CN109621727A - 一种超低压反渗透系统及其处理放射性污染水中碘离子的方法 - Google Patents

一种超低压反渗透系统及其处理放射性污染水中碘离子的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超低压反渗透系统，进料装置设有原水箱，所述原水箱出口的原液经离心泵压入多介质过滤器，所述多介质过滤器通过多级泵改变过膜压力并使原液进入反渗透膜组件进行处理，所述反渗透膜组件的浓水出水管设有阀门来调节系统标准回收率。还公开一种采用该系统处理放射性污染水中碘离子的方法，采用聚酰胺卷式复合膜，在操作压力0.3～0.8MPa、温度为20±3℃、系统标准回收率为15.0％～17.0％的条件下，反渗透系统对碘离子的放射性去污因子最高可达920。本发明能有效去除放射性污染水中的碘离子，分离过程无相变，能耗低，常温操作。在突发核事故中应急供水、放射性废水处理与核浓缩等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种超低压反渗透系统及其处理放射性污染水中碘离子的 方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种超低压反渗透系统及其处理放射性污染水中碘离子的方法。
背景技术
在资源日益短缺的今天，核能一直被认为是绿色环保的新能源，放射性元素已经广泛应用于工业、军事、能源、医疗和农业等领域。核技术在给人们带来方便的同时，也留下了安全隐患。1957年英国温茨凯尔核事故、1979年美国三里岛核事故、1986年前苏联切尔诺贝利核事故，以及2011年日本福岛核电站事故，对环境生态和人类健康造成了严重的危害，而放射性碘作为四次重大核事故中的共同污染物之一，引起了科研学者的广泛重视。放射性碘主要来源于核工业设施：核电站、核动力潜艇、核燃料元件制备等，同时在军事、医疗、工农业分析检测和科学研究方面被广泛应用。131I是核电站早期环境中放射性碘的主要成分，会对空气、水和土壤造成严重污染，并且会诱发甲状腺疾病甚至癌症。因此，放射性碘的去除是近年来放射性污染控制领域关心的重要问题。
处理放射性碘核素常见的方法主要有吸附法、离子交换法、化学沉淀法等，但是存在设备复杂、放射性废物产生量大、运行成本高等问题。反渗透技术可以去除水中大多数的离子，这一技术的兴起为处理放射性核素提供了新的思路。反渗透技术具有分离效果好、运行成本低、可常温操作的优点，在海水淡化、苦咸水淡化、超纯水的制作等领域已经证实了它的经济性和可靠性。近几年来，国内外专家学者已经对反渗透技术处理水中放射性核素开展了一系列的研究，但大部分为高压大型的装置，不利于应对突发性应急事故，所以，研发低压、易操作的反渗透系统来处理放射性污染水，是当前备受关注的焦点之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超低压反渗透系统及其处理放射性污染水中碘离子的方法。
本发明为解决背景技术中的技术问题，采用的技术方案是一种超低压反渗透系统，进料装置设有原水箱，所述原水箱出口的原液经离心泵压入多介质过滤器，所述多介质过滤器通过多级泵改变过膜压力并使原液进入反渗透膜组件进行处理，所述反渗透膜组件的浓水出水管设置阀门调节系统标准回收率。
所述反渗透膜组件优选采用聚酰胺卷式复合膜。
本发明的第二个技术方案是一种处理放射性污染水中碘离子的方法，采用上述的系统，包括如下步骤：
1)初始放射性污染水中含有1.21～25.2mg/L的碘离子，原水中共存离子氯离子初始浓度为：14.9～255mg/L，共存离子硫酸根初始浓度为：30.1～254mg/L；
2)预处理：采用多介质过滤器，控制出水SDI值<5，符合反渗透膜进水要求；
3)反渗透膜过滤处理：采用聚酰胺卷式复合膜，操作压力0.3～0.8MPa，温度为20±3℃；
