CN106629978A - 用于放射性废水处理的吸附与再生一体化反应器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于放射性废水处理的吸附与再生一体化反应器系统。该系统由硝酸贮液池、氢氧化钠贮液池、蠕动泵、放射性污染水池、pH计、水泵、反应器A进水阀、筛网、吸附剂、反应器A、反应器A取样口、反应器B、反应器B进水阀、反应器B取样口、再生液贮液池、反应器A再生液进水阀、蠕动泵、反应器B再生液进水阀、反应器B再生液出水阀、反应器A再生液出水阀、反应器B出水阀、反应器A出水阀、再生液出水池和出水池组成；在反应器A和反应器B内装填吸附剂。本发明的有益效果是，该吸附与再生一体化反应器系统对放射性污染废水处理时时成本低、操作简单、处理效果好。
Description
技术领域
本发明属于放射性核素污染废水处理技术领域，特别涉及一种用于放射性废水处理的吸附与再生一体化反应器系统。
背景技术
放射性废水是指核电厂、核燃料前处理和乏燃料后处理以及放射性同位素应用过程中排出的各种废水，在核工业生产的各个环节及核事故中，均会产生一定量的放射性废水。如果这些放射性废水不能及时有效处理，通过环境进入生物体内，导致各种严重疾病的发生，会对人类产生很大危害。开展放射性废水处理新技术及其机理研究，对放射性废物减量化、防止放射性污染、保障我国的核生态环境安全、促进我国核事业的健康发展，具有重要的社会意义、经济意义和环境意义。常用放射性废水处理技术主要包括化学沉淀法、离子交换法、吸附法、蒸发浓缩、膜分离技术、生物处理法等。吸附法因其高效、简便、分离成本低等优点，在放射性废水处理领域研究较多。但是，目前还缺少用于放射性废水处理的吸附与再生一体化反应器系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于放射性废水处理的吸附与再生一体化反应器系统。其具体内容如下：
吸附与再生一体化反应器系统由硝酸贮液池(1)、氢氧化钠贮液池(2)、蠕动泵(3)、放射性污染水池(4)、pH计(5)、水泵(6)、反应器A进水阀(7)、筛网(8)、吸附剂(9)、反应器A(10)、反应器A取样口(11)、反应器B(12)、反应器B进水阀(13)、反应器B取样口(14)、再生液贮液池(15)、反应器A再生液进水阀(16)、蠕动泵(17)、反应器B再生液进水阀(18)、反应器B再生液出水阀(19)、反应器A再生液出水阀(20)、反应器B出水阀(21)、反应器A出水阀(22)、再生液出水池(23)和出水池(24)组成；硝酸贮液池(1)经蠕动泵(3)和放射性污染水池(4)相连；氢氧化钠贮液池(2)经蠕动泵(3)和放射性污染水池(4)相连；pH计(5)放置于放射性污染水池(4)中；反应器A(10)经水泵(6)及反应器A进水阀(7)与放射性污染水池(4)相连；反应器B(12)经水泵(6)及反应器B进水阀(13)与放射性污染水池(4)相连；反应器A(10)经蠕动泵(17)及反应器A再生液进水阀(16)与再生液贮液池(15)相连；反应器B(12)经蠕动泵(17)及反应器B再生液进水阀(18)与再生液贮液池(15)相连；反应器A(10)经反应器A再生液出水阀(20)与再生液出水池(23)相连；反应器B(12)经反应器B再生液出水阀(19)与再生液出水池(23)相连；反应器A(10)经反应器A出水阀(22)与出水池(24)相连；反应器B(12)经反应器B出水阀(21)与出水池(24)相连；反应器A(10)的上部安装有反应器A取样口(11)，反应器A(10)的下部安装有筛网(8)，在反应器A(10)内装填吸附剂(9)，在反应器A(10)中吸附剂(9)装填的量为反应器A(10)总容积的五分之四；反应器B(12)的上部安装有反应器B取样口(14)，反应器B(12)的下部安装有筛网(8)，在反应器B(12)内装填吸附剂(9)，在反应器B(12)中吸附剂(9)装填的量为反应B(10)总容积的五分之四；所述吸附剂由如下方法制备：
(1)将55g钙基蒙脱石加入到250mL摩尔浓度为1.4mol/L的NH4Cl溶液中，在温度为30℃的摇床中摇动8小时，加入15mL质量浓度为18％的氨水和1.55g二甲基乙醇胺，在1000r/min条件下搅拌4h后离心分离去除上层上清液，将下层固体物质在60℃条件下干燥24h，得到物质A；
(2)将8.62g几丁胶加入到400mL质量百分比浓度为8％的醋酸溶液中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液K1、混合液K2；
(3)将7.63克巯基-β-环糊精和50mL二甲基亚砜加入到150mL乙醇中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液L1、混合液L2；
(4)将混合液K1和8毫升1-(2-甲氧苯氧基)-2,3-环氧丙烷加入到混合液L1中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液M1；
(5)将物质A加入到混合液M1中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质B，将物质B在105℃的干燥箱中放置45分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到物质C；
(6)将混合液K2和9毫升3-苯氧基-1,2-环氧丙烷加入到混合液L2中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液M2；
(7)将物质C加入到混合液M2中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D，物质D在105℃的干燥箱中放置45分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到物质E；
(8)将6.2克PbCl2和4.1克ZnCl2加入到100mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液N；
(9)将100mL摩尔浓度为0.35mol/L的Cu(NO3)2溶液和50mL摩尔浓度为0.78mol/L的Ni(NO3)2溶液加入到混合液N中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液O；
(10)将物质E加入到混合液O中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质F，物质F经250mL质量百分比浓度为98％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置90分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到物质G；
(11)将8.4克甲基苯基二氯硅烷和6.8克二甲基乙醇胺加入到200mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液P；
(12)将25mL丙烯酸在1000r/min搅拌条件下加入到混合液P中，然后加入4.38克过硫酸钾，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液Q；
(13)将4.69克异丁基三甲氧基硅烷和8.7克三甲基硅咪唑加入到混合液Q中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液R；
(14)将物质G加入到混合液R中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质H，物质H经250mL质量百分比浓度为98％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置90分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到的物质即为处理放射性污染废水的颗粒吸附剂。
本发明的有益效果是，该吸附与再生一体化反应器系统对放射性污染废水处理时时成本低、操作简单、处理效果好。
附图说明
附图1是用于放射性废水处理的吸附与再生一体化反应器系统的示意图。附图1中1为硝酸贮液池，2为氢氧化钠贮液池，3为蠕动泵，4为放射性污染水池，5为pH计，6为水泵，7为反应器A进水阀，8为筛网，9为吸附剂，10为反应器A，11为反应器A取样口，12为反应器B，13为反应器B进水阀，14为反应器B取样口，15为再生液贮液池，16为反应器A再生液进水阀，17为蠕动泵，18为反应器B再生液进水阀，19为反应器B再生液出水阀，20为反应器A再生液出水阀，21为反应器B出水阀，22为反应器A出水阀，23为再生液出水池，24为出水池。
具体实施方式
本发明提供一种用于放射性废水处理的吸附与再生一体化反应器系统，下面通过一个实例来说明其实施过程。
实施例
(1)用于放射性废水处理的吸附与再生一体化反应器系统的制备过程如下：
吸附与再生一体化反应器系统由硝酸贮液池、氢氧化钠贮液池、蠕动泵、放射性污染水池、pH计、水泵、反应器A进水阀、筛网、吸附剂、反应器A、反应器A取样口、反应器B、反应器B进水阀、反应器B取样口、再生液贮液池、反应器A再生液进水阀、蠕动泵、反应器B再生液进水阀、反应器B再生液出水阀、反应器A再生液出水阀、反应器B出水阀、反应器A出水阀、再生液出水池和出水池组成；硝酸贮液池经蠕动泵和放射性污染水池相连；氢氧化钠贮液池经蠕动泵和放射性污染水池相连；pH计放置于放射性污染水池中；反应器A经水泵及反应器A进水阀与放射性污染水池相连；反应器B经水泵及反应器B进水阀与放射性污染水池相连；反应器A经蠕动泵及反应器A再生液进水阀与再生液贮液池相连；反应器B经蠕动泵及反应器B再生液进水阀与再生液贮液池相连；反应器A经反应器A再生液出水阀与再生液出水池相连；反应器B经反应器B再生液出水阀与再生液出水池相连；反应器A经反应器A出水阀与出水池相连；反应器B经反应器B出水阀与出水池相连；反应器A的上部安装有反应器A取样口，反应器A的下部安装有筛网，在反应器A内装填吸附剂，在反应器A内吸附剂装填的量为反应器A总容积的五分之四；反应器B的上部安装有反应器B取样口，反应器B的下部安装有筛网，在反应器B内装填吸附剂，在反应器B内吸附剂装填的量为反应器B总容积的五分之四。
反应器A为直径20cm，高60cm的圆柱体，在反应器A的下方为高10cm的锥形体用于均匀布水，在锥形体上部安置孔径为2mm的筛网。反应器B为直径20cm，高60cm的圆柱体，在反应器B的下方为高10cm的锥形体用于均匀布水，在锥形体上部安置孔径为2mm的筛网。硝酸贮液池的长宽高均为30cm；氢氧化钠贮液池的长宽高均为30cm；再生液贮液池的长宽高均为45cm；放射性污染水池的长宽高均为100cm；再生液出水池的长宽高均为100cm的立方体，出水池的长宽高均为100cm。
(2)吸附剂由如下过程制备：
将55g钙基蒙脱石加入到250mL摩尔浓度为1.4mol/L的NH4Cl溶液中，在温度为30℃的摇床中摇动8小时，加入15mL质量浓度为18％的氨水和1.55g二甲基乙醇胺，在1000r/min条件下搅拌4h后离心分离去除上层上清液，将下层固体物质在60℃条件下干燥24h，得到物质A；
将8.62g几丁胶加入到400mL质量百分比浓度为8％的醋酸溶液中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液K1、混合液K2；
将7.63克巯基-β-环糊精和50mL二甲基亚砜加入到150mL乙醇中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液L1、混合液L2；
将混合液K1和8毫升1-(2-甲氧苯氧基)-2,3-环氧丙烷加入到混合液L1中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液M1；
将物质A加入到混合液M1中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质B，将物质B在105℃的干燥箱中放置45分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到物质C；
将混合液K2和9毫升3-苯氧基-1,2-环氧丙烷加入到混合液L2中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液M2；
将物质C加入到混合液M2中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D，物质D在105℃的干燥箱中放置45分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到物质E；
将6.2克PbCl2和4.1克ZnCl2加入到100mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液N；
将100mL摩尔浓度为0.35mol/L的Cu(NO3)2溶液和50mL摩尔浓度为0.78mol/L的Ni(NO3)2溶液加入到混合液N中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液O；
将物质E加入到混合液O中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质F，物质F经250mL质量百分比浓度为98％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置90分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到物质G；
将8.4克甲基苯基二氯硅烷和6.8克二甲基乙醇胺加入到200mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液P；
将25mL丙烯酸在1000r/min搅拌条件下加入到混合液P中，然后加入4.38克过硫酸钾，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液Q；
将4.69克异丁基三甲氧基硅烷和8.7克三甲基硅咪唑加入到混合液Q中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液R；
将物质G加入到混合液R中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质H，物质H经250mL质量百分比浓度为98％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置90分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到的物质即为处理放射性污染废水的颗粒吸附剂。
(3)处理实验
运用本发明得到的吸附与再生一体化反应器系统对放射性污染废水进行了处理试验，结果表明当污染废水中的铯初始浓度为421mg/L时，处理后出水中的铯能降低到12mg/L。
Claims (1)
