CN114307692A - 一种核废水中铯和锶的去除方法 - Google Patents
一种核废水中铯和锶的去除方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114307692A CN114307692A CN202210166793.9A CN202210166793A CN114307692A CN 114307692 A CN114307692 A CN 114307692A CN 202210166793 A CN202210166793 A CN 202210166793A CN 114307692 A CN114307692 A CN 114307692A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- strontium
- salt
- reverse osmosis
- cesium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 53
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 290
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims abstract description 154
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 88
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 80
- -1 organic acid salt Chemical class 0.000 claims abstract description 34
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 29
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- 159000000008 strontium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229920000172 poly(styrenesulfonic acid) Polymers 0.000 claims description 23
- 229940005642 polystyrene sulfonic acid Drugs 0.000 claims description 23
- QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N tetramethylammonium Chemical class C[N+](C)(C)C QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- MIOPJNTWMNEORI-GMSGAONNSA-N (S)-camphorsulfonic acid Chemical compound C1C[C@@]2(CS(O)(=O)=O)C(=O)C[C@@H]1C2(C)C MIOPJNTWMNEORI-GMSGAONNSA-N 0.000 claims description 5
- QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N N,N-bis{2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl}glycine Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(=O)O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229960003330 pentetic acid Drugs 0.000 claims description 5
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 4
- 150000003863 ammonium salts Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 4
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940120146 EDTMP Drugs 0.000 claims description 3
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N edtmp Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical group S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004714 phosphonium salts Chemical group 0.000 claims description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 54
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 36
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 26
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 21
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 18
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 17
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 15
- AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M caesium chloride Chemical compound [Cl-].[Cs+] AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 10
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 10
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 10
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 10
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 9
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 9
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 9
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 9
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 9
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 9
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 9
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 9
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 9
- 229910001631 strontium chloride Inorganic materials 0.000 description 9
- AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L strontium dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sr+2] AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 4
- TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N cesium-137 Chemical compound [137Cs] TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N 0.000 description 3
- 238000010889 donnan-equilibrium Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 1
- VWCFCFOIUSKKSC-UHFFFAOYSA-N ethane-1,2-diamine;2-hydroxy-1,3,2$l^{5}-dioxaphosphepane 2-oxide Chemical compound NCCN.OP1(=O)OCCCCO1 VWCFCFOIUSKKSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- UBUNGTDUKIRAGR-UHFFFAOYSA-M prop-2-enoate;tetramethylazanium Chemical compound C[N+](C)(C)C.[O-]C(=O)C=C UBUNGTDUKIRAGR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002354 radioactive wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-OUBTZVSYSA-N strontium-89 Chemical compound [89Sr] CIOAGBVUUVVLOB-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- 229940006509 strontium-89 Drugs 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种核废水中铯和锶的去除方法，具体操作方法为：采用串联的多级反渗透膜系统过滤含铯和锶的水，每一级反渗透膜系统的浓水返回到上一级系统的原水箱，淡水进入下一级反渗透膜系统的原水箱；同时在每一级反渗透膜系统的原水箱中投加分子量大于150的有机酸或者有机酸盐，在原水箱中和铯和锶的无机盐发生交换反应，生成有机酸铯盐和锶盐，无法透过反渗透膜，然后被截留在反渗透膜的浓水侧，经过多级反渗透膜系统过滤，可以将铯和锶完全从水中去除，同时也将其它放射性金属阳离子去除，本发明应用于核废水的处理。
Description
技术领域
本发明涉及核废水处理技术领域，具体为一种核废水中铯和锶的去除方法。
背景技术
放射性锶和铯对环境和人类健康有长期影响，因此是核废水处理中重点要去除的放射性元素，很多科研人员投入研究，探索了各种去除方法，有化学沉淀，沸石吸附，反渗透膜过滤等，但都未能将放射性铯和锶完全从水中完全脱除。
很多人在反渗透膜技术上进行深入研究对铯的分离，如文献CN103794259A小型低压反渗透系统处理放射性废水中锶和铯的方法，文献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；文献Desalination&Water Treatment, 2013,51(7-9),P1672-1677；文献Journalof Hazardous Materials,2015,294,P27-34.