4)回收率控制：系统标准回收率为15.0％～17.0％；
5)产水浓度检测。
反渗透系统对碘离子的放射性去污因子最高可达920。
初始放射性污染水pH范围为7～8。
有益效果：
1、本发明利用芳香型聚酰胺卷式复合膜，在操作压力≤0.8MPa、温度为20±3℃的条件下，对碘离子初始浓度为1.21～25.2mg/L，初始pH为7～8的模拟放射性污染水具有很好的除碘效果。
2、本发明提供的超低压反渗透系统处理放射性污染水中碘离子的方法，碘的去污因子最高可达920，系统回收率设定为15.0％～17.0％。
3、本发明能有效去除放射性污染水中的碘离子，分离过程无相变，能耗低，常温操作。在突发核事故中应急供水、放射性污染废水处理与核浓缩等领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明提供的整体工艺结构示意图。
其中，1-原水箱；2-阀门A；3-离心泵；4-多介质过滤器；5-压力表A；6-多级泵；7-压力表B；8-反渗透膜组件；9-阀门B；10-流量计A；11-流量计B。
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。
由于放射性碘与非放射性碘具有相同的化学性质，利用非放射性的127I代替放射性的131I进行冷实验，即向原水中投加碘化钾配置模拟放射性污染水。反渗透膜组件分别以管道连接在原水进口、产水出口和浓水出口。原水中碘离子初始浓度、产水浓度通过催化比色法进行测定。
进料装置设有原水箱1，出口的原液经阀门A2由离心泵3压入多介质过滤器4，所述多介质过滤器4通过多级泵6改变过膜压力并使原液进入反渗透膜组件8进行处理，所述反渗透膜组件8优选采用聚酰胺卷式复合膜，所述反渗透膜组件8的浓水出水管设有阀门B9，从而调节浓水流量，设定系统标准回收率。所述多级泵6前后管道上分别设置有压力表A5和压力表B7。
具体实施方式分为以下四步：
第一步，启动装置，原水箱1中的原液经离心泵3压入多介质过滤器4，去除水中微小颗粒物，使其出水符合反渗透膜组件8进水水质要求。
第二步，通过多级泵6改变过膜压力，并使原液进入反渗透膜组件8进行处理。
第三步，通过阀门9调节浓水出水流量，进而设定系统标准回收率。
第四步，检测产水出水浓度。
一种处理放射性污染水中碘离子的方法，包括如下步骤：
1)初始放射性污染水中含有1.21～25.2mg/L的碘离子，原水中共存离子氯离子初始浓度为：14.9～255mg/L，共存离子硫酸根初始浓度为：30.1～254mg/L；
2)预处理：采用多介质过滤器，使其出水SDI值<5，符合反渗透膜进水要求；
3)反渗透膜过滤处理：采用聚酰胺卷式复合膜，操作压力大于等于0.3MPa，小于等于0.8MPa，温度为20±3℃；
4)回收率控制：系统标准回收率为15.0％～17.0％；
5)产水浓度检测。
实施例1
将含有15.2mg/L碘的原水液压入上述膜组件，操作温度为20.0℃，pH值为7.78，过膜压力为0.30MPa,产水中碘的放射性去污因数为780，系统回收率为16.3％。
实施例2
将含有15.2mg/L碘的原水液压入上述膜组件，操作温度为22.4℃，pH值为7.81，过膜压力为0.50MPa,产水中碘的放射性去污因数为831，系统回收率为16.7％。
实施例3
将含有15.2mg/L碘的原水液压入上述膜组件，操作温度为22.1℃，pH值为7.92，过膜压力为0.70MPa,产水中碘的放射性去污因数为916，系统回收率为16.7％。
实施例4
将含有1.21mg/L碘的原水液压入上述膜组件，操作温度为20.8℃，pH值为7.85，过膜压力为0.50MPa,产水中碘的放射性去污因数为651，系统回收率为16.2％。
实施例5
