CN112967828B - 一种含铀废水处理装置及含铀废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含铀废水处理装置及含铀废水处理方法，包括：除杂装置：用于去除废水中固体杂质以及重金属离子得到除杂后的铀废水；搅拌装置、调节装置和加料装置：用于持续搅拌除杂后的铀废水，在此过程中先调节其温度和PH值，再加入巯基功能化磁性SBA‑15,得到含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA‑15废水；磁性分离装置：根据磁性将含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA‑15废水中的吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA‑15与无铀废水分离，得到无铀废水和吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA‑15。利用磁性将吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA‑15分离出来，使得分离更彻底。
Description
技术领域
本发明涉及含铀废水处理技术领域，尤其是涉及一种含铀废水处理装置及含铀废水处理方法。
背景技术
含铀废水属于核废水，直接排放对自然伤害很大。核废水的现有处理方式是将核废水直接或者经过初步处理后存放在铁罐子里，埋入地下，待几十年或者几百年后，放射性元素衰变后再将其投放到大自然。目前的核废水初步处理方式加入树脂，使得放射性元素与树脂结合凝胶，以减小需要存放的核废水体积。但是此种方式工序较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单合理，铀离子和水分离更彻底的含铀废水处理装置及含铀废水处理方法。
本发明提供了一种含铀废水处理装置，包括：
除杂装置：用于去除废水中固体杂质以及重金属离子得到除杂后的铀废水；
搅拌装置、调节装置和加料装置：用于持续搅拌除杂后的铀废水，在此过程中先调节其温度和PH值，再加入巯基功能化磁性SBA-15,得到含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15废水；
磁性分离装置：根据磁性将含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15 废水中的吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15与无铀废水分离，得到无铀废水和吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15。
本发明的有益效果是：能够有效避免固体杂质和重金属离子对巯基功能化磁性SBA-15吸附铀离子的影响；同时通过温度和PH调节以使得巯基功能化磁性SBA-15充分吸附铀离子；利用磁性将吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15分离出来，使得分离更彻底。
进一步，还包括机架，所述除杂装置包括一个料斗和滤网一；所述料斗固定在机架上；所述滤网一固定在所述料斗内，所述料斗的出料口上设置有阀门。
采用上述进一步方案的有益效果是：结构简单合理。
进一步，所述滤网一上下两层皆为钻孔亚克力板，两层钻孔亚克力板之间填充有重金属捕捉剂和活性炭粉末。
采用上述进一步方案的有益效果是：重金属捕捉剂用于重金属离子过滤，活性炭粉末用于固体颗粒过滤。
进一步，所述重金属捕捉剂和活性炭粉末的配比为1：10。
采用上述进一步方案的有益效果是：该配比方案更符合含铀废水中重金属离子和固体颗粒占比。
进一步，所述搅拌装置包括搅拌箱、电机、转轴和搅拌叶；所述搅拌箱固定在机架内，所述电机的定子固定在所述机架上；所述料斗的出料口与所述搅拌箱连通；所述转轴水平设置；所述转轴一端与所述电机连接，另一端与所述搅拌叶固定；所述搅拌叶以所述转轴的轴心为旋转中心进行纵向旋转，所述搅拌箱与所述搅拌叶的旋转轨迹适配。搅拌叶采用梳形结构。
采用上述进一步方案的有益效果是：搅拌叶纵向旋转能够避免吸附材料沉积在液体底部从而降低吸附效率。纵向旋转便于充分混合溶液，并降低旋转阻力，节省电能。
进一步，所述调节装置包括温度传感器、加热器、PH电极和控制模块；
所述温度传感器固定在所述搅拌箱内，所述加热器固定在所述搅拌箱内，所述加热器和所述温度传感器全部与所述控制模块电性连接；
所述PH电极固定在所述搅拌箱内，所述PH电极与所述控制模块电性连接；
所述控制模块与所述电机电性连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：便于对废水的温度、PH和电机的转速精准控制。
进一步，所述搅拌箱底部开有两个排水口，两个排水口上各设置一个阀门，两个所述排水口各对应连接一个废水收集槽，所述废水收集槽固定在所述机架上；两个所述排水口对应的两个阀门，与料斗的出料口对应的阀门全部与所述控制模块电性连接；所述搅拌箱内部空间与所述排水口之间安装有滤网二；所述搅拌箱上远离所述转轴一侧的箱体板为可拆卸板。
采用上述进一步方案的有益效果是：两个废水收集槽一个用于排放，另一个用于清洗吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15；有效减小含铀废水的体积。
进一步，所述加料装置包括料罐固定板、若干储料罐和与所述储料罐一一对应的若干进料开关；所述料罐固定板固定在所述机架上；所述储料罐固定在所述料罐固定板上，所述储料罐所处位置高于所述搅拌箱，所述储料罐与所述搅拌箱连通，所述储料罐与所述搅拌箱之间设置有进料开关；至少一个所述进料开关与所述控制模块电性连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：整体结构简单合理，便于投放酸性材料或碱性材料以调节PH值，以及巯基功能化磁性SBA-15。