这些技术大多不能令人满意，没有实用价值，原因是反渗透膜是一种由聚酰胺材料组成的复合膜，在过滤水的时候，膜表面的道南效应(Donnan Effect)会排斥带正电荷的金属离子而阻止透过，通常反渗透膜对金属离子的脱除率在99％以上，但是金属离子的浓度很低的时候，如钠离子浓度在50ppb以下，道南效应减弱，对钠离子的脱除率降低甚至没有脱除效果。
铯137和锶89两种放射性元素，进入人和生物体内，会产生严重的损害，因此处理核废水要求将这两种放射性元素脱除到很低的浓度或者完全清除，以放射性铯137为例，日本法律规定的排放标准为90bq/L,换算成浓度如下：根据铯137的半衰期30.17年(9.5×108秒)，计算出每升水中含有1.71×1011个铯原子，换算成浓度为2.84×10-13mol/L(3.9×10-14g/g)，如此低的浓度，采用单一的反渗透膜技术手段是无法实现的，所以实际应用中，核废水处理是先用反渗透膜进行预处理，然后再用其它技术，如东京电力公司的多核素处理系统进行深度处理。
综上，为了解决上述问题，将水中的铯和锶脱除到很低的浓度或者完全清除，提供一种核废水中铯和锶的去除方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核废水中铯和锶的去除方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
具体方法是采用串联的多级反渗透膜系统过滤含铯和锶的水，每一级反渗透膜系统的浓水返回到上一级系统的原水箱，淡水进入下一级反渗透膜系统的原水箱；同时在每一级反渗透膜系统的原水箱中投加分子量大于150的有机酸或者有机酸盐，在原水箱中和铯和锶的无机盐发生交换反应，生成有机酸铯盐和锶盐，无法透过反渗透膜，然后被截留在反渗透膜的浓水侧，经过多级反渗透膜系统过滤，可以将铯和锶完全从水中去除。
本发明的技术原理，以水溶性聚苯乙烯磺酸(分子量70000)四甲基铵盐脱除氯化铯为例来说明，反应式如下：
往水中添加10-500ppm聚苯乙烯磺酸四甲基铵盐，在水中和氯化铯发生复分解反应，聚苯乙烯磺酸四甲基铵盐的浓度相对氯化铯为过量，反应平衡向右移动，水中的铯离子主要以大分子的聚苯乙烯磺酸铯存在，不能透过渗透膜，经膜系统过滤后，大部分的铯离子被截留在膜系统的浓水侧。第一次过滤后的淡水，再添加新的聚苯乙烯磺酸四甲基铵盐，然后再进行第二次过滤，铯离子的浓度进一步降低，经过串联的多级反渗透膜系统过滤，就可以将铯离子彻底从水中分离出来。
聚苯乙烯磺酸四甲基铵盐的添加方式有两种方法，一种是往每一级反渗透膜系统的原水箱中添加新的聚苯乙烯磺酸四甲基铵盐；另一种方法是在多级反渗透系统最后一级的原水箱中添加一次聚苯乙烯磺酸四甲基铵盐，由于每一级反渗透膜系统的浓水返回到上一级的原水，这样可以实现往每一级反渗透膜系统的原水箱添加聚苯乙烯磺酸四甲基铵盐。
我们发明的技术方案，较为优化地，所述有机酸分子量大于150。
反渗透膜能够阻止分子量大于150以上的有机分子透过，因此投入的有机酸为分子量大于150，就能够增强反渗透膜对铯和锶的脱除能力。
较为优化地，所述有机酸为樟脑磺酸，EDTA，二乙烯三胺五乙酸，聚苯乙烯磺酸，聚丙烯酸，乙二胺四甲叉膦酸中的一种或多种。
较为优化地，所述有机酸盐为有机酸季铵盐，是季膦盐，硫鎓盐，铵盐，有机胺盐，碱金属盐，碱土金属盐，聚苯乙烯磺酸铵盐中的一种或多种。
较为优化地，所述有机酸为聚苯乙烯磺酸。
较为优化地，所述有机酸盐为聚苯乙烯磺酸四甲基铵盐。
较为优化地，所述有机酸或者有机酸盐的浓度为1ppb-10000ppm。
较为优化地，所述有机酸或者有机酸盐的浓度为1-500ppm。
投入的有机酸或者有机酸盐浓度在1ppb-10000ppm，考虑到成本，效率因素，优选1-500ppm。
较为优化地，反渗透膜系统运行的pH＝2-8。
较为优化地，反渗透膜系统运行的pH＝3-5
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
(1)本发明采用了市场上容易获得的通用型反渗透膜系统，价格便宜，操作简单，系统稳定性好，采用串联的多级反渗透膜系统过滤含铯和锶的水，经过多级过滤，可以将铯和锶完全从水中去除。
(2)采用本发明提供的技术方案处理核废水，在脱除放射性铯和锶的同时，也很容易将其它放射性的金属阳离子去除，使用的吸附剂只有一种，避免产生多种的放射性固废，具有运行成本低，效率高的优势。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：添加樟脑磺酸
反渗透膜系统的准备：
使用家用膜净水机，包含原水泵，标准1812尺寸塑料膜壳，压力表，回收率调节阀，10L原水桶，10L的淡水收集桶，以及配套相应的原水进水管道，淡水和浓水出水管道，膜元件采用中国贵阳时代沃顿公司生产的1812家用反渗透膜元件，脱盐率98.5％(测试条件250ppm氯化钠，压力70psi,回收率15％)。
