CN103345954B - 一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法 - Google Patents

一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法 Download PDF

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Abstract

一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法，涉及一种去除放射性碘污染的水处理方法。本发明是要解决现有去除放射性碘污染的水处理方法运行成本高，操作复杂的技术问题。本发明的方法为：一、向含有放射性碘离子的待处理水中投加高锰酸盐和粉末活性炭，进行混合，水力停留时间为20～180min，得到混合溶液；二、向步骤一得到的混合溶液中投加混凝剂，然后经过常规水处理工艺的混凝、沉淀、过滤，即可去除水中的放射性碘。本发明具有去除效率高、工艺简单、操作灵活方便、不改变水厂原有处理工艺及运行成本低等优点，对水中放射性碘离子的去除效率可以达到90％以上。本发明应用于放射性碘污染的水处理领域。

Description

一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法
技术领域
本发明涉及一种去除放射性碘污染的水处理方法。
背景技术
近年来，由于能源危机，各国逐渐使用核能作为替代能源。但不可忽视的是核反应器内的大量放射性物质，一旦发生事故将被释放到环境中，会对周围民众和生态环境造成极大的危害。核事故发生对人体健康危害最大的就是放射性碘131，作为核裂变链式反应的第一级产物，加上半衰期短，只有8.3天，在核事故发生初期影响较大，一旦进入人体就会在甲状腺中累积，并最终导致癌症的发生。
由于水环境中放射性碘离子浓度较低，同时还存在大量高浓度干扰离子(如：氯离子、溴离子、硫酸根离子、磷酸根离子等)，因此，很难实现碘离子被选择性的去除。目前，去除水中放射性碘离子比较有效的方法是反渗透，通过高压反渗透膜的作用，将放射性碘离子及水中共存的阴阳离子一并去除，去除效率高，但存在投资、运行及维护费用高，操作复杂的问题。
因此，寻求一种经济高效、操作简单、能够进行大规模生产应用的去除放射性碘污染的水处理方法势在必行。
发明内容
本发明是要解决现有去除放射性碘污染的水处理方法运行成本高，操作复杂的技术问题，从而提供了一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法。
本发明的一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法是通过以下步骤进行：
一、向含有放射性碘离子的待处理水中投加高锰酸盐和粉末活性炭，进行混合，水力停留时间为20～180min，得到混合溶液；其中，高锰酸盐投加后的浓度为0.1～50mg/L；粉末活性炭投加后的浓度为2～100mg/L；
二、向步骤一得到的混合溶液中投加混凝剂，然后经过常规水处理工艺的混凝、沉淀、过滤，即可去除水中的放射性碘；
步骤一所述的高锰酸盐和粉末活性炭以固体形式直接投加或以溶液的形式投加。
本发明的一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法原理如下：
高锰酸盐作为一种温和氧化剂，可以迅速将水中的放射性碘离子氧化生成单质碘、次碘酸等具有强氧化性的活性碘，见反应式(1)至(3)，但却不能将活性碘进一步氧化生成碘酸根；相反，水处理过程中常用强氧化剂液氯、二氧化氯、臭氧则可以迅速将碘离子氧化生成碘酸根。
2MnO4 -+10I-+16H+→5I2+2Mn2++8H2O(1)
I2+H2O→HOI+I-+H+(2)
I2+I-→I3 -(3)
在去除放射性碘污染的过程中，由于各种价态的碘元素都具有放射性，因此，放射性碘的去除必须将碘元素从水中分离出来，但碘离子与碘酸根很难通过吸附或氧化还原反应的方式从水中分离出来。
本发明基于高锰酸盐氧化放射性碘离子产生的具有强氧化性活性碘的特点，再向水中加入具有还原性的粉末活性炭，通过活性炭表面丰富的有机官能团与活性碘发生反应，使得水中的活性碘以共价键形式与活性炭表面有机官能团相结合，随着活性炭的沉淀放射性碘可以被有效去除，即完成了水中放射性碘的去除。
本发明包括以下有益效果：
1、本发明在高锰酸盐的选择中，以不向水源水中引入其它的饮用水中限制的、有害的杂元素为准。高锰酸盐作为一种温和氧化剂能够迅速将水中的放射性碘离子氧化生成单质碘、次碘酸等具有强氧化性的活性碘，但却不能将活性碘进一步氧化生成难于从水中分离出来的碘酸根；
2、原位产生的具有强氧化性的活性碘，通过与具有还原性的粉末活性炭表面丰富的有机官能团发生反应，使得水中的活性碘以共价键形式与活性炭表面有机官能团相结合，随着活性炭的沉淀放射性碘可以被有效去除；
3、本发明所用的高锰酸盐与粉末活性炭作为常用水处理药剂，价格低廉，易于获得，便于贮存和运输；
4、与现有处理方法相比，该处理方法具有去除效率高、工艺简单、操作灵活方便、不改变水厂原有处理工艺及运行成本低等优点，可用于水污染事件的应急处理；
53、本发明对水中放射性碘离子的去除效率可以达到90％以上。
附图说明
