卷煙煙灰除鈾吸附劑及處理低濃度含鈾廢水的方法與流程

本發明涉及鈾礦冶金技術領域，特別是一種卷煙煙灰除鈾吸附劑及采用卷煙煙灰除鈾吸附劑來去除低濃度含鈾廢水中鈾的方法。

背景技術：

核技術的發展給社會帶來巨大經濟效益和社會效益的同時，也產生了放射性廢物，若鈾礦冶生產中的低濃度含鈾廢水直接進入水體，將對人體健康和生態環境構成嚴重危害，如何高效的處理含鈾廢水并回收鈾成為亟待解決的核環境問題。

目前，對含鈾廢水鈾的處理方法主要有化學沉淀、離子交換法、膜分離法和吸附法等。化學沉淀法設備簡單、費用低、效率高，但反應產生的聚合物還需進一步處理；離子交換法去除效果好，但價格昂貴，交換容量有限；膜分離法操作簡單，能耗低，但對原水的水質要求高，常需與其他水處理技術聯用；而吸附法因處理效率高，而且能實現鈾的回收而備受關注。

在卷煙生產過程中，會產生大量的廢棄煙灰，目前對卷煙生產過程中產生的廢棄煙灰一般都是做垃圾處理，焚燒或填埋，不僅對環境造成一定的污染，也造成了資源的浪費。

煙灰表面含有豐富的可與金屬離子發生反應的官能團，有較強的吸附能力。采用卷煙生產中產生的煙灰作為除鈾吸附劑去除低濃度含鈾廢水中鈾具有成本低、選擇性好、處理效率高等優點。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術的上述不足而提供一種卷煙煙灰除鈾吸附劑及采用卷煙煙灰除鈾吸附劑來去除低濃度含鈾廢水中鈾的方法。

本發明的技術方案是：卷煙煙灰除鈾吸附劑，所述卷煙煙灰除鈾吸附劑由卷煙生產中產生的廢棄煙灰經洗滌干燥之后獲得，其具體操作步驟如下：

將卷煙生產中產生的廢棄煙灰收集后用水清洗干凈，放入干燥箱中進行干燥，干燥溫度為50℃～70℃，干燥時間為20h～30h，再將干燥后的煙灰過60目篩，得到粒徑小于60目的煙灰粉末，然后將煙灰粉末用水洗滌干凈，在50℃～70℃溫度下真空干燥8h～12 h，獲得卷煙煙灰除鈾吸附劑。

本發明還提供了一種采用卷煙煙灰除鈾吸附劑去除低濃度含鈾廢水中鈾的方法，含鈾廢水中鈾的濃度為10g～40g/m³，pH值為2～8，其具體操作步驟如下：

將含鈾廢水的pH值調節為4～6，然后加入卷煙煙灰除鈾吸附劑進行吸附，卷煙煙灰除鈾吸附劑的加入量為1g～7g/m³，吸附溫度為10℃～50℃，吸附采用恒溫水浴振蕩器振蕩吸附，吸附振蕩時間為10min～140min。

當卷煙煙灰除鈾吸附劑吸附飽和后，采用鹽酸或硝酸作為解析吸附劑，將卷煙煙灰除鈾吸附劑中的鈾解析出來，然后用蒸餾水反復洗滌至中性，干燥后重復使用。

本發明與現有技術相比具有如下特點：

本發明采用由卷煙生產中產生的廢棄煙灰經洗滌干燥之后做除鈾吸附劑來去除低濃度含鈾廢水中鈾，二次污染少、處理成本低、吸附劑易再生利用，并能夠回收鈾。

以下結合附圖和具體實施方式對本發明的詳細結構作進一步描述。

附圖說明

附圖1為不同pH值的含鈾廢水對吸附量及去除率的影響曲線圖；

附圖2為不同吸附劑投入量對吸附量及去除率的影響曲線圖；

附圖3為不同濃度的含鈾廢水對吸附量及去除率的影響曲線圖；

附圖4為不同吸附時間對鈾吸附量及去除率的影響曲線圖；

附圖5為不同吸附溫度對對鈾吸附量及去除率的影響曲線圖。

具體實施方式

實施例一、卷煙煙灰除鈾吸附劑，所述卷煙煙灰除鈾吸附劑由卷煙生產中產生的廢棄煙灰經洗滌干燥之后獲得，其具體操作步驟如下：

將卷煙生產中產生的廢棄煙灰收集后用水清洗干凈，放入干燥箱中進行干燥，干燥溫度為50℃，干燥時間為30h，再將干燥后的煙灰過60目篩，得到粒徑小于60目的煙灰粉末，然后將煙灰粉末用水洗滌干凈，在50℃溫度下真空干燥12 h，獲得卷煙煙灰除鈾吸附劑。

