更高,无需复杂的蒸馏设备。膜蒸馏的缺点是它是一个具有相变的膜工艺,热能利用率低,通常只有30%?50%,这是阻碍该技术大规模应用的关键问题之一。处理。

1.6支撑液膜

液膜是分离彼此不相容的液体的中间相,并且是液体两相之间的“传质桥”通过分离[24],通过液膜中不同溶质的溶解度和扩散系数的差异,可以实现溶质之间的分离。根据配置和操作模式,液膜可分为乳液膜和支撑液膜。支撑液膜法是将液膜吸附在多孔载体的孔中,液相和汽提相在液膜的两侧均被阻塞,并且待分离的成分通过液相从液相中汽提。支持液膜向反萃取相转移。

Teramoto等。 [25]验证了使用支撑液膜处理低浓度废水的可行性。模拟的低浓度废水包含NaNO3、550mg / L Ce3 +,490mg / L Fe3 +,320mg / L Cr3 +和330mg / L Ca2 +,汽提溶液为柠檬酸钠水溶液。当温度从25°C升高到45°C时,Ce的磁导率显着提高。如果以处理能力1m3 / d计算,去除液中为550。Ce为10-6所需的膜面积为3.3 m2。

Ambe等。[26]在多孔PTFE(聚四氟乙烯)片材上涂覆2-乙基己基氢十氢化萘,以制备用于去除稀土元素的疏水性支撑液膜,制备包含放射性核素Sc,Zr,Nb,Hf,Ce,Pm,Gd的硝酸溶液,Yb,Lu作为模拟废液,结果表明,当进料液的pH值为1.4时,Ce,Pm,Gd可以达到*的渗透率,Ce和Pm在21h内渗透率达到95%,Gd和Yb渗透率达到80%。分别为10%和10%,而Sc,Zr,Nb,Hf和Lu无法穿透膜。

支撑液膜技术具有选择性高,分离效率高的特点。与传统的溶剂萃取相比,萃取与分离一体化为一步,大大减少了萃取剂的用量,简化了工艺。处理。但是,由于液膜根据表面张力和毛细作用而被吸附在支持体的微孔中,因此在操作过程中液膜容易丢失并且分离性能降低,这也是限制其工业应用的主要因素。支持液膜技术。

2。结论

与传统工艺相比,膜分离技术在处理放射性废水中具有出水水质好,净化系数高,系统运行稳定的优点。目前,膜分离技术在放射性废物处理中的应用研究取得了突破性进展。国外已开始使用膜分离装置处理核废水,但尚未实现工业应用。同时,各种膜工艺的膜污染控制还需要进一步研究。

单膜工艺在处理放射性废水方面的优势并不明显。组合膜工艺可以充分利用各单元技术的优势来优化处理成本和处理效果,应注意废水的预处理。预处理效果直接影响工艺的净化效率。纳米粒子嵌入膜已用于水处理。用纳米颗粒制造膜不仅可以根据处理需要产生相应的膜结构,而且可以很好地控制膜污染。目前,它还没有应用于放射性废水的处理。报告,这是一个值得研究的新方向。

“膜分离在放射性废水处理中的应用”相关资讯:

61%,成交186手,比前一交易减少112手,持仓量12702万,比前一个交易日减少91手。化工制造网将为您持续更新相关市场行情,敬请关注本网行情动态。从供应来看,河北正元与江苏禾友装置已恢复出货,山西太化下周计划恢复。下游需求一般,企业出货压力较大。5美元,尾盘收于1994美元,涨16。企业生产正常,市场库存充足。今年4月份的DMF行情可谓差强人意,从上图走势对比可以看出,其市场价格重心低于去年同期水平,这与国内化工生产环境受到疫情不可抗力冲击不无关系。另外,市场预期美国6月CPI数据提高,但7月存下降预期,可能会使美联储对后期加息预期谨慎,不排除利空出尽情况下商品阶段性反弹可能。

“膜分离在放射性废水处理中的应用”的介绍就到这里了,感谢你花时间阅读本站内容,更多相关信息别忘了在本站进行查找喔。

上一篇:走良性发展之路 抓住干燥设备行业黄金发展期
下一篇:胶原蛋白遭遇信任危机 乱象丛生为主因
返回顶部