图1为试验一中反应时间与碘离子去除效率曲线图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式的一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法是通过以下步骤进行：
一、向含有放射性碘离子的待处理水中投加高锰酸盐和粉末活性炭，进行混合，水力停留时间为20～180min，得到混合溶液；其中，高锰酸盐投加后的浓度为0.1～50mg/L；粉末活性炭投加后的浓度为2～100mg/L；
二、向步骤一得到的混合溶液中投加混凝剂，然后经过常规水处理工艺的混凝、沉淀、过滤，即可去除水中的放射性碘；
步骤一所述的高锰酸盐和粉末活性炭以固体形式直接投加或以溶液的形式投加。
本实施方式包括以下有益效果：
1、本实施方式在高锰酸盐的选择中，以不向水源水中引入其它的饮用水中限制的、有害的杂元素为准。高锰酸盐作为一种温和氧化剂能够迅速将水中的放射性碘离子氧化生成单质碘、次碘酸等具有强氧化性的活性碘，但却不能将活性碘进一步氧化生成难于从水中分离出来的碘酸根；
2、原位产生的具有强氧化性的活性碘，通过与具有还原性的粉末活性炭表面丰富的有机官能团发生反应，使得水中的活性碘以共价键形式与活性炭表面有机官能团相结合，随着活性炭的沉淀放射性碘可以被有效去除；
3、本实施方式所用的高锰酸盐与粉末活性炭作为常用水处理药剂，价格低廉，易于获得，便于贮存和运输；
4、与现有处理方法相比，该处理方法具有去除效率高、工艺简单、操作灵活方便、不改变水厂原有处理工艺及运行成本低等优点，可用于水污染事件的应急处理；
5、本实施方式对水中放射性碘离子的去除效率可以达到90％以上。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中待处理水为水源水、海水、核电站出水或污水。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中高锰酸盐为高锰酸钾或高锰酸钠。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中粉末活性炭为木质炭、煤质炭和椰壳炭中的一种或几种按任意比例混合。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中水力停留时间为60min。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中高锰酸盐投加后的浓度为2mg/L。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤一中粉末活性炭投加后的浓度为3mg/L。其它与具体实施方式一至六之一相同。
通过以下试验验证本发明的有益效果：
试验一：本试验的一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法是通过以下步骤实现：
一、向1mg/L含有放射性碘离子的溶液中投加过高锰酸钾和木质炭，进行混合，反应60min，得到混合溶液；其中，高锰酸钾投加后的浓度为2mg/L；木质炭投加后的浓度为3mg/L；
二、向步骤一得到的混合溶液中投加混凝剂，然后经过混凝、沉淀、过滤，即可去除水中的放射性碘；
步骤一所述的高锰酸钾和木质炭以固体形式直接投加或以溶液的形式投加。
本试验一中反应时间与碘离子去除效率曲线图如图1所示，从图中可以看出，反应10min时，碘离子的去除率就已达到90％；反应18min时，碘离子的去除效率达到98％。

Claims (5)

1.一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法，其特征在于高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法是通过以下步骤进行：
一、向含有放射性碘离子的待处理水中投加高锰酸盐和粉末活性炭，进行混合，水力停留时间为20～180min，得到混合溶液；其中，高锰酸盐投加后的浓度为0.1～50mg/L；粉末活性炭投加后的浓度为2～100mg/L；
二、向步骤一得到的混合溶液中投加混凝剂，然后经过常规水处理工艺的混凝、沉淀、过滤，即可去除水中的放射性碘；
步骤一所述的高锰酸盐和粉末活性炭以固体形式直接投加或以溶液的形式投加；
步骤一中高锰酸盐为高锰酸钾或高锰酸钠；
步骤一中粉末活性炭为木质炭、煤质炭和椰壳炭中的一种或几种按任意比例混合。
2.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法，其特征在于步骤一中待处理水为水源水、海水、核电站出水或污水。
3.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法，其特征在于步骤一中水力停留时间为60min。
4.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法，其特征在于步骤一中高锰酸盐投加后的浓度为2mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐与活性炭联用去除放射性碘污染的水处理方法，其特征在于步骤一中粉末活性炭投加后的浓度为3mg/L。
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