放射性廢水在多孔材料上的吸附性能研究

1、-范文最新推薦- 放射性廢水在多孔材料上的吸附性能研究 摘要選取稻殼灰、硅藻土、活性炭作為吸附劑，進(jìn)行了模擬含鈾廢水中UO22+吸附實(shí)驗(yàn)的研究，考察了吸附時(shí)間，溫度，稻殼灰、硅藻土、活性炭的投加量及初始濃度對(duì)鈾酰離子吸附率的影響。并用XRD譜圖分析了稻殼灰、硅藻土、活性炭的組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：反應(yīng)時(shí)間、溫度、投加量、初始濃度對(duì)鈾酰離子的吸附率都有一定影響。三種吸附劑對(duì)鈾酰離子的吸附效果排序：稻殼灰活性炭硅藻土。在pH為2，溫度為40，轉(zhuǎn)速為140r/min，反應(yīng)時(shí)間為300min條件下，1001.1mg的稻殼灰對(duì)初始濃度為10mg/L的鈾酰溶液的去除率達(dá)到42.63%。此外，實(shí)驗(yàn)采用pH=1的

2、鹽酸浸漬吸附后的吸附劑，進(jìn)行脫附研究，脫附率最高達(dá)到82.14%。三種吸附劑對(duì)鈾酰離子的吸附符合Langmuir吸附等溫式。稻殼灰、活性炭對(duì)鈾酰離子的吸附過程用準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程描述，而硅藻土對(duì)鈾酰離子的吸附過程用準(zhǔn)一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程描述。8108關(guān)鍵詞稻殼灰硅藻土吸附放射性廢水TitleAdsorption of porous materials for the radioactive wastewaterAbstract：The adsorption experiments were researched by using the rice husk powder(RHA),diatom

3、ite and activated carbon as adsorbents to remove the UO22+from aqueoussolution.The affecting factors on the UO22+ removal rate suchascontacttime,temperature,dosage of adsorbent, andinitial concentration were evaluated.X-RayDiffraction techniques were employed to analysis the structure of the threead

4、sorbents.The test results show that contact time,temperature,dosage of adsorbent andthe initial concentration of uranium have an some effect on adsorption efficiency.Andin contrast to the three uranium adsorption effect sort: RHAactivated carbon 1緒論1.1放射性廢水的來源及危害1.1.1放射性廢水的來源隨著原子能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，無論是商業(yè)應(yīng)用還是實(shí)驗(yàn)研究

5、，都不可避免的產(chǎn)生放射性廢水。這些活動(dòng)包括：核燃料循環(huán)過程；反應(yīng)堆運(yùn)行、裝料和檢修過程；放射性同位素的生產(chǎn)、使用及核技術(shù)利用過程；核設(shè)施/設(shè)備退役過程；核研究和開發(fā)活動(dòng)；核武器研制、試驗(yàn)和生產(chǎn)活動(dòng)。據(jù)調(diào)查，鈾礦山廢水量變化范圍很大，開采 1t 鈾礦石大約產(chǎn)生0.55t 廢水。廢水中鈾濃度 0.25mg/L，比正常天然本底高 4100 倍；鐳濃度 0.153Bq/L，比正常天然本底高 1.224倍；廢水中除含鈾和鐳外，還含有 210Pb、 210Po等核素。廢水一般呈弱酸性（pH=35）或弱堿性（pH=810） 。廢水中含有礦泥和 Ca1.1.2放射性廢水的危害核技術(shù)的開發(fā)利用給人類帶來巨大經(jīng)濟(jì)

6、效益和社會(huì)效益的同時(shí)，也產(chǎn)生了放射性廢物。核軍工、鈾冶礦等也產(chǎn)生大量放射性廢物。放射性核素進(jìn)入環(huán)境（大氣、水體和土壤）后，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成潛在的危害。處理這些放射性廢物成為全球性的難題。放射性廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康危害很大，如果任其排放于環(huán)境中，就會(huì)造成極其嚴(yán)重的后果。 放射性廢水對(duì)環(huán)境的污染主要是由其中所含的放射性核素引起的，它們對(duì)生物和人體會(huì)產(chǎn)生多種損傷和致病效應(yīng)。放射性廢水中的放射性核素通過外照射和內(nèi)照射兩條途徑對(duì)人體產(chǎn)生危害。外照射包括廢水中的輻射體(主要是γ和β 射線)直接對(duì)人體的輻射以及人在被放射性廢水污染的水體中游泳 有毒有害物質(zhì)固著在吸附劑表面，

