膜分离技术在低放射性废水处理中的应用研究

摘要

近年来，随着煤、石油等不可再生能源的逐渐枯竭，发展核能成为解决世界各国能源可持续发展的有效途径之一。目前，中国也正处于核电发展的高效发展阶段，在核电站运行过程中必然会产生大量的低放射性废水，其中含有大量的放射性元素58Co、60Co、90Sr等。因此，应当采用适当的技术去除低放射性废水中的放射性元素，减轻其对人类健康和自然环境造成的危害。 本研究采用络合-超滤技术去除低放射性废水中的钴和锶，并考察影响去除效果的显著因素。选用水溶性聚乙烯亚胺作为络合剂，通过聚醚砜中空纤维超滤膜实现分离。通过单因素试验以及正交试验、响应曲面试验来确定pH、络合剂与核素浓度比（P/M）、跨膜压差（TMP）、温度等影响因素对钴、锶元素截留率和超滤膜通量的影响效果，并分析各影响因素的显著性差异及最佳操作条件。 针对人工模拟含钴低放废水的去除，试验结果表明，钴离子截留率最高的操作条件为P/M=10、TMP=0.30MPa、pH=7，获得最大膜通量的操作条件为TMP=0.30MPa、P/M=5、pH=7，最终确定实际操作条件为TMP=0.30MPa、P/M为5～10、pH=7。对含钴和锶混合废水的处理，结果表明，混合废水中的钴离子和锶离子存在相互干扰作用，钴和锶的截留率均低于单一废水中钴、锶的截留率，在TMP=0.20MPa、pH=7、P/M=10的试验条件下，混合废水中钴的截留率同单一废水中钴的截留率比较，下降了3%，混合废水中锶的截留率较单一废水中锶的截留率下降了10%。对于含锶废水的去除，通过建立锶离子截留率和超滤膜通量交互作用的多元回归分析，得出锶离子截留率最高的理论操作条件为TMP=0.20MPa、P/M=15、pH=8.5，膜通量最大的理论操作条件为TMP为0.29MPa、P/M=10.29、pH=8.09，经验证试验最终确定实际操作条件为TMP在0.20～0.30MPa之间，P/M为10～15，pH=8。用SEM观测污染后的超滤膜表面，可知膜表面分布着聚合物PEI和核素形成的团点状污染物，并确定超滤膜的清洗方法。以上研究成果为络合-超滤技术在低放射性废水处理工程实践中的应用提供参考。

目录

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2低放射性废水概况

1.3低放射性废水的常用处理技术

1.4膜分离法概述

1.5课题研意义与研究内容

第2章 试验设计

2.1试验材料与仪器

2.2试验方法

2.3影响络合-超滤技术的因素

2.4分析方法

2.5本章小结

第3章络合-超滤法去除低放废水中钴的效能研究

3.1超滤膜性能研究

3.2不同影响因素对钴离子去除效果的影响分析

3.3不同影响因素对超滤膜膜通量发展的影响分析

3.4正交试验分析

3.5本章小结

第4章 络合-超滤法去除低放废水中锶的效能研究

4.1不同影响因素对锶离子去除效果的影响分析

4.2不同影响因素对超滤膜膜通量发展的影响分析

4.3本章小结

第5章络合-超滤法对多核素低放废水的处理效能研究

5.1不同影响因素对钴和锶截留率的影响

5.2不同影响因素对超滤膜通量的影响

5.3超滤膜污染表征

5.4超滤膜清洗研究

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文和取得的科研成果

致谢