實施例二、卷煙煙灰除鈾吸附劑，所述卷煙煙灰除鈾吸附劑由卷煙生產中產生的廢棄煙灰經洗滌干燥之后獲得，其具體操作步驟如下：

將卷煙生產中產生的廢棄煙灰收集后用水清洗干凈，放入干燥箱中進行干燥，干燥溫度為60℃，干燥時間為25h，再將干燥后的煙灰過60目篩，得到粒徑小于60目的煙灰粉末，然后將煙灰粉末用水洗滌干凈，在60℃溫度下真空干燥10 h，獲得卷煙煙灰除鈾吸附劑。

實施例三、卷煙煙灰除鈾吸附劑，所述卷煙煙灰除鈾吸附劑由卷煙生產中產生的廢棄煙灰經洗滌干燥之后獲得，其具體操作步驟如下：

將卷煙生產中產生的廢棄煙灰收集后用水清洗干凈，放入干燥箱中進行干燥，干燥溫度為70℃，干燥時間為20h，再將干燥后的煙灰過60目篩，得到粒徑小于60目的煙灰粉末，然后將煙灰粉末用水洗滌干凈，在70℃溫度下真空干燥8h，獲得卷煙煙灰除鈾吸附劑。

實施例四、采用卷煙煙灰除鈾吸附劑去除低濃度含鈾廢水中鈾的方法，含鈾廢水中鈾的濃度為10g～40g/m³，pH值為2～8，其具體操作步驟如下：

將含鈾廢水的pH值調節為4，然后加入卷煙煙灰除鈾吸附劑進行吸附，卷煙煙灰除鈾吸附劑的加入量為7g/m³，吸附溫度為50℃，吸附采用恒溫水浴振蕩器振蕩吸附，吸附振蕩時間為140min。

當卷煙煙灰除鈾吸附劑吸附飽和后，采用鹽酸或硝酸作為解析吸附劑，將卷煙煙灰除鈾吸附劑中的鈾解析出來，然后用蒸餾水反復洗滌至中性，干燥后重復使用。

實施例五、采用卷煙煙灰除鈾吸附劑去除低濃度含鈾廢水中鈾的方法，含鈾廢水中鈾的濃度為10g～40g/m³，pH值為2～8，其具體操作步驟如下：

將含鈾廢水的pH值調節為5，然后加入卷煙煙灰除鈾吸附劑進行吸附，卷煙煙灰除鈾吸附劑的加入量為4g/m³，吸附溫度為30℃，吸附采用恒溫水浴振蕩器振蕩吸附，吸附振蕩時間為100min。

當卷煙煙灰除鈾吸附劑吸附飽和后，采用鹽酸或硝酸作為解析吸附劑，將卷煙煙灰除鈾吸附劑中的鈾解析出來，然后用蒸餾水反復洗滌至中性，干燥后重復使用。

實施例六、采用卷煙煙灰除鈾吸附劑去除低濃度含鈾廢水中鈾的方法，含鈾廢水中鈾的濃度為10g～40g/m³，pH值為2～8，其具體操作步驟如下：

將含鈾廢水的pH值調節為6，然后加入卷煙煙灰除鈾吸附劑進行吸附，卷煙煙灰除鈾吸附劑的加入量為1g/m³，吸附溫度為10℃，吸附采用恒溫水浴振蕩器振蕩吸附，吸附振蕩時間為10min。

當卷煙煙灰除鈾吸附劑吸附飽和后，采用鹽酸或硝酸作為解析吸附劑，將卷煙煙灰除鈾吸附劑中的鈾解析出來，然后用蒸餾水反復洗滌至中性，干燥后重復使用。

對處理后的含鈾廢水進行檢測，檢測包括：

A.對不同pH值的含鈾廢水進行檢測：鈾初始濃度為 20 mg/L，吸附劑的投加量為4 g/L， pH值分別為2、3、4、5、6、7、8，吸附溫度為30℃，以200r/min的速率恒溫振蕩吸附100min，過濾，取上清液，使用分光光度計測定含鈾廢水中殘余的鈾濃度。結果表明，鈾的去除率分別為43.5%、71%、87.4%、94.2%、93.1%、92.4%、91.3%。

