含铀废液处理工艺研究进展.pdf

获得壳聚糖袁 这一材料多会应用在食品添加剂以及医药等领域袁 在未来的应用研究中需要相关的工作人员进行深度剖析袁 关注这一材料的分析和应用袁 由此能够对其中的具体性能以及性质等进行深化袁 对提高降解有效性有着积极的作用遥综上所述袁化学合成生物降解高分子材料对平衡社会经济与生态发展有着直接的作用袁产生的影响重大而深远遥 因此袁目前各国都加大了研究力度袁深入探讨该材料的应用袁一旦取得更高的成就袁对人们生活以及环境保护产生的积极作用将会非常显著遥参考文献：1苏熹.化学合成生物降解高分子材料的研究现状J.化工管理,2019(13):69.2刘思寒,许君,张伟,等.可生物降解型纺织材料的抗菌性能研究进展J.上海纺织科技,2021,49(12):4-9,16.3符逸洋.生物可降解高分子材料在食品包装中的应用J.食品安全导刊,2019(30):130.4刘宇晴.可生物降解高分子材料的分类及应用探究J.大众标准化,2019(14):19-20.5李岩,沙赟颖,孙婷婷,等.化学合成高分子生物材料研究进展J.云南化工,2019,46(2):73-74,77.6张发光,曲戈,孙周通,等.从化学合成到生物合成天然产物全合成新趋势J.合成生物学,2021,2(5):674-696.7李亚情,赵勋,王焕霞.高分子材料的应用现状与发展趋势J.化工设计通讯,2022,48(10):46-48.第37卷第5期2023年9月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.5Sep.2023含铀废液处理工艺研究进展丁丁（核工业理化工程研究院，天津 300180）摘要院 在核燃料元件生产及科学研究过程中，会产生大量具有放射性的含铀废液，存在重大的安全风险，亟须处理。本文从传统工艺方法和新兴工艺方法两方面概述了蒸发浓缩法、吸附法、溶剂萃取法、离子交换法、沉淀法、微生物法、膜蒸馏法、植物法等用于处理含铀废液的工艺原理和研究进展，讨论了不同工艺方法的优缺点，旨在为含铀废液处理传统工艺方法的优化及新型处理工艺方法的开发提供借鉴，也为最佳处理方法的选择提供参考。关键词院铀废液；处理；进展doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.05.008中图分类号院 TQ03-39文献标志码院 A文章编号院1008-1267(2023)05-0024-04收稿日期：2022-12-29随着野碳达峰冶 野碳中和冶目标的提出袁核能这类低碳能源越来越受到人们的重视遥 铀是核能行业最重要的元素之一袁 是核燃料元件的主要成分遥 随着各类核科研生产活动的开展袁产生大量具有放射性的含铀废液遥 在含铀废液处理过程中袁一些传统的处理工艺仍旧被采用袁同时一些新型的处理方法也逐渐被开发出来遥1传统处理工艺1.1蒸发浓缩法蒸发浓缩法处理低浓度含铀废液是通过加热将废液中大量水汽化成蒸汽袁 减小废液体积袁冷凝液中的铀含量远低于蒸发原液遥 孙东阳等1采用小型蒸馏设备处理含铀废液袁将废液直接蒸第 37 卷第 5 期发成可安全处置的固态盐袁实现了废液的固化处理遥 曾志伟2采用池式自然蒸发法处理铀矿浸出废液袁在传统工艺基础上增加蒸发布帘袁综合利用太阳能尧风能等袁将废液的蒸发速率提高了 4.6倍遥 蒸发法处理含铀废液一般耗时较长袁需要耗用大量蒸发热能袁提高热源利用率是目前的研究热点遥 鄢枭等3将热泵技术应用在低放废液蒸发工艺中袁与常规蒸发相比袁节能效果超 85%遥 耿艺耘4采用改性三维石墨烯块体作为光热转换材料袁用于强化废液的自然蒸发袁蒸发速率可提高 5 倍多遥蒸发浓缩法具有不引入新污染物袁工序简单的特点袁 去污系数可达 104106袁 减容系数可达501005遥 但蒸发法耗能较大袁存在设备结垢等问题袁对新型节能工艺及装置的开发仍然有很多工作需要开展遥1.2吸附法吸附法处理含铀废液通过将废液与吸附剂接触袁 使其中所含的铀元素吸附在吸附剂上袁达到去除铀的目的遥 Dickinson 等6研究了纳米零价铁对铀的吸附袁 对 10尧54尧60 滋g/L 铀质量浓度的废液进行吸附处理袁在短时间内 U渊VI冤的去除率均超过了 