模拟原水的配制：
往纯净水10L(电导率2.2μs)分别投入以金属计量的氯化钠，氯化锂，氯化铯，氯化钾，氯化钙，氯化锶，氯化铜，氯化钴，配制好的原水中钠离子的浓度大约为3000ppb, 锂，钾，铯，钙，锶，铜，钴的浓度大约为1000ppb，原水的电导率在56-60μs/cm之间。
实验操作：
往原水桶投10模拟原水(电导率60μs)，加入3.0g樟脑磺酸，搅拌均匀，测定电导率为460μs，pH＝3.5
第一次过滤：开启反渗透系统，通过浓水调节阀，调节淡水流量，运行压力100psi,回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行50分钟，收集到8000ml一级淡水(总回收率80％，电导率3.8μs，pH＝6.5)，将浓水放弃，一级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量。
第二次过滤：将8000ml一级淡水转移到原水桶，加入2.4g樟脑磺酸，搅拌均匀，再开动反渗透系统，调节淡水流量，运行压力100psi，回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行30分钟，收集到4000ml二级淡水(总回收率50％，电导率2.8μs，pH＝6.5)，二级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量；分析结果在表1中。
实施例2：添加乙二胺四甲叉膦酸
反渗透膜系统的准备：
使用家用膜净水机，包含原水泵，标准1812尺寸塑料膜壳，压力表，回收率调节阀，10L原水桶，10L的淡水收集桶，以及配套相应的原水进水管道，淡水和浓水出水管道，膜元件采用中国贵阳时代沃顿公司生产的1812家用反渗透膜元件，脱盐率98.5％(测试条件250ppm氯化钠，压力70psi,回收率15％)。
模拟原水的配制：
往纯净水10L(电导率2.2μs)分别投入以金属计量的氯化钠，氯化锂，氯化铯，氯化钾，氯化钙，氯化锶，氯化铜，氯化钴，配制好的原水中钠离子的浓度大约为3000ppb, 锂，钾，铯，钙，锶，铜，钴的浓度大约为1000ppb，原水的电导率56-60μs/cm之间。
实验操作：
往原水桶投10模拟原水(电导率60μs)，加入3.0g乙二胺四甲叉磷酸，搅拌均匀。
第一次过滤：开启反渗透系统，通过浓水调节阀，调节淡水流量，运行压力100psi,回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水回到原水桶循环浓缩，运行50分钟，收集到8000ml一级淡水(总回收率80％)，将浓水放弃，淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量。
第二次过滤：将8000ml一级淡水转移到原水桶，加入2.4g乙二胺四甲叉磷酸，搅拌均匀，再开动反渗透系统，调节淡水流量，运行压力100psi，回收率大约20％，温度25 度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行30分钟，收集到4000ml二级淡水(总回收率50％)，二级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量；分析结果在表1中。
实施例3：添加二乙烯三胺五乙酸
反渗透膜系统的准备：
使用家用膜净水机，包含原水泵，标准1812尺寸塑料膜壳，压力表，回收率调节阀，10L原水桶，10L的淡水收集桶，以及配套相应的原水进水管道，淡水和浓水出水管道，膜元件采用中国贵阳时代沃顿公司生产的1812家用反渗透膜元件，脱盐率98.5％(测试条件250ppm氯化钠，压力70psi,回收率15％)。
模拟原水的配制：
往纯净水10L(电导率2.2μs)分别投入以金属计量的氯化钠，氯化锂，氯化铯，氯化钾，氯化钙，氯化锶，氯化铜，氯化钴，配制好的原水中钠离子的浓度大约为3000ppb, 锂，钾，铯，钙，锶，铜，钴的浓度大约为1000ppb，原水的电导率56-60μs/cm之间。
实验操作：
往原水桶投10模拟原水(电导率60μs)，加入3.0g二乙烯三胺五乙酸，搅拌均匀。
第一次过滤：开启反渗透系统，通过浓水调节阀，调节淡水流量，运行压力100psi,回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行50分钟，收集到8000ml一级淡水(总回收率80％)，将浓水放弃，淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量。
