低放射性含氟废水处理工艺研究

低放射性含氟废水处理工艺研究

2 国内外最新放射性废水处理方法

根据放射性物质活度值的大小，放射性废水可分为以下几类[13]：

低放射性废液：浓度小于或者等于3.7×105Bq/L；

中水平放射性废物：浓度大于3.7×105Bq/L，小于或等于3.7×109Bq/L；

高放射性废液：浓度大于3.7×109Bq/L；

水体中的放射性物质可通过消化道、皮肤等途径进入人体，产生内放射，损害人体组织器官，甚至引起癌症[14]。因此，含放射性物质废水的处理受到全世界的高度重视，各国为此进行了大量的技术研究。由于任何水处理方法都无法改变放射性核素固有的衰变特性，因此处理过程中遵循两个基本原则：（1）在排入水体前降低废水中放射性物质的浓度，通过稀释、扩散等方式降低至无害水平，利用其自身的衰变特性将其还原；（2）通过物理、化学的方法将废水中的放射性物质浓缩，然后将浓缩产物与人类生活环境长期隔离，让其自然衰变。目前，国内外对含放射性物质废水的普遍做法是先浓缩，然后储存或固化[15]。

2.1 膜处理方法

膜处理是利用选择性渗透的膜，以压力差、温度差、电位差等为推动力，对废水中的放射性物质进行浓缩和分离的方法。目前用于放射性废水处理的膜技术主要有微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、膜蒸馏(MD)和纳滤(NF)[16]。本文主要介绍目前国内外用于浓缩低放射性废水的纳滤(NF)法的基本原理、优缺点及研究进展。

2.2 纳滤

纳滤膜孔径一般为1～10nm，介于超滤膜与反渗透膜之间。纳滤技术是以纳滤膜为分离介质，以压力为驱动力的分离技术。由于纳滤膜的特殊性质，纳滤又称为温和反渗透技术（-，2006）。纳滤膜对无机盐的分离主要依靠离子与膜之间的静电作用，遵循效应[14]，膜对离子的截留率取决于离子的电荷强度。纳滤膜对中性物质（不带电）的分离，依靠的是膜上纳米级微孔的分子筛效应。国内外在纳滤膜在放射性废水处理中的研究已取得突破性进展，纳滤膜分离技术在低放射性废水处理中的研究现状总结如表1所示。

纳滤膜对分子量几百甚至更大的大分子物质有很好的截留效果[16]，由于核电、稀土等行业排放的低放射性废水中典型放射性核素主要为镭（Ra）、铀（U）、氡（Rn）的同位素以及137Cs、131I等[15]，这些物质的分子量较大，采用纳滤分离技术有良好的去除效果。张建军等[14]采用纳滤分离技术处理核工业产生的含硼废水，结果表明废水中的放射性核素被纳滤膜截留，而硼酸可通过膜孔进入滤液，从而实现放射性核素的浓缩分离； 匈牙利学者采用纳滤处理模拟压水堆放射性废水，并加入一定量的螯合剂EDTA，结果表明，在碱性条件下（pH=11.5左右），钴配合物的保留率高达96%。

国内单政等（2012）采用平板聚酰胺纳滤复合膜处理模拟核电站废水，结果表明，加入一定量的聚丙烯酰胺后，纳滤膜对Co2+的去除率可达98%以上。清华大学的白庆忠、陈洪生等采用无机纳滤膜处理pH为7～8的含有90Sr、137Cs、60Co等核素的放射性废水，结果表明，加入一定量的聚丙烯酸钠后，纳滤膜对总B和总C的净化率均达到95%左右[16]。实验结果见表2。

3 低放射性含氟废水处理工艺探讨

3.1 纳滤分离技术与化学法联合工艺

纳滤分离技术对于高分子放射性物质具有良好的截留能力，且截留物质易于浓缩收集，目前在放射性废水处理中已取得显著效果。将纳滤分离技术与化学沉淀法有机结合应用于低放射性含氟废水处理，可有效降低沉淀污泥中放射性物质的含量，利于放射性物质的回收和稳定化，降低污泥处理难度。

3.2 优化工艺组合，提高方法净化系数

由于任何处理方法都无法改变放射性核素的衰变特性，废水中的放射性物质最终必须经过浓缩、分离并转化为稳定形态，才能实现与人类生活的永久隔离。沉淀法因操作简单、价格低廉，被广泛应用于除氟，沉淀法对放射性核素的去除也有一定的效果[3]。这就需要对沉淀与纳滤的组合工艺进行优化，既能使沉淀物中的放射性核素降到最低，又能有效减少放射性浓缩物的体积，以利于固化处理。因此以提高净化系数和浓缩倍数为目标，优化工艺组合，进而应用于低放射性含氟废水的处理，以提高处理效率，降低处理成本。

4。结论

随着化工生产过程的日趋复杂，工业废水往往含有多种不同类型的有害物质，采用单一方法处理工业废水的可能性越来越小。沉淀、膜分离技术对不同类型的污染物都有很好的去除效果，但也存在各自的缺点，单独使用会带来技术可靠性、成本、场地等诸多问题。兼顾各种方法的优缺点，优化几种方法的组合，可以取得更为理想的效果。各国科研人员在研究如何提高单一方法净化系数的同时，也应深入探索针对低放射性含氟废水的最佳处理组合工艺，在组合中优势互补，尽量实现处理过程的减量化、资源化、无害化。