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核废水岂能倒入海洋!用这些材料处理它

核废水岂能倒入海洋!用这些材料处理它
2021-04-19
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作者:埃尔派
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放射性废水中包含大量的不同放射性核素,如铬-51、钴-60、锰-54、锰-56、铷-88、锶-90、碘-131、铯-134、铯-137等。目前,比较成熟有效的放射性废水处理方法主要包括铝硅化合物的离子交换法、有机材料树脂、无机材料多价金属磷酸盐、普鲁士蓝类化合物、多价金属(过渡金属)的氧化物及氢氧化物。

铝硅化合物

最早应用于放射性废水处理的无机材料是以沸石、粘土为代表的铝硅化合物。

沸石是硅氧四面体或铝氧四面体,四面体以硅或铝原子为中心,四周包围4个氧原子,硅氧或铝氧四面体通过连接四面体顶点的氧原子组成单元环、双元环或多元环,从而形成具有三维空间结构的结晶多面体。因为铝氧四面体中带有一个负电荷,为保持电中性,四面体附近需要一个金属阳离子来抵消,因此可用来做离子交换剂。

硅铝酸盐对放射性废水中铯和锶有良好的选择性,交换铯-137的沸石可用作放射源使。但硅铝酸盐这类无机离子交换剂受溶液酸度和盐度的影响大,只适合在低酸和低盐度的放射性废水中测量。

新型多孔材料

多孔材料是一种由孔泡和相互连接的孔壁组成的三维网状结构材料,其孔隙率大、比表面积大、热导率小、相对密度小。三维多孔材料结构特殊,对放射性废水离子的交换容量大,后处理方便,因而在废水处理方面有非常好的效果。

多孔陶瓷是以刚玉砂、碳化硅、堇青石等优质原料为主料,经过成型和特殊高温烧结工艺制备的一种具有高开口气孔率的多孔性陶瓷材料,具有耐高温高压、抗酸碱和有机介质腐蚀、孔结构可控、开口孔隙率高、使用寿命长、再生性能好等优点,其作为三维开架多孔材料,在废水处理方面具有很大的发展潜能。

多价金属磷酸盐

磷酸盐系列阳离子交换剂耐高温、耐辐射、耐氧化剂,且原料易得、制备技术简单,离子交换性能好。

磷酸锆是多价金属磷酸盐的突出代表,其交换容量大,可与大多数金属阳离子发生交换作用,具有较高的离子选择性,在动态和静态离子交换实验中也具有良好的稳定性。但磷酸锆在酸性、高盐量的高放废水中交换容量比较低,在中性或碱性反应堆循环水中水解损失磷酸根的现象也十分严重。

有机离子交换树脂

在有机离子交换体系中,用离子交换树脂的废水处理技术相对比较成熟,且有多年的应用历史。但有机离子交换树脂的耐辐射和高温能力差,在固化过程中容易形成空穴而导致废液浸出,分解产物不便于后续处理,对含机油的溶液交换能力低,影响了废水处理效果。

普鲁士蓝类化合物

用普鲁士蓝类化合物作为离子交换剂是研究放射性废水处理的一大热点,其既具有无机电活性,又具有沸石特性,在水溶液中能够很快与碱金属离子发生交换。普鲁士蓝化合物在酸性、高含盐量介质中具有足够的机械稳定性和良好水力学性能,对铯离子有较强的结合能力。但普鲁士蓝本身粒径小,容易聚集,后续回收困难。

多价金属(过渡金属)的氧化物和氢氧化物

多价金属的氢氧化物和水合氧化物这两类物质大多具有两性交换能力,其离子交换原理包括两部分。一部分是体系中的有毒有害金属离子与多价水合氧化物和氢氧化物表面的耦合氢离子相交换,另一部分是金属离子与多价水合氧化物和氢氧化物结构中半径较大的一价或二价阳离子相交换。

利用二氧化锰,尤其是改性后的二氧化锰对含钴、铬、铜、铅等重金属离子的废水做了大量研究,但是这类化合物受酸度、盐度影响较大,技术改进较困难。

在放射性“三废”中,放射性废水需要重点解决,同时也面临着较多的技术挑战。因此,必须对放射性废水进行认真的处理和妥善的处置,严格控制放射性废水的任意排放。

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