第二次过滤：将8000ml一级淡水转移到原水桶，加入2.4g二乙烯三胺五乙酸，搅拌均匀，再开动反渗透系统，调节淡水流量，运行压力100psi，回收率大约20％，温度25 度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行30分钟，收集到4000ml二级淡水(总回收率50％)，二级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量；分析结果在表1中。
实施例4：添加水溶性聚苯乙烯磺酸
反渗透膜系统的准备：
使用家用膜净水机，包含原水泵，标准1812尺寸塑料膜壳，压力表，回收率调节阀，10L原水桶，10L的淡水收集桶，以及配套相应的原水进水管道，淡水和浓水出水管道，膜元件采用中国贵阳时代沃顿公司生产的1812家用反渗透膜元件，脱盐率98.5％(测试条件250ppm氯化钠，压力70psi,回收率15％)。
模拟原水的配制：
往纯净水10L(电导率2.2μs)分别投入以金属计量的氯化钠，氯化锂，氯化铯，氯化钾，氯化钙，氯化锶，氯化铜，氯化钴，配制好的原水中钠离子的浓度大约为3000ppb, 锂，钾，铯，钙，锶，铜，钴的浓度大约为1000ppb，原水的电导率56-60μs/cm之间。
实验操作：
往原水桶投10模拟原水(电导率60μs)，加入10.0g聚苯乙烯磺酸(浓度30％，分子量70000)，搅拌均匀。
第一次过滤：开启反渗透系统，通过浓水调节阀，调节淡水流量，运行压力100psi,回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行50分钟，收集到8000ml一级淡水(总回收率80％)，将浓水放弃，淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量。
第二次过滤：将8000ml一级淡水转移到原水桶，加入8.0g聚苯乙烯磺酸(浓度30％，分子量70000)，搅拌均匀，再开动反渗透系统，调节淡水流量，运行压力100psi，回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行30分钟，收集到4000ml二级淡水(总回收率50％)，二级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量；分析结果在表1中。
对比实施例5：不添加有机酸
反渗透膜系统的准备：
使用家用膜净水机，包含原水泵，标准1812尺寸塑料膜壳，压力表，回收率调节阀，10L原水桶，10L的淡水收集桶，以及配套相应的原水进水管道，淡水和浓水出水管道，膜元件采用中国贵阳时代沃顿公司生产的1812家用反渗透膜元件，脱盐率98.5％(测试条件250ppm氯化钠，压力70psi,回收率15％)。
模拟原水的配制：
往纯净水10L(电导率2.2μs)分别投入以金属计量的氯化钠，氯化锂，氯化铯，氯化钾，氯化钙，氯化锶，氯化铜，氯化钴，配制好的原水中钠离子的浓度大约为3000ppb, 锂，钾，铯，钙，锶，铜，钴的浓度大约为1000ppb，原水的电导率56-60μs/cm之间。
实验操作：
往原水桶投10模拟原水(电导率60μs)
第一次过滤：开启反渗透系统，通过浓水调节阀，调节淡水流量，运行压力100psi,回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行50分钟，收集到8000ml一级淡水(总回收率80％)，将浓水放弃，淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量。
第二次过滤：将8000ml一级淡水转移到原水桶，开动反渗透系统，调节淡水流量，运行压力100psi，回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5 分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行30分钟，收集到4000ml 二级淡水(总回收率50％)，二级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量；分析结果在表1中。
表1实施例1-5分析结果，金属元素的含量(ppb)和脱除率
结论：通过比较添加各种有机酸，以及不添加有机酸，我们发现，在不加任何添加剂，直接用反渗透膜过滤，在第二级反渗透膜过滤时，对钠离子的脱除率降低到了16.7％，铯离子的脱除率降低到83.4％；而添加了各种有机酸后，在第二级反渗透膜过滤，钠离子和铯离子的脱除率明显的提高，其中使用聚苯乙烯磺酸的脱除率最好，特别是对锶的脱除，在第一级反渗透膜过滤就能够完全去除。
