CN106229023A - 一种放射性碘污染水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种放射性碘污染水的处理方法；该方法首先将放射性碘污染的原水和亚硫酸钠中加入到脱氧/沉淀器，使亚硫酸钠与水中的溶解氧完全反应，从而达到除氧目的；之后向脱氧/沉淀器内投加氯化亚铜，使亚铜离子与水中待去除的碘离子生成碘化亚铜沉淀；脱氧/沉淀器内的上清液进入膜分离器，与氯化铁的水解产物生成大颗粒的碘铜铁沉淀，经膜分离将沉淀物从水中去除，从而实现放射性碘的去除。本发明可以达到较高的碘去除率并减少放射性固体废物的产生量，放大后可实现工程化应用，适用于处理放射性碘污染废水和放射性碘污染饮用水的应急处理，是一种经济实用的放射性水污染的除碘方法。

Description

一种放射性碘污染水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种放射性污染水的处理技术，确切地说是去除放射性碘污染的饮用水和废水。
背景技术
放射性碘来源于铀和钚的裂变反应，其对生物体的效应主要表现为增加甲状腺癌和白血病的发病率，对儿童的危害要高于成人。放射性核素碘是英国温茨凯尔核事故、美国三里岛核电站事故、苏联切诺贝利核电站事故和日本福岛核电站事故的共同的主要污染物之一，释放到环境中的放射性活度总量分别为7.4×1014Bq、5.5×1011Bq、8.0×1018Bq、1.6×1017Bq。随着核电的崛起和核设施的增多，以及放射性碘在医学、工农业和科学研究等领域的广泛应用，水体受放射性碘核素污染的风险在增加，因此需要建立放射性碘核素的处理方法，使之从放射性污染的水体中去除，以保护环境和人体健康。
水中放射性碘离子的去除，目前采用的方法有吸附、离子交换和化学沉淀。常用的吸附剂有活性炭、沸石等，但对碘的去除效果不佳；采用银、铜等浸渍改性的吸附剂，提高了碘的去除率，但改性成本较高，且易发生浸渍剂的泄漏，实际应用中收到较多的限制。离子交换树脂对碘的选择性吸附较差，吸附容量较低，再生频繁、处理费用高。
化学沉淀法是处理大水量较为容易和有效方法，能够降低最终固体废物的产生量，有利于后续固体废物的处理。Bi3+、Hg2+、Ag+和Cu+等均能与碘离子生成难溶化合物，从而去除水中的碘离子；一价铜离子因低毒性和低价格，是去除水中碘离子的较为理想的沉淀剂，氧化亚铜、硫化亚铜、铜/二价铜体系、一价铜离子改性沸石等去除水中的碘离子时，存在投加量较高，反应动力学较慢和去除率较低等问题，特别是应对突发性核泄露事故，是需要迫切解决的技术难题。
发明人前期采用氯化亚铜沉淀法处理放射性碘污染水，在合适的工艺条件下，碘的去除率可达到95.8％(An investigation into the use of cuprous chloride forthe removal of radioactive iodide from aqueous solutions，Journal of HazardousMaterials，2016，302：82-89)。考虑到放射性碘污染水体的放射性活度浓度高达1011-1018Bq/L(见前述核电站事故)，95.8％的去除率难以放射性碘污染的去除要求，因而在原有的研究基础上对氯化亚铜沉淀法除碘进行改进，增加了膜分离处理单元，以提高碘的去除率。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出了除氧/化学沉淀-膜分离联用的方法来去除放射性污染水中的碘，采用亚硫酸钠作为除氧剂、氯化亚铜作为沉淀剂和膜分离作为固液分离手段来达到除碘目的。
该方法首先将放射性碘污染的原水和亚硫酸钠中加入到脱氧/沉淀器，使亚硫酸钠与水中的溶解氧完全反应，从而达到除氧目的；之后向脱氧/沉淀器内投加氯化亚铜，使亚铜离子与水中待去除的碘离子生成碘化亚铜沉淀；脱氧/沉淀器内的上清液进入膜分离器，与氯化铁的水解产物生成大颗粒的碘铜铁沉淀，经膜分离将沉淀物从水中去除，从而实现放射性碘的去除。
上述方法的方法步骤如下：
1)脱氧：向脱氧/沉淀器投加亚硫酸钠并搅拌反应，去除放射性碘污染原水中的溶解氧；
2)沉淀除碘：向脱氧/沉淀器投加氯化亚铜，使亚铜离子与放射性污染水中的碘离子除碘反应生成碘化亚铜沉淀；
3)膜分离除碘：向膜分离器加入氯化铁，脱氧/沉淀器内的上清液进入膜分离器，与氯化铁的水解产物生成大颗粒的碘铜铁沉淀，经膜分离被截留在膜分离中，去除水中的放射性碘。
所述步骤2)中向脱氧/沉淀器投加150mg/L的氯化亚铜。
所述步骤3)中向膜分离器加入10-20mg/L的氯化铁。
所述步骤1)中放射性碘污染原水中碘离子的质量浓度为5-10mg/L；当碘离子的质量浓度<5mg/L时，先投加非放射性的碘化钾或碘化钠，使原水中的碘离子质量浓度达到5-10mg/L后再进行处理。
所述步骤1)中脱氧反应时间为2-3分钟。
所述步骤2)中除碘反应时间为3-5分钟，沉淀时间为5-8分钟。
所述步骤3)中待处理上清液水在膜分离器中的停留时间为10-15分钟。
9.如权利要求2所述的方法，其特征是所述步骤3)中膜分离为水处理中用的超滤或微滤。
本发明的优点在于：本发明可以达到较高的碘去除率并减少放射性固体废物的产生量，已达到小试水平，放大后可实现工程化应用，适用于处理放射性碘污染废水和放射性碘污染饮用水的应急处理，是一种经济实用的放射性水污染的除碘方法。
附图说明
图1：为本发明实施例的实验装置图。
图中：1-提升泵；2-脱氧/沉淀池；3-计量泵；4-储液罐；5-搅拌器；6-固体投加泵；7-提升泵；8-膜分离器；9--计量泵；10储液罐-；11-膜组件；12-出水泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的，不以此实施例限定本发明的保护范围。
具体操作过程为：提升泵1将污染原水中碘离子的质量浓度为5-10mg/L加入脱氧/沉淀池2，同时计量泵3将储液罐4内的Na2SO3溶液加入，通过搅拌器5充分混合，脱氧反应时间为2-3分钟；开启固体投加泵6将CuCl加入脱氧/沉淀池2，除碘反应时间为3-5分钟后关闭搅拌器5，开始静置沉淀5-8分钟；提升泵7将脱氧/沉淀池2内的上清液加入膜分离器8，同时计量泵9将储液罐10内的FeCl3溶液加入10-20mg/L并搅拌混合，反应10-15分钟后经膜组件11和出水泵12进行固液分离出水，从而去除放射性水中的碘离子。
实施例1：利用所述方法处理模拟放射性活度为1×103Bq/L的含碘废水(碘的质量浓度为2.17×10-13g/L)。实验启动前向模拟放射性含碘原水中投加碘化钾，使碘的质量浓度达到5mg/L；实验具体操作过程如上所述，采用除氧/化学沉淀/膜分离工艺处理含碘饮用水，CuCl投加量为150mg/L，FeCl3投加量为10mg/L。出水碘的质量浓度为0.20mg/L。该工艺碘离子的去除效率为96.0％，出水放射性为40Bq/L。
实施例1：利用所述方法处理模拟放射性活度为1×103Bq/L的含碘废水(碘的质量浓度为2.17×10-13g/L)。实验启动前向模拟放射性含碘原水中投加碘化钾，使碘的质量浓度达到5mg/L；实验具体操作过程如上所述，采用除氧/化学沉淀/膜分离工艺处理含碘饮用水，CuCl投加量为150mg/L，FeCl3投加量为20mg/L。出水碘的质量浓度为0.18mg/L。该工艺碘离子的去除效率为96.4％，出水放射性为36Bq/L。
实施例2：利用所述方法处理模拟放射性活度为1×103Bq/L的含碘废水(碘的质量浓度为2.17×10-12g/L)。实验启动前向模拟放射性含碘原水中投加碘化钾，使碘的质量浓度达到10mg/L；实验具体操作过程如上所述，采用除氧/化学沉淀/膜分离工艺处理含碘饮用水，CuCl投加量为150mg/L，FeCl3投加量为20mg/L。出水碘的质量浓度稳定在0.14mg/L。该工艺碘离子的去除效率为97.2％，出水放射性为28Bq/L。