98%遥 朱成朋等7采用共沉淀法制备了铝掺加赤铁矿吸附剂袁 在 25 益尧 初始 pH 值为 6时袁0.2 g/L 的吸附剂处理 U渊遇冤质量浓度为 5 mg/L的含铀废液 120 min袁U渊遇冤的去除率可达98.8%遥Zhou 等8采用流动电极电容法处理含铀废液袁铀在流动电极中可以同时积累到电解液和活性炭上袁单循环铀的去除率均保持在 99%以上遥 Zhang等9通过对传统的 DGA 配体骨架结构进行优化设计袁获得一类氨基桥连二乙酰胺功能化的硅基材料袁对含铀废液进行处理袁铀去除率大于 98%袁处理后的废液铀质量浓度低于 0.05 mg/L遥近些年来袁针对野废物冶进行二次利用的新型吸附材料也逐渐被人们关注遥 Fu 等10对废旧塑料膜进行改性获得 AO 膜结构的吸附剂袁 对铀尾矿废液进行流式吸附试验袁 吸附后铀质量浓度低于 0.05 mg/L遥陈拓等11通过盐酸改性废弃贝壳制备贝壳基吸附剂袁0.067 g/L 吸附剂处理铀质量浓度 10 mg/L袁pH值为 4 的废液 60 min袁铀去除率可达 97.2%遥吸附法处理含铀废液流程简单袁但一般吸附剂的吸附容量有限袁对离子的选择性差袁对于吸附剂的后期回收和处理存在很大难度遥1.3溶剂萃取法溶剂萃取法处理含铀废液是利用铀或铀酰离子在两相中分配比的差异袁水相中的铀更容易溶入有机相袁实现铀废液的处理遥 郑楠等12采用P2O4尧TRPO 作为协同萃取剂袁 采用离心萃取的方法处理电位滴定产生的含铀分析废液袁萃取流比O颐A=1颐4袁反萃流比 O颐A=1颐1袁反萃取温度为 60 益时袁铀的总收率为 98.41%遥 龙亮等13采用混合澄清槽处理高磷酸废液中的铀袁使用 8 级混合澄清槽袁铀的回收率在 99.3%以上遥 郭波龙等14研究了离心萃取法回收核燃料元件制造过程中的含铀废液袁当溶液铀质量浓度在 115 g/L袁萃取级数为12 级袁转速为 3500 r/min袁流比渊W/O冤为 3颐1 时袁回收率达到 99.99%遥侯彦龙等15采用直径 1050 mm 工业脉冲筛板萃取柱处理含铀废液袁当铀质量浓度在 120 mg/L 时袁铀的回收率在 91.6%以上遥溶剂萃取法处理工艺简单尧成熟袁但流程较长袁需要多级设备进行级联袁对设备要求高遥 同时袁萃取过程中的第三相等问题也日益引发人们的关注遥1.4离子交换法离子交换法处理含铀废液是利用溶液中离子在固-液两相中的平衡袁 使液相中的铀离子进入固相中袁吸附于吸附剂上或者将固相中的交换离子替换掉遥 胡凯光等16采用流化床离子交换设备处理含铀废液袁在吸附溶液 pH 值为 3 时袁铀质量浓度 1536 mg/L袁塔有效吸附段高 6.65 m 的条件下袁 采用 3040 m/h 的空塔线速度袁 流量比为400600袁尾液中铀质量浓度小于 0.1 mg/L遥 韩福长等17采用 201伊7 离子交换树脂对铀矿坑废液进丁丁：含铀废液处理工艺研究进展25天津化工2023 年 9 月行吸附处理后袁使生产废液和矿坑水中铀质量浓度小于 0.05 mg/L遥 张鑫等18采用强酸性阳离子树脂吸附检测过程中产生的废液袁强碱性阴离子树脂吸附阳离子洗脱沉淀后的滤液袁澄清后溢流液中的铀质量浓度小于 50 滋g/L遥离子交换法工艺较为成熟袁常用于含铀废液的深度净化遥 但在处理含盐量较高的废液时袁存在成本较高等问题袁一般和其他方法结合使用遥1.5沉淀法沉淀法处理含铀废液的过程是通过加入与溶剂反应的物质袁生成沉淀袁降低废液中的铀浓度袁沉淀物通过过滤等操作去除遥 李强19通过调节废液中的物化环境袁 采用硫代乙酰胺作为还原剂袁在 pH 值为 34 时袁使废液中的铀离子与氧结合袁形成沥青铀矿的结晶袁固化废液中的放射性铀元素袁铀的去除率为 99.6%遥 刘忠臣等20依次采用了石灰尧硫酸亚铁尧氯化钡三种沉淀剂处理含铀碱性废液袁其中石灰碱化除去大部分铀袁硫酸亚铁深度除铀袁使碱性含铀废液处理效果达到最佳遥铀的初始质量浓度在 12 mg/L 时袁经处理后袁铀质量浓度低于 0.05 mg/L遥 张建国等21通过在石灰乳中加入除氟试剂和氯化钡-污渣循环法处理某铀矿山酸性废液袁 不仅有效去除放射性核素铀尧钍尧镭袁而且除氟效果好袁处理铀质量浓度为 5.8 