将含有5.19mg/L碘的原水液压入上述膜组件，操作温度为20.8℃，pH值为7.62，过膜压力为0.50MPa,产水中碘的放射性去污因数为714，系统回收率为16.5％。
实施例6
将含有20.1mg/L碘的原水液压入上述膜组件，操作温度为21.6℃，pH值为7.75，过膜压力为0.50MPa,产水中碘的放射性去污因数为870，系统回收率为16.0％。
实施例7
将含有25.2mg/L碘的原水液压入上述膜组件，操作温度20.7℃，pH值为7.83，过膜压力为0.50MPa,产水中碘的放射性去污因数为920，系统回收率为16.1％。
实施例8
将含有15.1mg/L碘离子，22.3mg/L氯离子的原水液压入上述膜组件，操作温度21.9℃，pH值为7.67，过膜压力为0.50MPa,产水中碘的放射性去污因数为809，系统回收率为15.8％。
实施例9
将含有15.1mg/L碘离子，37.2mg/L氯离子的原水液压入上述膜组件，操作温度22.8℃，pH值为7.50，过膜压力为0.50MPa,产水中碘的放射性去污因数为763，系统回收率为16.0％。
实施例10
将含有15.1mg/L碘离子，151mg/L氯离子的原水液压入上述膜组件，操作温度21.5℃，pH值为7.48，过膜压力为0.50MPa,产水中碘的放射性去污因数为425，系统回收率为15.7％。
实施例11
将含有15.1mg/L碘离子，255mg/L氯离子的原水液压入上述膜组件，操作温度22.3℃，pH值为7.41，过膜压力为0.50MPa,产水中碘的放射性去污因数为206，系统回收率为15.5％。
实施例12
将含有14.9mg/L碘离子，51.2mg/L硫酸根离子的原水液压入上述膜组件，操作温度19.8℃，pH值为7.23，过膜压力为0.50MPa，产水中碘的放射性去污因数为755，系统回收率为16.2％。
实施例13
将含有14.9mg/L碘离子，150mg/L硫酸根离子的原水液压入上述膜组件，操作温度20.5℃，pH值为7.37，过膜压力为0.50MPa，产水中碘的放射性去污因数为591，系统回收率为16.4％。
实施例14
将含有14.9mg/L碘离子，254mg/L硫酸根离子的原水液压入上述膜组件，操作温度20.3℃，pH值为7.77，过膜压力为0.50MPa，产水中碘的放射性去污因数为522，系统回收率为16.5％。应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种超低压反渗透系统，进料装置设有原水箱，其特征在于，所述原水箱出口的原液经离心泵压入多介质过滤器，所述多介质过滤器通过多级泵改变过膜压力并使原液进入反渗透膜组件进行处理，所述反渗透膜组件的浓水出水管设有阀门来调节系统标准回收率。
2.根据权利要求1所述的一种超低压反渗透系统，其特征在于，所述反渗透膜组件优选采用聚酰胺卷式复合膜。
3.一种处理放射性污染水中碘离子的方法，采用权利要求1所述的系统，其特征在于，包括如下步骤：
1)初始放射性污染水中含有1.21～25.2mg/L的碘离子，原水中共存离子氯离子初始浓度为：14.9～255mg/L，共存离子硫酸根初始浓度为：30.1～254mg/L；
2)预处理：采用多介质过滤器，控制出水SDI值<5，符合反渗透膜进水要求；
3)反渗透膜过滤处理：采用聚酰胺卷式复合膜，操作压力0.3～0.8MPa，温度为20±3℃；
4)回收率控制：系统标准回收率为15.0％～17.0％；
5)产水浓度检测。
4.根据权利要求3所述的超低压反渗透系统处理放射性污染水中碘离子的方法，其特征在于，反渗透系统对碘离子的放射性去污因子最高可达920。
5.根据权利要求3所述的超低压反渗透系统处理放射性污染水中碘离子的方法，其特征在于，初始放射性污染水pH范围为7～8。
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