第3部分：低中放废水的处理ppt课件.ppt

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1、放射性废物处理与处置,哈尔滨工程大学矫彩山,放射性废液处理的基本原则： 将放射性废液排入海洋、湖泊、河流或地下水等水域，通过稀释和扩散达到无害水平； 主要适用于极低水平的放射性废液的处理 将放射性废液及其浓缩产物与人类的生活环境长期隔离，任其自然衰变。 对高、中、低水平放射性废液都适用,化学沉淀蒸发离子交换膜分离,第3章低中放废水的处理,第3章低中放废水的处理,放射性废液处理的两个主要指标： 去污因子(DF)：指原始废水放射性核素的浓度或活度与处理后废水剩余放射性核素的浓度或活度之比，即：减容因子：则是原始废水的体积与处理后浓缩产物的体积之比，即：,3.1化学沉淀法,目的： 使废水中的放射性核

2、素、悬浮物、部分硬度、盐分等转移并浓集到小体积污泥中。适用对象： 大体积低放废水，可作为离子交换或蒸发法的预处理。,3.1化学沉淀法,优点：应用范围宽，适用于大多数放射性核素的去除；方法灵活，适应于浓度或流量变化较大的系统；技术成熟，技术、设备等方面都有成熟经验；费用低，是蒸发法的1/201/50。缺点：去污因子较低，10100；不利连续运行及自动控制；产生大量污泥需妥善处理与处置，出水中含盐量较高。,3.1化学沉淀法,步骤：包括混合、凝聚、絮凝及分离等过程。控制条件：搅拌速度、pH值、温度、沉淀剂投加量、水质。,3.1化学沉淀法,机理1.直接沉淀4Mn+nFe(CN)64-M4Fe(CN)6

3、n3 Mn+nPO43-M3 (PO4) nMn+nOH-M (OH) n2.共沉淀：Ba2+ + SO42-Ba SO4（除Ra） Sr2+ + CO32-SrCO3（除 90Sr） 3.吸附沉淀法放射性核素以离子交换、物理或化学吸附等形式被吸附在凝絮物（矾花）上而被去除，如用石灰乳沉淀法处理含铀废水，铀吸附在Ca(OH)2沉淀上。,1. 混凝沉淀法 混凝就是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离除去的过程。常用混凝剂,常用化学沉淀方法,胶体粒子及相关概念胶核：混凝剂在水中发生水解、聚合等反应， 生成的氢氧化物溶胶；电位离

4、子：溶胶胶核吸附的一层具有相同电荷 的阴离子或阳离子；反离子：为维持胶体粒子的电中性，在电位离子层外吸附电量与电位离子层总电量相同而电性相反的离子；双电层：指电位离子层（内层）与反离子层（外层）；吸附层：指紧靠电位离子，并随胶核一起运动，与电位离子层一起构成胶体粒子的固定层；扩散层：指固定层以外的那部分反离子，不随胶核一起运动，并趋于向溶液主体扩散；,混凝沉淀法,胶体粒子及相关概念滑动面：吸附层与扩散层的交界面；胶粒：胶核与吸附层总称；胶团：即胶体粒子，为胶粒与扩散层组成电中性 粒子。,混凝沉淀法,胶体粒子结构示意图,以铝系混凝剂为例碱性条件下 (m-p)Al(OH)3p Me*(OH)3(n

5、-q)AlO2-q Me*O2-（n-x）Na+x-x Na+在酸性及中性条件下,混凝沉淀法,以铝系混凝剂为例去除对象 多价放射性核素：无论是在酸性、中性或碱性介质中，与Al3+有相同配位数的多价放射性核素，都会通过形成混合胶核、作为电位离子而被羟基水合铝离子而桥联在一起，具有较高的去除率； Sr2+、Cs+、I-等：放射性核素因电荷小，极化能力弱且溶解度大，不能形成羟基水合离子，只能作为反离子而被吸附在胶粒的表面，不稳定，去除率低。,混凝沉淀法,混凝沉淀法,铁盐絮凝沉淀法优点 絮凝快，矾花大而密实，沉降快，沉渣体积较小，适于废水的pH值及温度范围宽。效果 Pu、Am等锕系元素（Np除外）,1