实施例6：添加聚苯乙烯磺酸铵盐
反渗透膜系统的准备
使用家用膜净水机，包含原水泵，标准1812尺寸塑料膜壳，压力表，回收率调节阀，10L原水桶，10L的淡水收集桶，以及配套相应的原水进水管道，淡水和浓水出水管道，膜元件采用中国贵阳时代沃顿公司生产的1812家用反渗透膜元件，脱盐率98.5％(测试条件250ppm氯化钠，压力70psi,回收率15％)。
模拟原水的配制：
往纯净水10L(电导率2.2μs)分别投入以金属计量的氯化钠，氯化锂，氯化铯，氯化钾，氯化钙，氯化锶，氯化铜，氯化钴，配制好的原水中钠离子的浓度大约为3000ppb, 锂，钾，铯，钙，锶，铜，钴的浓度大约为1000ppb，原水的电导率56-60μs/cm之间。
实验操作：
往原水桶投10模拟原水(电导率60μs)，加入13.3g聚苯乙烯磺酸(浓度30％，分子量70000)、0.72g氨水(25％)，搅拌均匀。
第一次过滤：开启反渗透系统，通过浓水调节阀，调节淡水流量，运行压力100psi,回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行50分钟，收集到8000ml一级淡水(总回收率80％)，将浓水放弃，一级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量。
第二次过滤：将8000ml一级淡水转移到原水桶，加入10.7g聚苯乙烯磺酸(浓度30％，分子量70000)、0.60g氨水(25％)，搅拌均匀，再开动反渗透系统，调节淡水流量，运行压力100psi，回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5 分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行30分钟，收集到4000ml 二级淡水(总回收率50％)，二级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量；分析结果在表2中。
实施例7：添加聚苯乙烯磺酸钠盐
反渗透膜系统的准备：
使用家用膜净水机，包含原水泵，标准1812尺寸塑料膜壳，压力表，回收率调节阀，10L原水桶，10L的淡水收集桶，以及配套相应的原水进水管道，淡水和浓水出水管道，膜元件采用中国贵阳时代沃顿公司生产的1812家用反渗透膜元件，脱盐率98.5％(测试条件250ppm氯化钠，压力70psi,回收率15％)。
模拟原水的配制：
往纯净水10L(电导率2.2μs)分别投入以金属计量的氯化钠，氯化锂，氯化铯，氯化钾，氯化钙，氯化锶，氯化铜，氯化钴，配制好的原水中钠离子的浓度大约为3000ppb, 锂，钾，铯，钙，锶，铜，钴的浓度大约为1000ppb，原水的电导率56-60μs/cm之间。
实验操作：
往原水桶投10模拟原水(电导率60μs)，加入13.3g聚苯乙烯磺酸(浓度30％，分子量70000)、0.43g氢氧化钠。
第一次过滤：开启反渗透系统，通过浓水调节阀，调节淡水流量，运行压力100psi,回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行50分钟，收集到8000ml一级淡水(总回收率80％)，将浓水放弃，一级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量。
第二次过滤：将8000ml一级淡水转移到原水桶，加入10.7g聚苯乙烯磺酸(浓度30％，分子量70000)、0.35g氢氧化钠，搅拌均匀，再开动反渗透系统，调节淡水流量，运行压力100psi，回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行30分钟，收集到4000ml 二级淡水(总回收率50％)，二级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量；分析结果在表2中。
实施例8：添加聚苯乙烯磺酸四甲基铵盐
反渗透膜系统的准备：
使用家用膜净水机，包含原水泵，标准1812尺寸塑料膜壳，压力表，回收率调节阀，10L原水桶，10L的淡水收集桶，以及配套相应的原水进水管道，淡水和浓水出水管道，膜元件采用中国贵阳时代沃顿公司生产的1812家用反渗透膜元件，脱盐率98.5％(测试条件250ppm氯化钠，压力70psi,回收率15％)。
模拟原水的配制：
往纯净水10L(电导率2.2μs)分别投入以金属计量的氯化钠，氯化锂，氯化铯，氯化钾，氯化钙，氯化锶，氯化铜，氯化钴，配制好的原水中钠离子的浓度大约为3000ppb, 锂，钾，铯，钙，锶，铜，钴的浓度大约为1000ppb，原水的电导率56-60μs/cm之间。