进一步，所述磁性分离装置包括电磁铁，所述电磁铁固定在所述搅拌箱外壁上，所述电磁铁与所述控制模块电性连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：用于将吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15吸到搅拌箱内壁
进一步，本发明还提供了一种含铀废水处理方法，包括：
步骤S1:去除废水中固体杂质以及重金属离子得到除杂后的铀废水；
步骤S2：持续搅拌除杂后的铀废水，在此过程中先调节其温度和PH值，再加入巯基功能化磁性SBA-15,得到含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性 SBA-15废水；
步骤S3:根据磁性将含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15废水中的吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15与无铀废水分离，得到无铀废水和吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15。
上述方法的有益效果是：能够有效避免固体杂质和重金属离子对巯基功能化磁性SBA-15吸附铀离子的影响；同时通过温度和PH调节以使得巯基功能化磁性SBA-15充分吸附铀离子；利用磁性将吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15分离出来，使得分离更彻底。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图；
图2为本发明去除机架后的侧视图；
图3为本发明去除机架后的俯视图。
具体实施方式
以下结合实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1至图3所示，本实施例公开了一种含铀废水处理装置，包括：
除杂装置：用于去除废水中固体杂质以及重金属离子得到除杂后的铀废水；
搅拌装置、调节装置和加料装置：用于持续搅拌除杂后的铀废水，在此过程中先调节其温度和PH值，再加入巯基功能化磁性SBA-15,得到含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15废水；
磁性分离装置：根据磁性将含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15 废水中的吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15与无铀废水分离，得到无铀废水和吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15。
能够有效避免固体杂质和重金属离子对巯基功能化磁性SBA-15吸附铀离子的影响；同时通过温度和PH调节以使得巯基功能化磁性SBA-15充分吸附铀离子；利用磁性将吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15分离出来，使得分离更彻底。
还包括机架1，所述除杂装置包括一个料斗21和滤网一22；所述料斗21 固定在机架1上；所述滤网一22固定在所述料斗21内，所述料斗21的出料口上设置有阀门7。结构简单合理。
所述滤网一22上下两层皆为钻孔亚克力板，两层钻孔亚克力板之间填充有重金属捕捉剂和活性炭粉末。重金属捕捉剂用于重金属离子过滤，活性炭粉末用于固体颗粒过滤。所述重金属捕捉剂和活性炭粉末的配比为1：10。该配比方案更符合含铀废水中重金属离子和固体颗粒占比。
所述搅拌装置包括搅拌箱31、电机32、转轴33和搅拌叶34；所述搅拌箱31固定在机架1内，所述电机32的定子固定在所述机架1上；所述料斗 21的出料口与所述搅拌箱31连通；所述转轴33水平设置；所述转轴33一端与所述电机32连接，另一端与所述搅拌叶34固定；所述搅拌叶34以所述转轴33的轴心为旋转中心进行纵向旋转，所述搅拌箱31与所述搅拌叶34 的旋转轨迹适配。搅拌叶34采用梳形结构。搅拌叶34纵向旋转能够避免吸附材料沉积在液体底部从而降低吸附效率。纵向旋转便于充分混合溶液，并降低旋转阻力，节省电能。
所述调节装置包括温度传感器41、加热器42、PH电极43和控制模块；所述温度传感器41固定在所述搅拌箱31内，所述加热器42固定在所述搅拌箱31内，所述加热器42和所述温度传感器41全部与所述控制模块电性连接；所述PH电极43固定在所述搅拌箱31内，所述PH电极43与所述控制模块电性连接；所述控制模块与所述电机32电性连接。便于对废水的温度、PH和电机的转速精准控制。
其中，控制模块所执行的任务包括：温度检测、PH值检测和电机转速控制。
温度检测依次执行以下步骤：
S1:DS18B20_IO输入配置；
S2:DS18B20_IO输出配置；
S3:复位DS18B20；
S4；检测DS18B20是否存在；
S5:从DS18B20读取一个位；
S6:从DS18B20读取一个字节；
S7:写一个字节到DS18B20；
S8:开始温度转换；
S9:初始化DS18B20的IO口DQ同时检测DS的存在；
S10:从ds18b20得到温度值。
PH值检测依次执行以下步骤：
S1:ADC初始化；
S2:获取通道ch的转换值，取times值,然后平均。
S2步骤的具体程序为：
电机控制程序为：
所述搅拌箱31底部开有两个排水口311，两个排水口311上各设置一个阀门7，两个所述排水口311各对应连接一个废水收集槽8，所述废水收集槽8固定在所述机架1上；两个所述排水口311对应的两个阀门7，与料斗 21的出料口对应的阀门7全部与所述控制模块电性连接；所述搅拌箱31内部空间与所述排水口311之间安装有滤网二312；所述搅拌箱31上远离所述转轴33一侧的箱体板为可拆卸板313。两个废水收集槽8一个用于排放，另一个用于清洗吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15；有效减小含铀废水的体积。