6、03； 活化产物,102; 高于2价放射性核素,101; 12价或形成阴离子的放射性核素，2。,DF,2.其它沉淀法 1）磷酸盐共沉淀法磷酸钙共沉淀法磷酸铝共沉淀法,缺点：絮凝物颗粒小，沉降慢；悬浮颗粒夹带影响效率；有微生物的繁殖现象。,混凝沉淀法,2.其它沉淀法 2）锰盐絮凝沉淀法 MnO4- + Fe2+MnO2+Fe3+,优点：除锶、铈、锆、铌、钷等放射性核素的效率要比普通的铝盐、铁盐沉淀法及磷酸盐沉淀法高得多；所形成的絮团大而密实，沉降迅速，可大大缩短沉降时间，缩小沉降设备的尺寸。,混凝沉淀法,2.其它沉淀法 3）石灰-苏打软化法对象 硬度较大水体中的Sr。机理,混凝沉淀法,锶以混晶形

7、式与CaCO3一起沉淀，所以最大限度去除水体硬度，有利于对锶的去污。,3.1化学沉淀法,影响因素水样的影响 pH值的影响；水温的影响；沉淀剂种类及投加量的影响；废水中的化学杂质（阴阳离子）；离子(强)浓度；混合程度；可作为絮凝核的浮游物等。,一些放射性核素所需最佳沉淀剂及其沉淀条件,3.1化学沉淀法,几种重要核素的去除钌 性质：价态多变，状态多变，有阴离子、阳离子、非离子，易络合等。 方法：氢氧化物共沉淀法、还原（仲高碘酸铅）沉淀法、硫化物共沉淀法、有机黏土络合法等。铯 性质：电荷数少，极性较弱，溶解度大。 方法：过渡金属（Cu、Ni、Co）的铁氰化合物、磷钨酸盐或磷钼酸盐、四苯基硼酸盐、无机

8、磷酸盐（Zr、Ti）等。,3.1化学沉淀法,几种重要核素的去除锶 方法：通常采用磷酸盐、氢氧化铁、碳酸钙等沉淀法，也可加入硫酸钡和锰、钛及锑的水氧合物作为吸附剂。锝 方法：在中性或碱性条件下，用二亚硫酸、硫化物、亚铁离子等作为还原剂将其还原为TcO2沉淀。铀、钍、镭等天然放射性核素 含铀废水采用石灰沉淀法 含镭、钍废水用CaO、FeCl3、Na3PO4、Al2(SO4)3沉淀法,3.1化学沉淀法,几种重要核素的去除超铀元素的去除 方法：高铁酸盐絮凝沉淀法明显优于传统的铁盐或亚铁沉淀法，适当添加高价金属离子将更有利于净化效果的提高。且该法较普通沉淀法少产生放射性泥浆。,3.2蒸发浓缩法,原理,放

9、射性废水蒸发过程示意图,3.2蒸发浓缩法,特点去污系数较高， DF总=DF蒸发DF管路DF除抹 其中DF蒸发=103左右，DF管路=23，DF去沫 =102103所以，DF蒸发=104106，用多效蒸发+除雾沫DF去沫 =106108VRF蒸发取决于物料总固体含量，一般为102蒸发中能耗较高，单效蒸发约1t蒸汽/1m3废水,3.2蒸发浓缩法,常用蒸发工艺1.太阳能蒸发法,韩国原子能研究院的太阳能蒸发处理装置流程,可用于处理前端大体积极低放废液等。天然蒸发池法人工太阳能蒸发设施法 缺点：能力有限，受当地水文、地质等因素影响较大，易产生二次污染。,3.2蒸发浓缩法,常用蒸发工艺2.热泵蒸发工艺 目

10、的：充分利用二次蒸汽的潜热，降低能耗。,3.2蒸发浓缩法,常用蒸发工艺3.蒸发器蒸发法蒸发器的选择是关键,(1) 设备抗腐蚀性好；(2) 浓缩能力大，以尽量减少浓缩液的体积；(3)雾沫夹带少，以尽量降低二次冷凝液的放射性水平；(4) 不易产生结垢和堵塞，不需要经常检修；(5) 设备密封性好，并具有足够的屏蔽。,3.2蒸发浓缩法,常用蒸发器性能比较,各式蒸发器的主要性能,3.2蒸发浓缩法,常用蒸发工艺3.蒸发器蒸发法单效蒸发：蒸发时二次蒸汽移除后不再利用，只是单台设备的蒸发。多效蒸发：将一个蒸发器蒸发出来的蒸汽引入下一蒸发器，利用其凝结放出的热加热蒸发器中的水，两个或多于两个串联以充分利用热能的

