本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水體重金屬離子的生物質(zhì)吸附劑及吸附鈾和后處理工藝。

背景技術(shù)：

隨著核工業(yè)、金屬冶煉加工、電子工業(yè)等行業(yè)的迅速發(fā)展而產(chǎn)生的重金屬離子通過土壤、水、空氣等途徑進(jìn)入水體，并通過食物鏈等方式進(jìn)行富集，對(duì)人類的身體健康和生態(tài)環(huán)境都產(chǎn)生了不容小覷的危害，由于放射性金屬離子一方面具有放射性危害，另一方面還有化學(xué)毒性的特性，因此核工業(yè)產(chǎn)生的放射性重金屬污染造成的危害尤為嚴(yán)重。核工業(yè)產(chǎn)生的污染不泛有前端的鈾礦石開采產(chǎn)生的廢水、脈石和后端放射性廢水的處理與處置及一些核相關(guān)部門產(chǎn)生的廢水廢物。僅僅是因?yàn)檫@些方面產(chǎn)生的放射性重金屬離子廢水就難以快速、高效、經(jīng)濟(jì)的處理且后處理過程也很繁瑣，如若發(fā)生重大的核事故（如：切爾諾貝利核事故）時(shí)，放射性廢水的污染便更為嚴(yán)重而難以掌控。

以鈾為例，雖然傳統(tǒng)的鈾去除工藝（如：離子交換、萃取、沉淀）已經(jīng)很成熟并應(yīng)用于生產(chǎn)，但是它們?nèi)匀淮嬖谥T如經(jīng)濟(jì)消耗大、處理繁瑣等問題；而生物質(zhì)吸附劑不僅廉價(jià)易得，而且能解決鈾的水體污染。生物質(zhì)吸附劑用于吸附放射性重金屬的研究已有涉及，但吸附的后處理卻是難點(diǎn)，如何將吸附劑吸附后的放射性重金屬離子綠色、環(huán)保、安全地解析出來值得研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是建立鈾廢水處理的工藝路線，以生物質(zhì)水葫蘆作為吸附劑，具有來源廣泛、廉價(jià)易得、吸附性能高，對(duì)環(huán)境無二次污染且在后期可應(yīng)用于沼氣發(fā)電，沼氣發(fā)電不僅能解析出吸附劑中的鈾，還具有產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

水葫蘆干粉吸附劑為過200目標(biāo)準(zhǔn)篩的水葫蘆干粉。

水葫蘆干粉吸附劑的制備步驟如下：

（1）將采來的水葫蘆先用自來水沖洗數(shù)遍，以便清洗掉水葫蘆表面存在的污垢、灰塵以及其他雜物；

（2）將清洗好的水葫蘆放在20%（質(zhì)量濃度）的naoh溶液中浸泡，30℃下攪拌堿化90min，再用去離子水沖洗；

（3）將洗好的水葫蘆放在80℃烘箱內(nèi)干燥；

（4）粉碎，過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，制得水葫蘆干粉吸附劑，密封待用。

水葫蘆干粉吸附劑的吸附鈾工藝，最佳吸附條件為，水葫蘆干粉投加量為1g/l，吸附時(shí)間為180min，吸附ph為3.0。

水葫蘆干粉吸附劑的吸附鈾與后處理工藝，包括吸附鈾的工序和水葫蘆干粉吸附劑的后處理工序，工藝流程裝置包括反應(yīng)池、泵、濾液池、貯氣發(fā)酵一體化沼氣罐、儲(chǔ)氣罐、發(fā)電機(jī)、緩存池和回收池，工藝流程如下：

（1）鈾尾礦壩內(nèi)的尾礦液通過泵抽入尾礦液緩存池；

（2）將尾礦液流入攪拌吸附池，將水葫蘆干粉吸附劑經(jīng)過沙漏型管道進(jìn)入攪拌吸附池；

（3）經(jīng)過一定時(shí)間的吸附后，將攪拌吸附池中含有水葫蘆干粉吸附劑的懸浮液通過管道導(dǎo)入貯氣發(fā)酵一體化沼氣罐，沼氣罐內(nèi)設(shè)有過濾裝置；

（4）水葫蘆干粉懸浮液經(jīng)過濾后所得的濾液導(dǎo)入濾液池，再用泵抽回尾礦液緩存池以便后續(xù)吸附工序；

（5）過濾后所得的水葫蘆干粉吸附劑在沼氣罐中經(jīng)過消化階段、產(chǎn)酸階段、產(chǎn)甲烷階段最終生成沼氣，沼氣通過濾網(wǎng)進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，再經(jīng)由出氣管進(jìn)行沼氣發(fā)電或提供生活用氣；