mg/L的废液袁经处理后的废液铀质量浓度低于0.05mg/L遥沉淀法处理含铀废液工艺操作简单袁技术成熟袁但产生的含铀污泥同样是目前废物处理的难点袁需要进一步采用新型工艺进行处理遥2新型处理方法2.1微生物处理法微生物处理含铀废液是通过生物还原过程袁完成对铀的固定遥 夏良树等22研究了啤酒酵母菌对铀的去除遥 结果表明啤酒酵母菌对低浓度铀具有很好的富集作用袁去除率在 99豫以上遥刘岳林23考察了混合菌液对于 U渊遇冤的去除效果袁分析了菌液去除 U渊遇冤的作用机理袁在初始铀质量浓度为 25 mg/L 的情况下袁7 d 后剩余铀质量浓度为1.98 mg/L袁去除率为 95.1%遥 王国华等24研究了茁-甘油磷酸钠刺激下土著菌群对中性含铀模拟地下水的处理效果及机理遥 结果表明袁茁-甘油磷酸钠可同时激活生物还原和生物矿化菌群袁对铀的去除率在 98%以上遥微生物法处理处理含铀废液机制复杂袁效率较低遥 往往需要通过多种微生物的协同作用袁提升除铀能力遥2.2膜蒸馏法膜蒸馏法是利用水蒸气可以通过微孔疏水膜袁而液体无法通过的特性袁对废液中的水分进行分离净化的技术遥 胡欣杨等25采用聚四氟乙烯中空纤维膜组件开展了真空式膜蒸馏处理含铀废液试验遥对于模拟和真实废液袁铀的截留率始终大于 99.99%袁剩余质量浓度小于 1 滋g/L遥 段小林等26采用聚丙烯微孔膜对含铀废液进行真空膜蒸馏处理研究袁在进料流速为 0.5 m/s袁进料温度为55 益袁真空侧压力 2.66 kPa 条件下袁当料液中铀的质量浓度为 19 mg/L 时袁 铀截留率为 99.1%遥张耀玲等27利用气隙式膜蒸馏装置处理 UF6 运输装置清洗废液袁通过改变料液温度袁对膜蒸馏装置的跨膜通量和截留率进行了实验研究袁对铀元素截留率高于 99%遥与传统处理方法相比袁膜蒸馏法具有净化系数高尧效率高等特点袁但对进水要求高尧存在膜污染等问题需要解决遥2.3植物法植物法是利用植物及与之共存的微生物体系袁将环境中的污染物富集在体系中袁从而清除环境中的含铀污染遥 刘韬28研究了香蒲吸附铀的研究袁当铀质量浓度为 50 mg/L 时袁连续处理 8 d后袁香蒲对铀的最大富集可达 1546.1 mg/kg遥 胡南等29研究了满江红等植物处理铀废液袁将初始铀质量浓度为 1.25尧2.50尧5.00尧10.00 mg/L 的水体袁降至质量浓度 0.05 mg/L 以下遥植物法吸附效果好尧成本低袁但耗时长袁受气26第 37 卷第 5 期候尧地质等条件影响较大袁目前还处于研究阶段遥总之袁对于含铀废液的处理袁不同的方法均存在优势和不足袁联合多种方法处理含铀废液是目前发展的趋势遥 对于一般大体积低浓度废液通常采用蒸发浓缩法袁 能够有效降低废液体积袁减少废液的处理量遥 通过沉淀法尧萃取法能够去除废液中的大部分铀袁最后采用离子交换尧膜分离尧生物处理法可深度处理废液中剩余的铀遥参考文献：1孙东阳,王龙海,文宏渊.干燥箱烘干处理低放废水的初步实验C/中国核学会.中国核科学技术进展报告（第六卷）同位素分离分卷.北京：中国原子能出版社,2019:422-427.2曾志伟.地浸铀矿山蒸发池废水减容技术研究D.衡阳:南华大学,2021.3鄢枭,杨雪峰,车建业,等.处理低水平放射性废液热泵蒸发技术的工程应用研究C/中国核学会.中国核学会核化工分会放射性三废处理、处置专业委员会学术交流会论文集.北京：中国原子能出版社，2011:266-271.4耿艺耘.三维石墨烯材料在放射性废液蒸发处理中的应用基础研究D.上海:中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2020.5王金明,荣峰,王鑫,等.放射性废物的安全管理及最小化J.核动力工程,2010,31(1):131-135.6DICKINSON M,SCOTT T B.The application of zero-valent ironnanoparticles for the remediation of a uranium-contaminated wasteeffluentJ.Journal of hazardous materials,2010,178(1-3):171-179.7朱成朋,谢水波,谭文发,等.Al 掺加赤铁矿去除水中 U()的机理研究J.