一種放射性廢水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及放射性元素處理方法，具體涉及一種放射性廢水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)核電站產(chǎn)生的放射性廢水進(jìn)行處理的方法主要包括化學(xué)沉淀法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法、膜分離法、吸附法等。
[0003]化學(xué)沉淀法主要是將放射性元素轉(zhuǎn)化為氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽等不溶性沉淀并轉(zhuǎn)移濃集到淤泥中，其適用于對(duì)凈化要求不高的低放廢水。然而，該方法在處理過(guò)程中對(duì)廢水的PH值要求較高，處理效果受廢水中所含雜質(zhì)的影響顯著，處理后所產(chǎn)生的放射性淤泥質(zhì)量較大(通常為原水量的I?5% )，在后續(xù)脫水減量中易造成二次污染。此外，在采用水泥對(duì)形成的放射性淤泥進(jìn)行固定化時(shí)，放射性淤泥易對(duì)水泥的力學(xué)性能造成破壞，從而降低固定化效果并易形成二次污染。
[0004]離子交換法是將廢水中呈離子狀態(tài)存在的放射性元素交換至離子交換劑的聚合物網(wǎng)架進(jìn)行富集濃縮，其雖去除率較高，然而操作相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，此外在處理高含鹽廢水時(shí)需要出現(xiàn)頻繁再生離子交換劑，目前對(duì)處理后形成的放射性離子交換劑的處理也存在一定困難。
[0005]蒸發(fā)濃縮法是通過(guò)加熱使水分蒸發(fā)冷凝，從而與難揮發(fā)的放射性元素分離，其去污系數(shù)和濃縮系數(shù)雖高，但能耗大，運(yùn)行成本高。
[0006]膜分離法是借助選擇透過(guò)性薄膜，以壓力差、溫度差或電位差等為動(dòng)力，對(duì)放射性元素實(shí)現(xiàn)分離濃縮，其雖凈化效果好，但也存在建設(shè)和運(yùn)行成本較高，目前尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。
[0007]吸附法是利用吸附劑將放射性元素轉(zhuǎn)移至固相進(jìn)行富集濃縮，常用的吸附劑包括活性炭、沸石、蒙脫石等，然而這些吸附劑受廢水的PH值影響較大，吸附效果不穩(wěn)定，并且對(duì)所形成的放射性吸附劑進(jìn)行固定化處理時(shí)的固化效果不佳，放射性元素易釋放而形成二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種放射性廢水處理方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的處理方法易受廢水PH值影響、處理成本高、后期固定化效果不佳等技術(shù)缺陷。
[0009]本發(fā)明提供一種放射性廢水處理方法，向pH值多2的放射性廢水中加入活性硅酸鈣，然后固液分離，得到凈化水和放射性硅酸鈣；其中，所述活性硅酸鈣的粒徑< 50μπι，孔徑為2?50nm，比表面積為400?700m2/g。
[0010]在本發(fā)明中，放射性廢水可以是低水平或中水平放射性廢水，低水平放射性廢水的放射性總活度一般< 4X 104Bq/L，中水平放射性廢水的放射性總活度一般多4X 14Bq/Lo特別是，本發(fā)明的放射性廢水處理方法對(duì)pH值多2的放射性廢水的處理效果較佳，在pH值過(guò)低(<2)時(shí)處理效果顯著降低，因此在針對(duì)pH值過(guò)低的放射性廢水時(shí)，可以先將其pH值調(diào)節(jié)至多2再進(jìn)行處理。
[0011]本發(fā)明所使用的活性硅酸鈣可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)制備得到，例如采用公開(kāi)號(hào)為CN102249253A專(zhuān)利中的方法制備得到。
[0012]在一實(shí)施方式中，所述活性硅酸鈣是通過(guò)如下方法制備得到的:
[0013]將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液進(jìn)行脫硅反應(yīng)，然后固液分離得到脫硅液；
[0014]將所述脫硅液與石灰乳進(jìn)行反應(yīng)，然后過(guò)濾、脫堿、洗滌、干燥，得到活性硅酸鈣。
[0015]該實(shí)施方式制備得到的活性硅酸鈣中水化硅酸鈣(Ca0.S12.0.89H20)的質(zhì)量含量為90?92%。進(jìn)一步地，所述高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比為(0.5?0.6):1，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分含量為15?20%，所述脫硅反應(yīng)在攪拌下進(jìn)行，并且控制攪拌速度為120?150r/min，脫硅反應(yīng)溫度為90?110°C，脫硅反應(yīng)時(shí)間為2?4h ;此外，所述脫硅液與石灰乳的質(zhì)量比可以控制在1: (0.2?0.3)，所述脫硅液與石灰乳的反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間可以控制在2?4h。
[0016]在本發(fā)明中，所述活性硅酸鈣的加入量為每升放射性廢水加入活性硅酸鈣2?20g，進(jìn)一步為2?10g，更進(jìn)一步為2?5g。研宄發(fā)現(xiàn):在向每升放射性廢水加入活性硅酸鈣2g以上時(shí)，放射性廢水的pH值在廢水處理過(guò)程中以及處理后能夠穩(wěn)定地維持在7?8之間，因此本發(fā)明方法的處理效果受廢水PH值影響較小，并且無(wú)需在處理過(guò)程中時(shí)時(shí)調(diào)節(jié)體系的PH值以維持最佳處理狀態(tài)，處理后的廢水也無(wú)需調(diào)節(jié)pH值即可達(dá)到排放要求，操作更加方便、快速。