实验操作：
往原水桶投10模拟原水(电导率60μs)，加入13.3g聚苯乙烯磺酸(浓度30％，分子量70000)、4.0g四甲基氢氧化铵(25％)，搅拌均匀。
第一次过滤：开启反渗透系统，通过浓水调节阀，调节淡水流量，运行压力100psi,回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行50分钟，收集到8000ml一级淡水(总回收率80％)，将浓水放弃，一级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量。
第二次过滤：将8000ml一级淡水转移到原水桶，加入10.7g聚苯乙烯磺酸(浓度30％，分子量70000)、3.2g四甲基氢氧化铵，搅拌均匀，再开动反渗透系统，调节淡水流量，运行压力100psi，回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5 分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行30分钟，收集到4000ml 二级淡水(总回收率50％)，二级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量；分析结果在表2中。
表2实施例6-8分析结果，金属元素的含量(ppb)和脱除率
结论：通过比较添加各种聚苯乙烯磺酸盐，我们发现，使用聚苯乙烯磺酸盐作为添加剂，每一级过滤对钠离子脱除率稳定在90％以上，对铯离子的脱除率稳定在99％以上，其中聚苯乙烯磺酸四甲基铵盐对锶和钙碱土金属脱除效果更好。
实施例9：添加聚丙烯酸四甲基铵盐
反渗透膜系统的准备：
使用家用膜净水机，包含原水泵，标准1812尺寸塑料膜壳，压力表，回收率调节阀，10L原水桶，10L的淡水收集桶，以及配套相应的原水进水管道，淡水和浓水出水管道，膜元件采用中国贵阳时代沃顿公司生产的1812家用反渗透膜元件，脱盐率98.5％(测试条件250ppm氯化钠，压力70psi,回收率15％)。
模拟原水的配制：
往纯净水10L(电导率2.2μs)分别投入以金属计量的氯化钠，氯化锂，氯化铯，氯化钾，氯化钙，氯化锶，氯化铜，氯化钴，配制好的原水中钠离子的浓度大约为3000ppb, 锂，钾，铯，钙，锶，铜，钴的浓度大约为1000ppb，原水的电导率56-60μs/cm之间。
实验操作：
往原水桶投10模拟原水(电导率60μs)，加入8g聚丙烯酸(浓度50％，分子量3000)，4.0g四甲基氢氧化铵(25％)，搅拌均匀。
第一次过滤：开启反渗透系统，通过浓水调节阀，调节淡水流量，运行压力100psi,回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行50分钟，收集到8000ml一级淡水(总回收率80％)，将浓水放弃，一级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量。
第二次过滤：将8000ml一级淡水转移到原水桶，加入6.4g聚丙烯酸(浓度50％，分子量3000)，3.2g四甲基氢氧化铵(25％)，搅拌均匀，再开动反渗透系统，调节淡水流量，运行压力100psi，回收率大约20％，温度25度，浓水和淡水回到原水箱进行循环运行，5 分钟后，将淡水收集到淡水桶，浓水继续回到原水桶循环浓缩，运行30分钟，收集到4000ml 二级淡水(总回收率50％)，二级淡水取样，用icp-ms分析水中的金属离子含量；分析结果在表3中。
表3
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)
1.一种核废水中铯和锶的去除方法，其特征在于：操作方法为：采用串联的多级反渗透膜系统过滤含铯和锶的水，每一级反渗透膜系统的浓水返回到上一级系统的原水箱，淡水进入下一级反渗透膜系统的原水箱；在每一级反渗透膜系统的原水箱中投加有机酸或者有机酸盐，生成有机酸铯盐和锶盐，有机酸铯盐和锶盐被截留在反渗透膜的浓水侧，淡水进行下一级反渗透，经过多级反渗透膜系统过滤，以去除核废水中铯和锶。
2.根据权利要求1所述的一种核废水中铯和锶的去除方法，其特征在于：所述多级渗透膜系统级数在2-100之间。
3.根据权利要求1所述的一种核废水中铯和锶的去除方法，其特征在于：所述有机酸分子量在150-1000万之间。
4.根据权利要求3所述的一种核废水中铯和锶的去除方法，其特征在于：所述有机酸为樟脑磺酸，EDTA，二乙烯三胺五乙酸，聚苯乙烯磺酸，聚丙烯酸，乙二胺四甲叉膦酸中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种核废水中铯和锶的去除方法，其特征在于：所述有机酸为聚苯乙烯磺酸。