附圖1為不同pH值的含鈾廢水對吸附量及去除率的影響曲線圖，其中，R為去除率曲線，Q為吸附量曲線，由附圖1可以看出，當pH值為5時，鈾的去除率和吸附量均達到最大值，隨后隨著pH值的增大，鈾的去除率和吸附量反而降低。

B.對不同吸附劑投入量的含鈾廢水進行檢測：鈾初始濃度為20mg/L，吸附溫度為30℃，pH值為5，吸附劑投加量分別為1 g/L、2 g/L、3 g/L、4 g/L、5 g/L、6 g/L、7 g/L，以200r/min的速率恒溫振蕩吸附100min，過濾，取上清液，使用分光光度計測定含鈾廢水中殘余的鈾濃度。結果表明，鈾的去除率分別為42.6%、68.6%、84.4%、93.2%、94.4%、95%、95.2%。

附圖2為不同吸附劑投入量對吸附量及去除率的影響曲線圖，其中，R為去除率曲線，Q為吸附量曲線，由附圖 2 可以看出，吸附劑投加量為 1 g/L 時，鈾吸附量最大，但鈾去除率較低。隨著吸附劑投加量的增加，鈾的去除率逐漸上升，吸附量逐漸降低。

C.對不同濃度的含鈾廢水進行檢測：吸附溫度為 30℃， pH 值為 5，吸附劑投加量為4 g/L，含鈾廢水中的鈾濃度分別為5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L、35 mg/L、40 mg/L，以200r/min的速率恒溫振蕩吸附100min，過濾，取上清液，使用分光光度計測定含鈾廢水中殘余的鈾濃度。結果表明，鈾的去除率分別為97.4%、96.1%、94.5%、93%、84.6%、72%、62.5%、55.4%。

附圖3為不同濃度的含鈾廢水對吸附量及去除率的影響曲線圖，其中，R為去除率曲線，Q為吸附量曲線，由附圖3可見，隨著鈾初始質量濃度的提高，鈾的去除率呈下降趨勢，吸附量卻逐漸增大。

D.對不同吸附時間的含鈾廢水進行檢測：鈾初始濃度為20mg/L，吸附溫度為 30℃， pH 值為 5，吸附劑投加量為4 g/L，吸附時間分別為10min、20min、30min、60min、80min、100min、120min、140min，以200r/min的速率恒溫振蕩吸附，過濾，取上清液，使用分光光度計測定含鈾廢水中殘余的鈾濃度。結果表明，鈾的去除率分別為68.8%、76%、80.6%、88.2%、91.6%、94.6%、94.8%、95%。

附圖4為不同吸附時間對鈾吸附量及去除率的影響曲線圖，其中，R為去除率曲線，Q為吸附量曲線，由附圖4 可知，0～20min內是一個快速的吸附過程，吸附劑對鈾的去除率和吸附量都快速增大，隨著吸附時間的延長，去除率與吸附量逐漸增大但增速減小，100 min 后反應基本達到平衡，去除率趨于平衡。

E. 對不同吸附溫度的含鈾廢水進行檢測：鈾初始濃度為20mg/L，pH 值為 5，吸附劑投加量為4 g/L，溫度分別為10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃，以200r/min的速率恒溫振蕩吸附100min，過濾，取上清液，使用分光光度計測定含鈾廢水中殘余的鈾濃度。結果表明，鈾的去除率分別為73.5%、79.8%、85.8%、90.7%、94.1%、94.8%、95.3%、96%。

附圖5為不同吸附溫度對鈾吸附量及去除率的影響曲線圖，其中，R為去除率曲線，Q為吸附量曲線，由附圖5可知鈾的去除率與吸附量隨吸附溫度的升高逐漸增大，吸附溫度低于 30 ℃，去除率與吸附量上升較快。當吸附溫度在30 ℃～50 ℃時，鈾的去除率和吸附量增速放緩，且其變化都不大，這說明升高吸附溫度有利于吸附劑對鈾的吸附。

通過對處理后的含鈾廢水進行檢測，吸附劑對鈾的去除率與含鈾廢水的pH值、濃度、吸附時間、吸附劑用量及吸附溫度有關，當pH值為5、濃度為25 mg/L、吸附時間為100 min、吸附劑用量為4 g/L及吸附溫度為30℃時吸附效果最好。