所述加料装置包括料罐固定板51、若干储料罐52和与所述储料罐52一一对应的若干进料开关53；所述料罐固定板51固定在所述机架1上；所述储料罐52固定在所述料罐固定板51上，所述储料罐52所处位置高于所述搅拌箱31，所述储料罐52与所述搅拌箱31连通，所述储料罐52与所述搅拌箱31之间设置有进料开关53；至少一个所述进料开关53与所述控制模块电性连接。整体结构简单合理，便于投放酸性材料或碱性材料以调节PH 值，以及巯基功能化磁性SBA-15。
所述磁性分离装置包括电磁铁6，所述电磁铁6固定在所述搅拌箱31外壁上，所述电磁铁6与所述控制模块电性连接。用于将吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15吸到搅拌箱31内壁
本发明还提供了一种含铀废水处理方法，包括：
步骤S1:去除废水中固体杂质以及重金属离子得到除杂后的铀废水；
步骤S2：持续搅拌除杂后的铀废水，在此过程中先调节其温度和PH值，再加入巯基功能化磁性SBA-15,得到含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性 SBA-15废水；
步骤S3:根据磁性将含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15废水中的吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15与无铀废水分离，得到无铀废水和吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15。能够有效避免固体杂质和重金属离子对巯基功能化磁性SBA-15吸附铀离子的影响；同时通过温度和PH调节以使得巯基功能化磁性SBA-15充分吸附铀离子；利用磁性将吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15分离出来，使得分离更彻底。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种含铀废水处理装置，其特征在于，包括：
除杂装置：用于去除废水中固体杂质以及重金属离子得到除杂后的铀废水；
搅拌装置、调节装置和加料装置：用于持续搅拌除杂后的铀废水，在此过程中先调节其温度和PH值，再加入巯基功能化磁性SBA-15， 得到含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15废水；
磁性分离装置：根据磁性将含有吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15废水中的吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15与无铀废水分离，得到无铀废水和吸附了铀离子的巯基功能化磁性SBA-15；
所述除杂装置包括一个料斗(21)和滤网一(22)；所述料斗(21)固定在机架(1)上；所述滤网一(22)固定在所述料斗(21)内，所述料斗(21)的出料口上设置有阀门(7)；
所述搅拌装置包括搅拌箱(31)、电机(32)、转轴(33)和搅拌叶(34)；所述搅拌箱(31)固定在机架(1)内，所述电机(32)的定子固定在所述机架(1)上；所述料斗(21)的出料口与所述搅拌箱(31)连通；所述转轴(33)水平设置；所述转轴(33)一端与所述电机(32)连接，另一端与所述搅拌叶(34)固定；所述搅拌叶(34)以所述转轴(33)的轴心为旋转中心进行纵向旋转，所述搅拌箱(31)与所述搅拌叶(34)的旋转轨迹适配；
所述调节装置包括温度传感器(41)、加热器(42)、PH电极(43)和控制模块；所述温度传感器(41)固定在所述搅拌箱(31)内，所述加热器(42)固定在所述搅拌箱(31)内，所述加热器(42)和所述温度传感器(41)全部与所述控制模块电性连接；所述PH电极(43)固定在所述搅拌箱(31)内，所述PH电极(43)与所述控制模块电性连接；所述控制模块与所述电机(32)电性连接；
所述搅拌箱(31)底部开有两个排水口(311)，两个排水口(311)上各设置一个阀门(7)，两个所述排水口(311)各对应连接一个废水收集槽(8)，所述废水收集槽(8)固定在所述机架(1)上；两个所述排水口(311)对应的两个阀门(7)，与料斗(21)的出料口对应的阀门(7)全部与所述控制模块电性连接；所述搅拌箱(31)内部空间与所述排水口(311)之间安装有滤网二(312)；所述搅拌箱(31)上远离所述转轴(33)一侧的箱体板为可拆卸板(313)。
2.根据权利要求1所述的一种含铀废水处理装置，其特征在于，所述滤网一(22)上下两层皆为钻孔亚克力板，两层钻孔亚克力板之间填充有重金属捕捉剂和活性炭粉末。
3.根据权利要求2所述的一种含铀废水处理装置，其特征在于，所述重金属捕捉剂和活性炭粉末的配比为1：10。
4.根据权利要求1所述的一种含铀废水处理装置，其特征在于，所述加料装置包括料罐固定板(51)、若干储料罐(52)和与所述储料罐(52)一一对应的若干进料开关(53)；所述料罐固定板(51)固定在所述机架(1)上；所述储料罐(52)固定在所述料罐固定板(51)上，所述储料罐(52)所处位置高于所述搅拌箱(31)，所述储料罐(52)与所述搅拌箱(31)连通，所述储料罐(52)与所述搅拌箱(31)之间设置有进料开关(53)；至少一个所述进料开关(53)与所述控制模块电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种含铀废水处理装置，其特征在于，所述磁性分离装置包括电磁铁(6)，所述电磁铁(6)固定在所述搅拌箱(31)外壁上，所述电磁铁(6)与所述控制模块电性连接。
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