6.根据权利要求1所述的一种核废水中铯和锶的去除方法，其特征在于：所述有机酸盐为有机酸季铵盐，是季膦盐，硫鎓盐，铵盐，有机胺盐，碱金属盐，碱土金属盐的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种核废水中铯和锶的去除方法，其特征在于：所述有机酸盐为聚苯乙烯磺酸四甲基铵盐。
8.根据权利要求1所述的一种核废水中铯和锶的去除方法，其特征在于：所述有机酸或者有机酸盐的浓度为1ppb-10000ppm。
9.根据权利要求8所述的一种核废水中铯和锶的去除方法，其特征在于：所述有机酸或者有机酸盐的浓度为1-500ppm。
10.根据权利要求1所述的一种核废水中铯和锶的去除方法，其特征在于：反渗透膜系统运行的pH＝2-8。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210166793.9A CN114307692A (zh) | 2022-02-23 | 2022-02-23 | 一种核废水中铯和锶的去除方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210166793.9A CN114307692A (zh) | 2022-02-23 | 2022-02-23 | 一种核废水中铯和锶的去除方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114307692A true CN114307692A (zh) | 2022-04-12 |
Family
ID=81029829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210166793.9A Pending CN114307692A (zh) | 2022-02-23 | 2022-02-23 | 一种核废水中铯和锶的去除方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114307692A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE845324A (fr) * | 1975-08-20 | 1977-02-21 | Procede d'elimination de sulfures de metaux lourds de systemes aqueux | |
| WO1999032207A1 (fr) * | 1997-12-19 | 1999-07-01 | Sony Corporation | Agent de traitement des eaux usees, procede de traitement des eaux usees, deshydratant destine a des boues et procede de traitement des boues |
| CN103663759A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-26 | 清华大学 | 一种高回收率的含盐废水膜组合分离工艺及应用 |
| CN112028273A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-12-04 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | 一种高回收率中水回用深度处理系统及处理方法 |
| CN112551760A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-26 | 上海鲲谷环保科技有限公司 | 一种废水中碘的去除方法 |
-
2022
- 2022-02-23 CN CN202210166793.9A patent/CN114307692A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE845324A (fr) * | 1975-08-20 | 1977-02-21 | Procede d'elimination de sulfures de metaux lourds de systemes aqueux | |
| WO1999032207A1 (fr) * | 1997-12-19 | 1999-07-01 | Sony Corporation | Agent de traitement des eaux usees, procede de traitement des eaux usees, deshydratant destine a des boues et procede de traitement des boues |