7、從而使廢水中有毒有害物質(zhì)得以除去，這是一種污染物從液相到固相的傳質(zhì)現(xiàn)象。用活性炭吸附法處理廢水的歷史已將近半個(gè)世紀(jì), 該法可有效地降低廢水中部分金屬離子的濃度。相較混凝沉淀法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法等，吸附法具有工藝簡(jiǎn)單、方法有效、鈾去除率高的優(yōu)點(diǎn)，吸附工藝主要以吸附劑為基礎(chǔ)，其對(duì)放射性核素鈾很高的選擇性，它可以吸附分子，也可以吸附離子。吸附劑對(duì)不同的核素有不同的選擇性。如果將吸附劑再生利用， 可以節(jié)約成本，且有利于放射性核素的分離和富集以及資源化利用4,5。大量的吸附法處理含鈾廢水的研究表明，孔材料對(duì)鈾的吸附具有很好的效果。并且其還具有吸附劑脫附再生、核燃料循環(huán)利用的優(yōu)點(diǎn)6,7。 閱讀相關(guān)文

8、獻(xiàn)，得知多種孔材料對(duì)鈾的吸附效果較好。鈾在沿地層遷移時(shí)，地層中礦物蒙脫石可良好地降解放射性鈾，當(dāng)溶液 pH 值為 56 時(shí)，蒙脫石吸附鈾效果最好，吸附率達(dá) 55.70%59.81%8。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，利用廢棄蛋殼制備的羥基磷灰石對(duì)鈾的去除率可達(dá) 95%以上9。 稻殼灰對(duì)鈾的吸附率可達(dá)到 80%以上10。硅藻土對(duì)鈾的吸附容量可達(dá) 25.63μmol/g，值得一提的是硅藻土用 HCl 浸泡脫附后的再生率達(dá)到 86%11?；钚蕴繉?duì)鈾的吸附效率在 92%左右12。以粉煤灰吸附低質(zhì)量濃度鈾溶液，其最大吸附量可達(dá)到 82%13。1.4吸附劑性質(zhì)1.4.1稻殼灰的來源與制備我國(guó)是水稻生產(chǎn)大國(guó)，稻谷產(chǎn)量位居

9、世界第一，稻殼占稻谷籽粒質(zhì)量的18%22%，全國(guó)每年產(chǎn)生的稻殼約有0.33億噸，水稻種植面積廣，稻殼來源豐 1.4.3活性炭的來源與制備活性炭材料是一種重要的無定形碳素材料，為黑色多孔固體，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，具有巨大的比表面積，一般可高達(dá)10003000m2/g，對(duì)氣體、溶液中的無機(jī)或有機(jī)物質(zhì)及膠體顆粒等都有很強(qiáng)的吸附能力。作為一種性能優(yōu)良的吸附劑，活性炭材料具有獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)和表面活性官能團(tuán)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，耐酸、耐堿、耐熱，不溶于水和有機(jī)溶劑，使用失效后可以再生，廣泛地應(yīng)用于環(huán)保、化工、食品加工、濕法冶金、藥物精制、軍事化學(xué)防護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域?；钚蕴坎牧显谥卫憝h(huán)境污染方面也越來越顯示出誘

10、人的前景，被廣泛用于污水處理、大氣污染防治等方面16?；钚蕴康膩碓磸V泛，木竹、果殼、獸骨、獸血、泥煤、褐煤等，都可作為制造活性炭的原料?；钚蕴渴且环N很細(xì)小的炭粒，有很大的表面積，而且炭粒中還有更細(xì)小的孔—毛細(xì)管。這種毛細(xì)管具有很強(qiáng)的吸附能力，由于炭粒的表面積很大，所以能與氣體（雜質(zhì)）充分接觸。當(dāng)這些氣體（雜質(zhì)）碰到毛細(xì)管被吸附，起凈化作用。取一定量的活性炭置于表面皿中，在烘箱中烘干至恒重，放入干燥箱內(nèi)冷卻至室溫，而后裝袋密封置于干燥器內(nèi)備用。1.5放射性廢水中鈾的測(cè)量方法當(dāng)今測(cè)量廢水中的鈾的方法最主要的是分光光度法。其原理是在弱酸性介質(zhì)中鈾試劑可與鈾形成有色絡(luò)合物，在鈾的最大吸收峰 660nm 處測(cè)量鈾絡(luò)合物的吸光度，用 1cm 的比色皿以蒸餾水作參比溶液測(cè)定鈾和鈾試劑生成的絡(luò)合物的吸收曲線17 的酸化水溶解，轉(zhuǎn)入500mL容量瓶中，并稀釋到刻度。實(shí)驗(yàn)所用的不同濃度的鈾溶液，由上述標(biāo)準(zhǔn)溶液加蒸餾水配制。2.4計(jì)算方法由于使用低本底 α、β 計(jì)數(shù)儀測(cè)量樣品時(shí)，所需的