一種放射性廢水處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及放射性元素處理方法，具體涉及一種放射性廢水處理方法。
【背景技術】
[0002]目前，對核電站產生的放射性廢水進行處理的方法主要包括化學沉淀法、離子交換法、蒸發濃縮法、膜分離法、吸附法等。
[0003]化學沉淀法主要是將放射性元素轉化為氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽等不溶性沉淀并轉移濃集到淤泥中，其適用于對凈化要求不高的低放廢水。然而，該方法在處理過程中對廢水的PH值要求較高，處理效果受廢水中所含雜質的影響顯著，處理后所產生的放射性淤泥質量較大(通常為原水量的I?5% )，在后續脫水減量中易造成二次污染。此外，在采用水泥對形成的放射性淤泥進行固定化時，放射性淤泥易對水泥的力學性能造成破壞，從而降低固定化效果并易形成二次污染。
[0004]離子交換法是將廢水中呈離子狀態存在的放射性元素交換至離子交換劑的聚合物網架進行富集濃縮，其雖去除率較高，然而操作相對復雜，運行費用高，此外在處理高含鹽廢水時需要出現頻繁再生離子交換劑，目前對處理后形成的放射性離子交換劑的處理也存在一定困難。
[0005]蒸發濃縮法是通過加熱使水分蒸發冷凝，從而與難揮發的放射性元素分離，其去污系數和濃縮系數雖高，但能耗大，運行成本高。
[0006]膜分離法是借助選擇透過性薄膜，以壓力差、溫度差或電位差等為動力，對放射性元素實現分離濃縮，其雖凈化效果好，但也存在建設和運行成本較高，目前尚未實現大規模的工業化應用。
[0007]吸附法是利用吸附劑將放射性元素轉移至固相進行富集濃縮，常用的吸附劑包括活性炭、沸石、蒙脫石等，然而這些吸附劑受廢水的PH值影響較大，吸附效果不穩定，并且對所形成的放射性吸附劑進行固定化處理時的固化效果不佳，放射性元素易釋放而形成二次污染。
【發明內容】
[0008]本發明提供一種放射性廢水處理方法，用于解決現有技術中的處理方法易受廢水PH值影響、處理成本高、后期固定化效果不佳等技術缺陷。
[0009]本發明提供一種放射性廢水處理方法，向pH值多2的放射性廢水中加入活性硅酸鈣，然后固液分離，得到凈化水和放射性硅酸鈣；其中，所述活性硅酸鈣的粒徑< 50μπι，孔徑為2?50nm，比表面積為400?700m2/g。
[0010]在本發明中，放射性廢水可以是低水平或中水平放射性廢水，低水平放射性廢水的放射性總活度一般< 4X 104Bq/L，中水平放射性廢水的放射性總活度一般多4X 14Bq/Lo特別是，本發明的放射性廢水處理方法對pH值多2的放射性廢水的處理效果較佳，在pH值過低(<2)時處理效果顯著降低，因此在針對pH值過低的放射性廢水時，可以先將其pH值調節至多2再進行處理。
[0011]本發明所使用的活性硅酸鈣可以通過現有技術制備得到，例如采用公開號為CN102249253A專利中的方法制備得到。
[0012]在一實施方式中，所述活性硅酸鈣是通過如下方法制備得到的:
[0013]將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液進行脫硅反應，然后固液分離得到脫硅液；
[0014]將所述脫硅液與石灰乳進行反應，然后過濾、脫堿、洗滌、干燥，得到活性硅酸鈣。
[0015]該實施方式制備得到的活性硅酸鈣中水化硅酸鈣(Ca0.S12.0.89H20)的質量含量為90?92%。進一步地，所述高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液的質量比為(0.5?0.6):1，所述氫氧化鈉溶液的質量百分含量為15?20%，所述脫硅反應在攪拌下進行，并且控制攪拌速度為120?150r/min，脫硅反應溫度為90?110°C，脫硅反應時間為2?4h ;此外，所述脫硅液與石灰乳的質量比可以控制在1: (0.2?0.3)，所述脫硅液與石灰乳的反應可在室溫下進行，反應時間可以控制在2?4h。
[0016]在本發明中，所述活性硅酸鈣的加入量為每升放射性廢水加入活性硅酸鈣2?20g，進一步為2?10g，更進一步為2?5g。研宄發現:在向每升放射性廢水加入活性硅酸鈣2g以上時，放射性廢水的pH值在廢水處理過程中以及處理后能夠穩定地維持在7?8之間，因此本發明方法的處理效果受廢水PH值影響較小，并且無需在處理過程中時時調節體系的PH值以維持最佳處理狀態，處理后的廢水也無需調節pH值即可達到排放要求，操作更加方便、快速。