化工环保,2022,42(6):1-8.8ZHOU J,ZHANG X Y,ZHANG Y Z,et al.Effective inspissation of u-ranium(VI)from radioactive wastewater using flow electrode capaci-tive deionizationJ.Separation and purification technology,2022,283:120172-1-120172-9.9ZHANG F,LIU Y,MA K Q,et al.Highly selective extraction of u-ranium from wastewater using amine-bridged diacetamide-function-alizedsilicaJ.Journalofhazardousmaterials,2022,435(5):129022.1-129022.10.10FU M T,AO J X,MA L,et al.Uranium removal from waste waterof the tailings with functional recycled plastic membraneJ.Sepa-ration and purification technology,2022(287):13.11陈拓,彭捍,肖海鹏,等.贝壳基吸附材料的制备及其铀吸附性能研究J.应用化工,2022,51(12):1-10.12郑楠,于震,徐梦恬.萃取法回收电位滴定废液中的铀J.科技创新导报,2018,15(4):85-86.13龙亮,郑楠,刘书衡,等.从高磷酸含铀废液中回收铀的试验研究J.铀矿冶,2018,37(4):304-308.14郭波龙,侯丽红,徐梦楠,等.离心萃取法回收处理含铀废液技术研究C/中国核学会.中国核科学技术进展报告(第六卷)中国核学会 2019 年学术年会论文集第 6 册(核化工分卷、辐射防护分卷).北京：中国原子能出版社,2020:305-310.15侯彦龙,茹发全,李贺成,等.脉冲筛板柱在含铀废液中应用与研究J.天津化工,2021,35(2):32-36.16胡凯光,陈祥标,谭凯旋,等.流化床离子交换从含铀废水中吸附铀J.有色金属,2008,60(4):88-90.17韩福长,周洪生,龙济敏,等.某铀矿生产废水和矿坑水达标排放工艺研究J.铀矿冶,2015,34(4):273-277,281.18张鑫,尹肖尧,柳金良,等.铀产品检测废液处理研究J.铀矿冶,2022,41(3):314-318.19李强.含铀废液的支铀处理技术研究D.绵阳:西南科技大学,2013.20刘忠臣,向秋林,刘会武,等.碱性含铀废水处理试验研究J.铀矿冶,2019,38(2):137-139,145.21张建国,王亮,薛永社,等.某铀矿山酸性工艺废水处理研究J.铀矿冶,2010,29(4):210-213.22夏良树,谭凯旋,邓帛辉,等.四种生物吸附剂对铀的吸附性能研究J.化学工程,2008,36(2):9-12.23刘岳林.Cu2+对硫酸盐还原菌处理低浓度含铀废水的影响与机理试验研究D.衡阳:南华大学,2011.24王国华,刘颖,王家莉,等.土著菌群还原矿化修复铀污染地下水J.过程工程学报,2023,23(1):88-97.25胡欣扬,董发勤,聂小琴,等.真空膜蒸馏技术的工艺条件优化及其在深度净化低放含铀废液中的应用J.西南科技大学学报,2020,35(2):1-6,39.26段小林,陈冰冰,李启成.真空膜蒸馏法处理含铀废水J.核化学与放射化学,2006,28(4):220-224.27张耀玲,王梅,张锐,等.核工业含铀废水的膜蒸馏减量化处理实验研究J.水处理技术,2021,47(11):101-105.28刘韬.香蒲对低浓度含铀废水处理效果的试验研究D.衡阳:南华大学,2015.29胡南,丁德馨,李广悦,等.五种水生植物对水中铀的去除作用J.环境科学学报,2012,32(7):1637-1645.丁丁：含铀废液处理工艺研究进展27