聚合物輔助超濾法去除中低水平放射性廢水中的鈷.pdf

1、根據(jù)國家核電中長期發(fā)展計(jì)劃，到2020年我國核電裝機(jī)容量將達(dá)到4000萬千瓦時(shí)，核電在中國發(fā)展迅速。核電運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種中低水平放射性廢水急需處理。Co2+是核電廢水中常見的離子，中低水平放射性廢水中的Co2+裂變發(fā)出γ射線和β射線會(huì)對自然界生物體的遺傳物質(zhì)產(chǎn)生影響，誘發(fā)變異，進(jìn)而威脅人類健康生活。去除廢水放射性的最根本手段是儲(chǔ)存使廢水中的放射性元素徹底衰變至穩(wěn)態(tài)，但由于核電站中低水平放射性廢水的水量大，而放射性元素的半衰期較長，儲(chǔ)

2、存處理方式有一定的難度。傳統(tǒng)方法的研究多針對高放射性小水量廢水，難以應(yīng)用于大水量低濃度廢水處理。以污水減量為目的的水溶性大分子聚合物輔助超濾技術(shù)可以有效地減少中低水平放射性廢水中的重金屬離子，對減輕環(huán)境的輻射負(fù)擔(dān)具有積極意義。
　　本文研究聚合物輔助超濾技術(shù)去除溶液中的重金屬離子，比較殼聚糖、聚丙烯酸鈉（PAANa）、聚乙烯亞胺(PEI)作為絡(luò)合劑對重金屬離子的去除。從去除效果和實(shí)驗(yàn)過程中膜污染程度的角度篩選出一種最適合中低水平放

3、射性廢水中重金屬Co2+去除的聚合物絡(luò)合劑。針對篩選出的絡(luò)合劑進(jìn)行條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，分析超濾過程中的通量變化和膜阻力構(gòu)成，考察無機(jī)鹽離子對絡(luò)合超濾過程的影響，分析不同膜清洗方式對膜通量的恢復(fù)效果。同時(shí)本研究從朗繆爾絡(luò)合等溫模型對絡(luò)合反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)和反應(yīng)的絡(luò)合平衡常數(shù)進(jìn)行了擬合。
　　采用聚醚砜超濾膜，分別以殼聚糖、PAANa、PEI為絡(luò)合劑對Co2+進(jìn)行絡(luò)合，通過絡(luò)合超濾去除Co2+?？疾炝巳芤簆H,聚合物金屬濃度比（P/M）條件下

4、三種絡(luò)合劑之間去除率的差異，并考察三種絡(luò)合劑在實(shí)驗(yàn)中膜污染的程度。比較不同絡(luò)合劑絡(luò)合過程中膜污染的程度并綜合考慮不同絡(luò)合劑對Co2+的絡(luò)合效果，選擇PEI作為最適合Co2+離子去除的絡(luò)合劑，進(jìn)行進(jìn)一步的研究。在不同pH條件下PEI對Co2+的去除表現(xiàn)出了去除效率上的差異，在pH=4和pH=7的溶液環(huán)境，在沒有添加任何外加離子強(qiáng)度的情況下PEI對Co2+的去除出現(xiàn)兩個(gè)極大值。這種雙極值的現(xiàn)象顯示在PEI的每一個(gè)重復(fù)單元結(jié)構(gòu)中，可能存在兩種

5、絡(luò)合基團(tuán)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示其中一種絡(luò)合基團(tuán)最佳絡(luò)合pH為4，另一種絡(luò)合基團(tuán)最佳絡(luò)合pH為7。隨后進(jìn)行的P/M比影響實(shí)驗(yàn)中表明，當(dāng)P/M比值大于4時(shí)增加溶液中的絡(luò)合劑濃度無法提高PEUF的去除效率，分析結(jié)果表明P/M為4時(shí)絡(luò)合反應(yīng)中PEI和Co2+達(dá)到化學(xué)計(jì)量平衡，計(jì)算表明當(dāng)P/M=4時(shí)PEI的每個(gè)單元中對應(yīng)Co2+的個(gè)數(shù)為2.03個(gè)?？疾旆派湫詮U水中存在的常量無機(jī)離子對聚合物輔助超濾過程的影響，本研究考察了Na+和Ca2+對聚合物輔助超濾過

6、程的影響，研究結(jié)果表明無機(jī)離子對放射性廢水的絡(luò)合超濾過程存在一定的影響。其中Na+對去除率的影響要小于Ca2+。驗(yàn)證性試驗(yàn)對無機(jī)鹽離子造成這種影響的可能原因進(jìn)行了初步探究，排除了Ca2+與PEI發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)進(jìn)而導(dǎo)致去除率變化的可能性，并對超濾實(shí)驗(yàn)過程中去除率和通量隨時(shí)間的變化進(jìn)行了研究。隨著超濾實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，死端過濾裝置的去除率逐漸增高，膜通量卻由于膜污染逐漸降低。本實(shí)驗(yàn)采用單絡(luò)合基團(tuán)的朗繆爾絡(luò)合等溫模型結(jié)合Hanes圖對整個(gè)過程進(jìn)行參數(shù)