小型低压反渗透系统处理放射性废水中锶和铯的方法

摘要

本发明提供的是一种利用小型低压反渗透系统处理放射性废水中锶和铯的方法。本发明利用1812-50型家用聚酰胺复合膜在操作压力≤1.0Mpa条件下分离放射性废水中锶和铯，渗出液中锶的截留率为93.5％-100.0％，铯的截留率为75.2％-99.6％，系统回收率为36.4％-38.6％。本发明能有效去除放射性废水中的锶和铯，分离过程无相变，能耗低，常温操作，操作简单。在应急性废水处理和核素浓缩等领域具有广阔的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及反渗透膜法去除放射性废水中锶和铯的方法。

背景技术

世界经济的快速发展和化石能源的不断消耗，使核能的大规模利用成为必然选择。在放 射性核素的使用过程中，会不可避免的产生大量的放射性废水。尤其随着我国核电工业的迅 速发展，对经济、高效的放射性废水处理技术的需求越发迫切。2011年3月日本福岛核电站 的核泄露事故发生后，放射性废水的处理问题再次引起全世界的关注。放射性废水中代表性 核素有铯、锶、铀和钴等，它们的放射性危害大，自然衰变周期长，且不易察觉。这些核素 中，锶和铯的自然衰减周期分别是28和30年，由于其高的放射活性和比例受到广泛关注。 当放射性废水进入环境后，会造成水和土壤等污染，最终通过食物链的富集等进入人体，给 环境和人类健康造成直接威胁。

通常放射性废水处理传统工艺采用：蒸发+离子交换。放射性废水经过蒸发，富集了大量 核素的蒸发残液经固化处理后长期地质储存；后续的离子交换树脂富集了大量的核素经固化 处理后，同样进行长期地质储存。传统工艺技术已经比较成熟，但是设备庞大，放射性废物 产生量大，成本高等问题突出。反渗透技术可以去除水中大多数的离子，这一技术的兴起， 为放射性废水处理提供了新的选择。反渗透膜技术具有分离效果高，能耗低，常温操作等特 点，在海水淡化领域已经证明了它的可靠性和经济性。近些年，国内外专家学者通过反渗透 技术开展了一系列对放射性废水处理的研究工作，证实了放射性核素的辐射作用对聚酰胺膜 反渗透系统无影响，美国和印度等国家也已经应用此技术进行放射性废水的处理。然而反渗 透系统多为高压、大型装置，在处理大多数为突发应急事故产生的放射性废水时就会显得捉 襟见肘，这就需要开发、应用小型、轻量、易操作的反渗透系统处理放射性废水，以便能够 快速、高效地进行应急处置。

发明内容

本发明的目的在于发明一种利用低压小型的反渗透系统，来处理放射性废水中的锶和铯 的方法。

本发明采用1812-50型家用聚酰胺卷式复合膜进行反渗透分离，在操作压力≤1.0Mpa， 温度25±1℃的条件下，可对溶液初始浓度100-1000μg L^-1，初始pH为3-9的模拟放射性废 水中的锶和铯进行去除。

本发明提供的低压小型反渗透系统处理放射性废水中锶和铯的方法，渗出液中锶的截留 率为93.5％-100.0％，铯的截留率为75.2％-99.6％，系统回收率为36.4％-38.6％。本方法具有 分离过程无相变，截留率高，能耗低，常温操作等特点，在应急性放射性废水处理和核素浓 缩等方面有广阔的应该前景。

当原液中初始pH值为9时，渗出液中锶的浓度低于电感耦合等离子体质谱仪检出限， 同时铯的截留率也达到98.0％，更能显现本发明的优越性。

附图说明

图1为本发明提供的整体工艺结构示意图；其中，1-原料进水池；2-冷却水循环系统；3-进水 阀门；4-流量计；5-自吸式提升泵；6-压力表；7-反渗透膜组件。

具体实施方式

安装除盐率为96.0％-98.0％的1812-50型家用反渗透膜组件，分别以管道连接在原料进液 口、浓缩液出口和渗出液出口。利用硝酸锶和硝酸铯取代放射性核素锶和铯进行冷实验，锶 和铯初始浓度、渗出液浓度通过电感耦合等离子体质谱仪测定。

实施例1

将含有100μg L^-1锶、100μg L^-1铯的原料液压入上述膜组件，操作温度25±1℃，过滤 压力为1.0Mpa，其渗出液中锶的截留率为94.5％，铯的截留率为76.1％，系统回收率为38.5％。

实施例2

将含有100μg L^-1锶、100μg L^-1铯的原料液压入上述膜组件，操作温度25±1℃，过滤 压力为0.9Mpa，其渗出液中锶的截留率为94.2％，铯的截留率为75.7％，系统回收率为38.0％。

实施例3

将含有100μg L^-1锶、100μg L^-1铯的原料液压入上述膜组件，操作温度25±1℃，过滤 压力为0.75Mpa，其渗出液中锶的截留率为93.5％，铯的截留率为75.2％，系统回收率为37.2％。

实施例4

将含有500μg L^-1锶、500μg L^-1铯的原料液压入上述膜组件，操作温度25±1℃，过滤 压力为1.0Mpa，其渗出液中锶的截留率为95.3％，铯的截留率为81.0％，系统回收率为38.3％。

实施例5

将含有1000μg L^-1锶、1000μg L^-1铯的原料液压入上述膜组件，操作温度25±1℃，过 滤压力为1.0Mpa，其渗出液中锶的截留率为97.4％，铯的截留率为89.2％，系统回收率为 38.6％。

实施例6

将含有1000μg L^-1锶、1000μg L^-1铯的原料液压入上述膜组件，操作温度25±1℃，过 滤压力为1.0Mpa，溶液初始pH为3，其渗出液中锶的截留率为99.6％，铯的截留率为99.6％， 系统回收率为37.7％。

实施例7

将含有1000μg L^-1锶、1000μg L^-1铯的原料液压入上述膜组件，操作温度25±1℃，过 滤压力为1.0Mpa，溶液初始pH为5，其渗出液中锶的截留率为97.3％，铯的截留率为95.1％， 系统回收率为37.9％。

实施例8

将含有1000μg L^-1锶、1000μg L^-1铯的原料液压入上述膜组件，操作温度25±1℃，过 滤压力为1.0Mpa，溶液初始pH为7，其渗出液中锶的截留率为99.8％，铯的截留率为97.1％， 系统回收率为36.4％。

实施例9

将含有1000μg L^-1锶、1000μg L^-1铯的原料液压入上述膜组件，操作温度25±1℃，过 滤压力为1.0Mpa，溶液初始pH为9，其渗出液中锶的截留率为100.0％，铯的截留率为98.0％， 系统回收率为38.0％。