[0017]在一實(shí)施方式中，可以向所述放射性廢水中加入活性硅酸鈣并攪拌或振蕩2?4h，然后固液分離。攪拌或振蕩可以加快處理速度。
[0018]本發(fā)明對(duì)放射性廢水處理的溫度無(wú)嚴(yán)格控制，例如可以向所述放射性廢水中加入活性硅酸鈣并控制體系溫度為35?55°C，該溫度范圍既可以加快處理速度，也不會(huì)產(chǎn)生較高的能耗或需要額外增加設(shè)備。
[0019]本發(fā)明的放射性廢水處理方法，還可以包括向所述放射性廢水中加入硫酸鈣。對(duì)硫酸鈣的添加方式不作嚴(yán)格限制，例如可以與活性硅酸鈣同時(shí)添加。即，在一方案中，可以向pH值多2的放射性廢水中加入活性硅酸鈣和硫酸鈣，然后固液分離，得到凈化水和放射性硅酸鈣。進(jìn)一步地，可以控制所述硫酸鈣的加入量為每升放射性廢水加入硫酸鈣5?20go加入硫酸鈣有利于進(jìn)一步去除放射性廢水中的Sr2+、Ba2+等離子。
[0020]特別是，本發(fā)明的放射性廢水處理方法，還包括對(duì)所述放射性硅酸鈣進(jìn)行固定化。可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的固化方法和固化劑進(jìn)行所述固定化，固化劑例如可以為水泥、瀝青、聚合物、玻璃等。
[0021]在一實(shí)施方式中，可采用如下方法進(jìn)行所述固定化:
[0022]按照水灰比0.45?0.6向所述放射性硅酸鈣中添加水泥或水，然后攪拌。
[0023]該固定化方式可以充分利用放射性硅酸鈣自身的成分硅酸二鈣、硅酸三鈣、游離水的水化反應(yīng)等實(shí)現(xiàn)固化，從而只需少量添加水或水泥即可實(shí)現(xiàn)固定化。此處，水灰比指的是水與水泥的質(zhì)量比。
[0024]進(jìn)一步地，本發(fā)明的放射性廢水處理方法還包括對(duì)固定化后的放射性硅酸鈣進(jìn)行深層填埋。
[0025]本發(fā)明的實(shí)施，至少具有以下優(yōu)勢(shì):
[0026]1、本發(fā)明以活性硅酸鈣作為放射性廢水處理劑，其成本低廉、來(lái)源廣泛，特別是在處理放射性廢水時(shí)不易受廢水水質(zhì)以及pH值影響，在較小的添加量下即可對(duì)放射性廢水中的放射性元素進(jìn)行有效去除。
[0027]2、本發(fā)明的方法在處理過(guò)程中以及處理后放射性廢水pH值穩(wěn)定在7?8之間，從而無(wú)需在處理過(guò)程中或處理后對(duì)放射性廢水的PH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅處理效果穩(wěn)定且良好，此外操作更加簡(jiǎn)便。
[0028]3、本發(fā)明的方法對(duì)放射性廢水的處理效果好，其可有效去除放射性廢水中的鈷(Co)、鈾(U)等放射性元素，還可以有效去除Fe、Mn等金屬離子，各種元素的去除率達(dá)到99%以上；此外，在與少量其它處理劑(例如硫酸鈣)配合使用時(shí)，還能夠有效去除Sr、Ba等其它離子，綜合處理效果好。
[0029]4、本發(fā)明方法對(duì)處理后所形成的放射性硅酸鈣的固定化方法簡(jiǎn)單，固定化效果良好，此外其可充分利用放射性硅酸鈣自身成分實(shí)現(xiàn)固定化，從而避免了后續(xù)固定化帶來(lái)的增容增量等問(wèn)題，進(jìn)一步降低了處理成本。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031]實(shí)施例1
[0032]取高鋁粉煤灰(氧化鋁含量為48%，氧化硅含量為35.5% ) 100克，向其中加入200克質(zhì)量百分含量為20%的氫氧化鈉溶液后混勻，將混合物放置于內(nèi)襯聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，于90°C的溫度下、120r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行脫硅反應(yīng)，攪拌反應(yīng)2小時(shí)后取出反應(yīng)物，過(guò)濾，得到脫硅液和濾渣；濾渣用10mL蒸餾水洗滌一次，過(guò)濾后將濾液合并至脫硅液中。在不斷攪拌的條件下，向合并后的脫硅液中加入60g石灰乳，于室溫下攪拌反應(yīng)2h后，停止攪拌，靜置沉降并過(guò)濾，將硅酸鈣濾餅充分洗滌至洗滌液的pH值低于11，收集濾餅，離心除水，于60°C烘干，得到微粉狀活性硅酸鈣。經(jīng)檢測(cè)，該活性硅酸鈣的粒徑為30?50 μ m，孔徑為2?45nm，比表面積可達(dá)650m2/go
[0033]將0.4g上述制備的活性硅酸鈣加入200mL氯化鈷溶液(其初始pH值為2.0，Co2+濃度為500mg/L)中，將體系溫度升溫至35°C左右，保溫振蕩3h后，離心；經(jīng)檢測(cè)，離心上清液的PH值為7左右，Co2+濃度為2mg/L，Co 2+的去除率達(dá)到99.6%。
[0034]實(shí)施例2
[0035]將Ig實(shí)施例1制備的活性硅酸鈣加入200mL氯化鈷溶液(其初始pH值為2.0，Co2+濃度為500mg/L)中，將體系溫度升溫至55°C左右，保溫振蕩5h后，離心；經(jīng)檢測(cè)，離心上清液的PH值為8左右，Co2+濃度為0.5mg/L，Co 2+的去除率達(dá)到99.9%。
[0036]實(shí)施例3
[0037]將2g實(shí)施例1制備的活性硅酸鈣加入200mL含有氯化鈷(Co2+)和硝酸鈾酰(UO22+)的混合溶液(其初始pH值為2.0，Co2+濃度為500mg/L，UO 22+濃度為50