[0017]在一實施方式中，可以向所述放射性廢水中加入活性硅酸鈣并攪拌或振蕩2?4h，然后固液分離。攪拌或振蕩可以加快處理速度。
[0018]本發明對放射性廢水處理的溫度無嚴格控制，例如可以向所述放射性廢水中加入活性硅酸鈣并控制體系溫度為35?55°C，該溫度范圍既可以加快處理速度，也不會產生較高的能耗或需要額外增加設備。
[0019]本發明的放射性廢水處理方法，還可以包括向所述放射性廢水中加入硫酸鈣。對硫酸鈣的添加方式不作嚴格限制，例如可以與活性硅酸鈣同時添加。即，在一方案中，可以向pH值多2的放射性廢水中加入活性硅酸鈣和硫酸鈣，然后固液分離，得到凈化水和放射性硅酸鈣。進一步地，可以控制所述硫酸鈣的加入量為每升放射性廢水加入硫酸鈣5?20go加入硫酸鈣有利于進一步去除放射性廢水中的Sr2+、Ba2+等離子。
[0020]特別是，本發明的放射性廢水處理方法，還包括對所述放射性硅酸鈣進行固定化。可以采用本領域常規的固化方法和固化劑進行所述固定化，固化劑例如可以為水泥、瀝青、聚合物、玻璃等。
[0021]在一實施方式中，可采用如下方法進行所述固定化:
[0022]按照水灰比0.45?0.6向所述放射性硅酸鈣中添加水泥或水，然后攪拌。
[0023]該固定化方式可以充分利用放射性硅酸鈣自身的成分硅酸二鈣、硅酸三鈣、游離水的水化反應等實現固化，從而只需少量添加水或水泥即可實現固定化。此處，水灰比指的是水與水泥的質量比。
[0024]進一步地，本發明的放射性廢水處理方法還包括對固定化后的放射性硅酸鈣進行深層填埋。
[0025]本發明的實施，至少具有以下優勢:
[0026]1、本發明以活性硅酸鈣作為放射性廢水處理劑，其成本低廉、來源廣泛，特別是在處理放射性廢水時不易受廢水水質以及pH值影響，在較小的添加量下即可對放射性廢水中的放射性元素進行有效去除。
[0027]2、本發明的方法在處理過程中以及處理后放射性廢水pH值穩定在7?8之間，從而無需在處理過程中或處理后對放射性廢水的PH值進行調節，不僅處理效果穩定且良好，此外操作更加簡便。
[0028]3、本發明的方法對放射性廢水的處理效果好，其可有效去除放射性廢水中的鈷(Co)、鈾(U)等放射性元素，還可以有效去除Fe、Mn等金屬離子，各種元素的去除率達到99%以上；此外，在與少量其它處理劑(例如硫酸鈣)配合使用時，還能夠有效去除Sr、Ba等其它離子，綜合處理效果好。
[0029]4、本發明方法對處理后所形成的放射性硅酸鈣的固定化方法簡單，固定化效果良好，此外其可充分利用放射性硅酸鈣自身成分實現固定化，從而避免了后續固定化帶來的增容增量等問題，進一步降低了處理成本。
【具體實施方式】
[0030]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明的實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0031]實施例1
[0032]取高鋁粉煤灰(氧化鋁含量為48%，氧化硅含量為35.5% ) 100克，向其中加入200克質量百分含量為20%的氫氧化鈉溶液后混勻，將混合物放置于內襯聚四氟乙烯的反應釜中，于90°C的溫度下、120r/min的轉速下進行脫硅反應，攪拌反應2小時后取出反應物，過濾，得到脫硅液和濾渣；濾渣用10mL蒸餾水洗滌一次，過濾后將濾液合并至脫硅液中。在不斷攪拌的條件下，向合并后的脫硅液中加入60g石灰乳，于室溫下攪拌反應2h后，停止攪拌，靜置沉降并過濾，將硅酸鈣濾餅充分洗滌至洗滌液的pH值低于11，收集濾餅，離心除水，于60°C烘干，得到微粉狀活性硅酸鈣。經檢測，該活性硅酸鈣的粒徑為30?50 μ m，孔徑為2?45nm，比表面積可達650m2/go
[0033]將0.4g上述制備的活性硅酸鈣加入200mL氯化鈷溶液(其初始pH值為2.0，Co2+濃度為500mg/L)中，將體系溫度升溫至35°C左右，保溫振蕩3h后，離心；經檢測，離心上清液的PH值為7左右，Co2+濃度為2mg/L，Co 2+的去除率達到99.6%。
[0034]實施例2
[0035]將Ig實施例1制備的活性硅酸鈣加入200mL氯化鈷溶液(其初始pH值為2.0，Co2+濃度為500mg/L)中，將體系溫度升溫至55°C左右，保溫振蕩5h后，離心；經檢測，離心上清液的PH值為8左右，Co2+濃度為0.5mg/L，Co 2+的去除率達到99.9%。
[0036]實施例3
[0037]將2g實施例1制備的活性硅酸鈣加入200mL含有氯化鈷(Co2+)和硝酸鈾酰(UO22+)的混合溶液(其初始pH值為2.0，Co2+濃度為500mg/L，UO 22+濃度為50