| CN103663759A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-26 | 清华大学 | 一种高回收率的含盐废水膜组合分离工艺及应用 |
| CN112028273A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-12-04 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | 一种高回收率中水回用深度处理系统及处理方法 |
| CN112551760A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-26 | 上海鲲谷环保科技有限公司 | 一种废水中碘的去除方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈红盛: "聚合物辅助陶瓷膜处理重金属废水", 《膜科学与技术》, pages 137 - 139 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mohammadi et al. | Effect of operating parameters on Pb2+ separation from wastewater using electrodialysis | |
| CN106082502B (zh) | 一种去除废水中铊的方法 | |
| CN110697958B (zh) | 高效分盐膜浓缩工艺 | |
| CN108473345A (zh) | 脱盐过程和肥料生产方法 | |
| WO2019109139A1 (en) | Ammonia recovery apparatus and method | |
| CN109437445B (zh) | 高盐废水资源化再利用的方法 | |
| Ye et al. | Efficiently combined technology of precipitation, bipolar membrane electrodialysis, and adsorption for salt-containing soil washing wastewater treatment | |
| CN111115661B (zh) | 硝酸废水的处理系统和处理方法 | |
| CN114307692A (zh) | 一种核废水中铯和锶的去除方法 | |
| CN114349207B (zh) | 一种面向零排放的高盐高氟矿井水净化系统及工艺 | |
| CN112723513B (zh) | 一种铵盐结晶净化含氯废水的处理工艺 | |
| CN100364900C (zh) | 反渗透膜浓缩氯化铵废液的方法 | |
| CN114988438A (zh) | 一种碳酸锂循环提锂工艺 | |
| CN110379532A (zh) | 放射性废液处理方法及装置 | |
| Aytaç et al. | Considering the ion types while evaluating the performance criteria in electrodialysis systems. | |
| CN102815825A (zh) | 含六价铬废水的处理工艺方法 | |
| CN112723395A (zh) | 一种页岩气压返液锂离子资源化处理工艺 | |
| Kutty et al. | Evaluation of copper removal using MIRHA as an adsorbent in a continuous flow activated sludge system | |
| CN215886684U (zh) | 一种高含盐废水的多级分盐系统 | |
| CN109368843B (zh) | 一种镉废水的处理方法 | |
| CN218637035U (zh) | 一种盐湖吸附解析合格液浓缩除杂装置 | |
| CN215439953U (zh) | 一种高浓度含酚废水沉淀法酚脱除及回收装置 | |
| CN219174378U (zh) | 碲化镉废水零排放处理设备 | |
| CN111517546B (zh) | 一种含铜废水中回收镁盐的处理方法 | |
| CN216191752U (zh) | 高盐浓水零排放循环处理系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |