CN108538419A - 一种亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合去除水中铯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种亚铁氰化钴复合膜‑反渗透膜联合去除水中铯的方法，采用亚铁氰化钴复合膜过滤结束后再进行反渗透膜过滤，保证操作稳定可靠。进水溶液pH范围为2.0‑7.0，以单独的亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜去除水中铯的实验作为对照，可看出联合技术有效提高了铯的去除效果。本发明旨在为水中放射性核素铯的去除提供一种新型技术。

Description

一种亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合去除水中铯的方法
技术领域
本发明属于环境工程膜应用技术领域，具体涉及一种亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合去除水中铯的方法。
背景技术
随着核技术在全球的迅猛发展，放射性核素广泛应用于核能设备、放射性矿产、医疗应用、工业探伤和科学研究等方面，不可避免地就会产生放射线“三废”。另一方面，核能利用史上已经发生了多起大的核安全事故。例如2011年3月日本福岛核电站的核泄漏事故发生后，放射性核素通过大气和水体快速波及周边国家和地区，而且日本将冷却反应堆用的大量含放射性核素的海水直接排入大海中，严重污染周边地区水体和土壤环境。放射性核素危害大，对当代和后代人均能造成严重的致畸致癌作用，且隐蔽性强。放射性核素铯(Cs)作为典型的γ辐射源，能直接穿透人体，对人体神经系统和血液系统造成严重的危害。另外，其半衰期长达30年，放射性废水中含量高，危害性极大。
在目前的研究报道中，去除水中Cs的主要手段包括化学沉淀法、膜技术和离子交换/吸附。化学沉淀法去污系数低，污泥分离困难，大规模应用较困难；Ding等在2016年利用反渗透膜可将90％左右的Cs去除，但是微量的Cs依然具有非常大的危害性，处理效果不理想；吸附材料主要有沸石、硅酸盐、磷钼酸盐、亚铁氰化物等，其中沸石、硅酸盐等对Cs选择性差，易被共存离子影响，而亚铁氰化物对Cs吸附量大，且具有非常高的选择性。其中亚铁氰化钴对Cs选择性强，吸附量大。亚铁氰化钴大多被固定于载体上便于回收，常用的载体有磁性氧化铁、二氧化硅、高分子聚合物等，但由于去除率低，回收复杂，条件限制大均没有得到好的发展。亚铁氰化钴复合膜是将亚铁氰化钴通过二氧化硅间接负载于聚偏氟乙烯平板膜上，具有对Cs去除率高，无二次污染等优点。总的来说，现在对于单一处理技术的研究较多，对于膜技术与其他技术在同一体系中的耦合和协同研究较少，特别是针对水中痕量放射性核素的选择性膜处理技术手段还比较缺乏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合去除水中铯的方法，采用选择性吸附-膜技术联用技术进行处理，具有非常高的去除率和较好的可操作性。
本发明提供一种亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合去除水中铯的方法，包括以下步骤：
1)利用亚铁氰化钴复合膜过滤，过滤系统压力为1bar，亚铁氰化钴复合膜有效膜面积为2.54cm2；
2)反渗透膜过滤，过滤系统压力为6bar，反渗透膜有效膜面积为24cm2。
所述步骤1)中亚铁氰化钴复合膜为亚铁氰化钴通过中间体二氧化硅负载于聚偏氟乙烯平板膜表面制备出的复合膜。
开始过滤前，所述亚铁氰化钴复合膜和所述反渗透膜均用超纯水预过滤1h，以使膜系统运行稳定。
开始过滤前，进水溶液中pH范围为2.0-7.0。
本发明的优点在于：
1)本发明提供了一种新型处理技术，为水体放射性核素铯的有效去除提供一个新的思路；开辟了膜技术与其他技术在同一体系中的耦合和协同研究方向，填补针对水中痕量放射性核素的选择性膜处理技术手段的空白。
2)本发明操作简单，同时亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜系统压力均较小，能耗较低；
3)本发明应用处理各种不同的水体，为进一步研究奠定基础，为实际应用中铯的去除提供一定的理论依据。
附图说明
图1为亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合过滤装置的工作原理图；
图2为亚铁氰化钴复合膜表面扫描电子显微镜谱图；
图3为实施例中所采用CSM反渗透膜表面的扫描电子显微镜谱图；
图4为过滤含Cs的模拟配水的去除效果对比图；
图5为过滤含Cs的天然有机质模拟配水的去除效果对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。
本发明提供的亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合去除水中铯的方法，两步法操作,亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合过滤装置的工作原理图如图1所示，先利用亚铁氰化钴复合膜过滤；再反渗透膜过滤；具体如下：
开始过滤前，所述亚铁氰化钴复合膜和所述反渗透膜均用超纯水预过滤1h，以使膜系统运行稳定；过滤前，进水溶液中pH范围为2.0-7.0；
1)利用亚铁氰化钴复合膜过滤，过滤系统压力为1bar，亚铁氰化钴复合膜有效膜面积为2.54cm2；其中亚铁氰化钴复合膜为亚铁氰化钴通过中间体二氧化硅负载于聚偏氟乙烯平板膜表面制备出的复合膜；
2)反渗透膜过滤，过滤系统压力为6bar，反渗透膜有效膜面积为24cm2。
其中亚铁氰化钴复合膜制备方法，包括以下步骤：
1)将膜孔径为0.22μm的聚偏氟乙烯平板膜分别放入含5g/L四丁基氟化铵的1mol/L氢氧化钾溶液和含0.06％浓硫酸的1mol/L亚硫酸氢钠溶液中，之后将膜放入含0.8％均苯三甲酰氯的正己烷溶液，使膜表面进行化学活化；
2)将上述活化好的膜放入提前超声(超声时间为6min)好的氨基化二氧化硅的乙醇溶液中，所述氨基化二氧化硅浓度为0.5％(质量/体积)，粒径为300nm，室温下振荡60min后放入70℃烘箱内达到二氧化硅膜表面固化效果；
3)将上述固化二氧化硅的膜依次置入0.5mol/L的氯化钴和亚铁氰化钾溶液，25℃恒温分别振荡2h和4h，超纯水清洗干净后，重复以上步骤2遍，40℃下烘干后即制得亚铁氰化钴复合膜,如图2所示。
由于铯同位素间的物理化学特性基本一样，因此利用硝酸铯取代放射性核素铯进行冷实验。
实施例1
实验中量取1L浓度为100μg/L的含Cs水溶液导入进水槽中，控制亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜M1(CSM，RE1812-50)系统压力分别为1bar和6bar，采用CSM反渗透膜表面的扫描电子显微镜谱图如图3所示，调节过滤液的初始pH值分别为2.0。
实施例2
实验中量取1L浓度为100μg/L的含Cs水溶液导入进水槽中，控制亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜M1系统压力分别为1bar和6bar，调节过滤液的初始pH值分别为4.0。
实施例3
实验中量取1L浓度为100μg/L的含Cs水溶液导入进水槽中，控制亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜M1系统压力分别为1bar和6bar，调节过滤液的初始pH值分别为7.0。
实施例4
实验中量取1L浓度为100μg/L的含Cs水溶液导入进水槽中，控制亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜M2(DOW，TW30-1812-50)系统压力分别为1bar和6bar，调节过滤液的初始pH值分别为2.0。
实施例5
实验中量取1L浓度为100μg/L的含Cs水溶液导入进水槽中，控制亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜M2系统压力分别为1bar和6bar，调节过滤液的初始pH值分别为4.0。
实施例6
实验中量取1L浓度为100μg/L的含Cs水溶液导入进水槽中，控制亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜M2系统压力分别为1bar和6bar，调节过滤液的初始pH值分别为7.0。
图4为过滤含Cs的模拟配水的去除效果对比图，可以看出亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜(M1或M2)联合去除率大于99.5％，远远高于单一反渗透膜(M1，M2)过滤效果。
实施例7
实验中量取1L浓度为100μg/L的含Cs水溶液导入进水槽中，控制亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜M1(CSM，RE1812-50)系统压力分别为1bar和6bar，过滤液中加入5mg/L的天然有机质，调节过滤液的初始pH值为7.0。
实施例8
实验中量取1L浓度为100μg/L的含Cs水溶液导入进水槽中，控制亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜M2(DOW，TW30-1812-50)系统压力分别为1bar和6bar，过滤液中加入5mg/L的天然有机质，调节过滤液的初始pH值为7.0。
图5为过滤含Cs的天然有机质模拟配水的去除效果对比图，通过模拟实际中的水环境，可以看出亚铁氰化钴复合膜和反渗透膜(M1或M2)联合去除率大于99.5％，仍高于单一反渗透膜(M1，M2)过滤效果，在6小时后产生很大的转折。