Claims (9)

1.一种放射性碘污染水的处理方法；其特征是采用亚硫酸钠作为除氧剂、氯化亚铜作为沉淀剂和膜分离作为固液分离方法。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤如下：
1)脱氧：向脱氧/沉淀器投加亚硫酸钠并搅拌反应，去除放射性碘污染原水中的溶解氧；2)沉淀除碘：向脱氧/沉淀器投加氯化亚铜，使亚铜离子与放射性污染水中的碘离子生成碘化亚铜沉淀；
3)膜分离除碘：向膜分离器加入氯化铁，脱氧/沉淀器内的上清液进入膜分离器，与氯化铁的水解产物生成大颗粒的碘铜铁沉淀，经膜分离被截留在膜分离中，去除水中的放射性碘。
3.如权利要求2所述的方法，其特征是所述步骤2)中向脱氧/沉淀器投加150mg/L的氯化亚铜。
4.如权利要求2所述的方法，其特征是所述步骤3)中向膜分离器加入10-20mg/L的氯化铁。
5.如权利要求2所述的方法，其特征是所述步骤1)中放射性碘污染原水中碘离子的质量浓度为5-10mg/L；当碘离子的质量浓度<5mg/L时，先投加非放射性的碘化钾或碘化钠，使原水中的碘离子质量浓度达到5-10mg/L后再进行处理。
6.如权利要求2所述的方法，其特征是所述步骤1)中脱氧反应时间为2-3分钟。
7.如权利要求2所述的方法，其特征是所述步骤2)中沉淀除碘反应时间为3-5分钟，沉淀时间为5-8分钟。
8.如权利要求2所述的方法，其特征是所述步骤3)中待处理水在膜分离器中的停留时间为10-15分钟。
9.如权利要求2所述的方法，其特征是所述步骤3)中膜分离为水处理中用的超滤或微滤。
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