（6）回收沼氣罐中的反應(yīng)殘?jiān)?/p>

本發(fā)明有益效果明顯：用水葫蘆干粉作為吸附劑吸附鈾，減輕了水葫蘆對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)，也減輕了鈾對(duì)環(huán)境的污染；吸附收集的鈾可以回收利用，能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益；吸附劑的后處理過程中還能生成沼氣，沼氣經(jīng)純化后能用于生活供氣，也能用于發(fā)電；整個(gè)工藝流程綠色環(huán)保、節(jié)約資源、經(jīng)濟(jì)效益良好，對(duì)尾礦液和水葫蘆最大程度上進(jìn)行了資源化處理，變廢為寶。

附圖說明

圖1是溶液ph值對(duì)水葫蘆干粉吸附劑吸附u(ⅵ)的影響曲線圖；

圖2是水葫蘆干粉吸附劑投加量對(duì)水葫蘆干粉吸附u(ⅵ)的影響曲線圖；

圖3是吸附時(shí)間對(duì)水葫蘆干粉吸附u(ⅵ)的影響曲線圖；

圖4是本發(fā)明的吸附與后處理工藝路線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，在控制其他條件不變，只有ph這一單一變量的情況下，實(shí)驗(yàn)條件為在室溫（298k）下，在100ml溶液中，投加量為0.1g水葫蘆干粉吸附劑，初始鈾濃度15μg/l，使用hcl和naoh溶液調(diào)節(jié)溶液ph值，水葫蘆干粉吸附劑對(duì)鈾的吸附容量隨ph值的變化而變化，吸附4h后，溶液ph值為3左右時(shí)吸附率最高。

實(shí)施例2

如圖2所示，在控制其他條件不變，只有投加量這一單一變量的情況下，實(shí)驗(yàn)條件為在室溫（298k）下，在100ml溶液中，ph為3，初始鈾濃度15μg/l，吸附4h后，當(dāng)改性水葫蘆干粉的用量為0.1g時(shí)，去除率最高，高達(dá)80%左右。

實(shí)施例3

從圖3可看出，在控制其他條件不變，只有吸附時(shí)間這一單一變量的情況下，實(shí)驗(yàn)條件為在室溫（298k）下，在100ml溶液中，ph為3，投加量為0.1g，初始鈾濃度15μg/l，改性水葫蘆干粉吸附鈾的容量吸附時(shí)間在180min內(nèi)的吸收速度快，之后達(dá)到平衡狀態(tài)。

實(shí)施例4

工藝流程如下：

（1）鈾尾礦壩內(nèi)的尾礦液先通過泵（300m³/h）抽入尾礦液緩存池（1000m³）；

（2）再通過管道流入攪拌吸附池（800m³），同時(shí)水葫蘆干粉吸附劑（粉碎過200目篩）經(jīng)過沙漏型管道進(jìn)入攪拌吸附池；

（3）經(jīng)過一定時(shí)間的吸附后，將攪拌吸附池中含有水葫蘆干粉吸附劑的懸浮液通過管道導(dǎo)入沼氣罐（1300m³），沼氣罐內(nèi)設(shè)有過濾裝置；

（4）水葫蘆干粉吸附劑的懸浮液過濾后的濾液導(dǎo)入濾液池（800m³），用泵抽回尾礦液緩存池以便后續(xù)在攪拌吸附池內(nèi)進(jìn)行多次吸附；

（5）過濾后的水葫蘆干粉在沼氣罐中經(jīng)過反應(yīng)，產(chǎn)生的沼氣通過濾網(wǎng)（阻止氣溶膠的外泄）進(jìn)入儲(chǔ)氣罐（800m³）再經(jīng)由出氣管進(jìn)行沼氣發(fā)電或提供生活用氣；

（6）反應(yīng)殘?jiān)糜阝櫥厥铡?/p>

工程經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算：

1.本工程日處理鈾尾礦液約50m³，鈾含量為5*10^-6g/ml，日獲得u3o8量33kg。年產(chǎn)u3o8量12噸，作為鈾資源回收，價(jià)值可觀，回收利潤達(dá)10.8億人民幣。

2.日產(chǎn)沼氣1500m³，每日發(fā)電2250kwh，年處理尾礦18250m³，年產(chǎn)沼氣547500m³,年發(fā)電821250kwh,按0.5元/kwh計(jì)算，獲利41萬元。

沼氣發(fā)電成本：9.84萬元，

沼氣發(fā)電總收益：31.16萬元。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種水葫蘆干粉吸附劑及吸附鈾與后處理工藝，吸附劑為過200目標(biāo)準(zhǔn)篩的水葫蘆干粉，用水葫蘆干粉作為吸附劑吸附鈾，減輕了水葫蘆對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)，吸附收集的鈾可以回收利用，吸附劑的后處理過程中還能生成沼氣，整個(gè)工藝流程綠色環(huán)保、節(jié)約資源，對(duì)尾礦液和水葫蘆最大程度上進(jìn)行了資源化處理，變廢為寶，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

技術(shù)研發(fā)人員：黃德娟;陳睿;羅帥;張世杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東華理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.15
技術(shù)公布日：2017.07.25