上述对实施例的描述是为方便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易对本实施例做出各种修改，并把在此说明的原理应用到其它实施例而不必经过创造性劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，不脱离本发明范畴所做出改进和修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合去除水中铯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)利用亚铁氰化钴复合膜过滤，过滤系统压力为1bar，亚铁氰化钴复合膜有效膜面积为2.54cm2；
2)反渗透膜过滤，过滤系统压力为6bar，反渗透膜有效膜面积为24cm2。
2.根据权利要求1所述的亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合去除水中铯的方法，其特征在于，所述步骤1)中亚铁氰化钴复合膜为亚铁氰化钴通过中间体二氧化硅负载于聚偏氟乙烯平板膜表面制备出的复合膜。
3.根据权利要求1所述的亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合去除水中铯的方法，其特征在于，开始过滤前，所述亚铁氰化钴复合膜和所述反渗透膜均用超纯水预过滤1h，以使膜系统运行稳定。
4.根据权利要求1所述的亚铁氰化钴复合膜-反渗透膜联合去除水中铯的方法，其特征在于，开始过滤前，进水溶液中pH范围为2.0-7.0。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007037594A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-05 Iferro Co., Ltd. Organic material for ferroelectric semiconductor device
CN103794259A (zh) * 2014-01-03 2014-05-14 北京师范大学 小型低压反渗透系统处理放射性废水中锶和铯的方法
US20140154808A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-05 Gordhanbhai N. Patel Monitoring system based on etching of metals
KR20150145807A (ko) * 2014-06-19 2015-12-31 주식회사 아모그린텍 방사성 세슘 흡착용 프러시안 블루 담지 나노섬유 복합체, 이를 이용한 필터 여재 및 방사성 세슘의 제염방법
CN108187509A (zh) * 2018-01-25 2018-06-22 天津大学 一种亚铁氰化钴pvdf中空纤维膜、制备方法及其用途

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007037594A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-05 Iferro Co., Ltd. Organic material for ferroelectric semiconductor device
US20140154808A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-05 Gordhanbhai N. Patel Monitoring system based on etching of metals
CN103794259A (zh) * 2014-01-03 2014-05-14 北京师范大学 小型低压反渗透系统处理放射性废水中锶和铯的方法
KR20150145807A (ko) * 2014-06-19 2015-12-31 주식회사 아모그린텍 방사성 세슘 흡착용 프러시안 블루 담지 나노섬유 복합체, 이를 이용한 필터 여재 및 방사성 세슘의 제염방법
CN108187509A (zh) * 2018-01-25 2018-06-22 天津大学 一种亚铁氰化钴pvdf中空纤维膜、制备方法及其用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李锦富等: "球形亚铁氰化钴钾-硅胶无机离子交换剂的制备及其用于137Cs-137mBa发生器的研究", 《JOURNAL OF ISOTOPES》 *
王建龙等: "放射性废水的膜处理技术研究进展", 《环境科学学报》 *

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