1.一种用于放射性废水处理的吸附与再生一体化反应器系统，其特征在于，该吸附与再生一体化反应器系统由硝酸贮液池、氢氧化钠贮液池、蠕动泵、放射性污染水池、pH计、水泵、反应器A进水阀、筛网、吸附剂、反应器A、反应器A取样口、反应器B、反应器B进水阀、反应器B取样口、再生液贮液池、反应器A再生液进水阀、蠕动泵、反应器B再生液进水阀、反应器B再生液出水阀、反应器A再生液出水阀、反应器B出水阀、反应器A出水阀、再生液出水池、出水池组成；硝酸贮液池经蠕动泵和放射性污染水池相连；氢氧化钠贮液池经蠕动泵和放射性污染水池相连；pH计放置于放射性污染水池中；反应器A经水泵及反应器A进水阀与放射性污染水池相连；反应器B经水泵及反应器B进水阀与放射性污染水池相连；反应器A经蠕动泵及反应器A再生液进水阀与再生液贮液池相连；反应器B经蠕动泵及反应器B再生液进水阀与再生液贮液池相连；反应器A经反应器A再生液出水阀与再生液出水池相连；反应器B经反应器B再生液出水阀与再生液出水池相连；反应器A经反应器A出水阀与出水池相连；反应器B经反应器B出水阀与出水池相连；反应器A的上部安装有反应器A取样口，反应器A的下部安装有筛网，在反应器A内装填吸附剂，在反应器A内吸附剂装填的量为反应器A总容积的五分之四；反应器B的上部安装有反应器B取样口，反应器B的下部安装有筛网，在反应器B内装填吸附剂，在反应器B内吸附剂装填的量为反应器B总容积的五分之四；所述吸附剂由如下方法制备：
(1)将55g钙基蒙脱石加入到250mL摩尔浓度为1.4mol/L的NH4Cl溶液中，在温度为30℃的摇床中摇动8小时，加入15mL质量浓度为18％的氨水和1.55g二甲基乙醇胺，在1000r/min条件下搅拌4h后离心分离去除上层上清液，将下层固体物质在60℃条件下干燥24h，得到物质A；
(2)将8.62g几丁胶加入到400mL质量百分比浓度为8％的醋酸溶液中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液K1、混合液K2；
(3)将7.63克巯基-β-环糊精和50mL二甲基亚砜加入到150mL乙醇中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液L1、混合液L2；
(4)将混合液K1和8毫升1-(2-甲氧苯氧基)-2,3-环氧丙烷加入到混合液L1中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液M1；
(5)将物质A加入到混合液M1中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质B，将物质B在105℃的干燥箱中放置45分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到物质C；
(6)将混合液K2和9毫升3-苯氧基-1,2-环氧丙烷加入到混合液L2中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液M2；
(7)将物质C加入到混合液M2中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D，物质D在105℃的干燥箱中放置45分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到物质E；
(8)将6.2克PbCl2和4.1克ZnCl2加入到100mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液N；
(9)将100mL摩尔浓度为0.35mol/L的Cu(NO3)2溶液和50mL摩尔浓度为0.78mol/L的Ni(NO3)2溶液加入到混合液N中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液O；
(10)将物质E加入到混合液O中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质F，物质F经250mL质量百分比浓度为98％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置90分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到物质G；
(11)将8.4克甲基苯基二氯硅烷和6.8克二甲基乙醇胺加入到200mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液P；
(12)将25mL丙烯酸在1000r/min搅拌条件下加入到混合液P中，然后加入4.38克过硫酸钾，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液Q；
(13)将4.69克异丁基三甲氧基硅烷和8.7克三甲基硅咪唑加入到混合液Q中，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到混合液R；
(14)将物质G加入到混合液R中，在温度为35℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质H，物质H经250mL质量百分比浓度为98％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置90分钟，然后置于马弗炉中在520℃条件下焙烧90分钟，得到的物质即为处理放射性污染废水的颗粒吸附剂。
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