11、蒸发系统。 各效的操作压力依次降低，相应地，各效的加热蒸汽温度及溶液的沸点亦依次降低。,3.2蒸发浓缩法,多效蒸发工艺1.并流模式 这是工业上最常见的加料模式，溶液与蒸汽的流动方向相同均由第一效顺序流至末效。,并流加料流程图,3.2蒸发浓缩法,多效蒸发工艺2）逆流模式 溶液的流向与蒸汽的流向相反，即加热蒸汽由第一效进入，而原料液由末效进入，由第一效排出。,逆流加料流程图,3.2蒸发浓缩法,多效蒸发工艺3）平流模式 原料液平行加入各效，完成液亦分别自各效排出，蒸汽的流向仍由第一效流向末效。,平流加料流程图,3.2蒸发浓缩法,蒸发法中的主要问题1.雾沫夹带 在蒸发器运行过程中，二次蒸汽中混杂有微小

12、液滴和固体微粒，即所谓雾沫聚集现象。后果：降低去污因子解决方法：合理设计蒸发器并正确进行操作；利用泡沫破碎器及适量添加化学抗泡剂等方式控制泡沫的产生；利用雾沫分离器等装置将雾沫从二次蒸汽中去除。,3.2蒸发浓缩法,蒸发法中的主要问题2.结垢 当加热含有重碳酸盐或硫酸盐的水溶液时，容易在设备表面产生硫酸钙、硫酸镁、硅酸钙和硅酸镁等硬垢及碳酸钙、碳酸镁、氢氧化钙和氢氧化镁等软垢。后果：增加热阻、设备腐蚀解决方法：向被蒸发料液中加入有机络合剂，或向其中加入细小晶种；采用物理或化学方法进行去污处理，将积垢从设备表明去除。,3.2蒸发浓缩法,蒸发法中的主要问题3.腐蚀 金属材料在热的腐蚀介质（酸、碱、氧

13、化性）作用下，易发生晶间应力腐蚀和穿晶腐蚀等现象。后果：大量放射性物质外泄解决方法：合理选择设备材质及加工工艺；采用中和、还原等方式对物料进行预处理；向物料中添加腐蚀抑制剂，并合理控制操作条件。,3.2蒸发浓缩法,蒸发法中的主要问题4.爆炸 处理含有在强氧化条件下可能爆炸的有机物质时，就可能发生剧烈反应或爆炸的现象。后果：经济、环境、甚至人身安全等代价解决方法：保证废液中不含有易爆炸有机物质，否则应预先去除； 浓缩液中硝酸根等强氧化性物质的浓度不应超过规定限值；保证蒸发器中任一点的温度不超在规定值，如乏燃料后处理过程中蒸发含TBP与浓硝酸废液时，极限温度为130。,3.3离子交换法,交换材料天

14、然材料无机材料有机材料人工合成材料无机材料有机材料,3.3离子交换法,效能 评价去污因子：进出水的放射性浓度之比。体积减小因子： 树脂再生时被处理的废水体积除以再生液浓缩液体积 树脂不再生时被处理的废水体积除以废弃离子交换剂体积对水质要求废液的悬浮固体含量应小于4mg/L，沸石和黏土矿例外，否则应使用机械或化学法处理；总固体含量应小于2500mg/L，常量竞争离子浓度应低于1 0001 500mg/L（某些无机交换剂可例外）；有机物含量要低；胶体或非电解质状放射性核素含量要低。,3.3离子交换法,原理简介RSO3HNaCl RSO3NaHClRN(CH3)3OHNaClRN(CH3)3 Cl

15、+NaOH离子交换平衡,分配常数,分离能力,3.3离子交换法,选择性有机阳离子交换剂对阳离子的亲和力的一般规律：1）随交换阳离子电荷的升高而升高： LiHNaKCsMg2Co2 Ca2Sr2Ce3La3Th4 2）随交换阳离子原子序数的升高而升高： LiHNaKCs（Li的水化能高，属于例外）有机阴离子交换剂对阴离子的亲和力大小的顺序：F-CH3COO-Br-CrO4-NO3-I-C2O42-SO42-,3.3离子交换法,离子交换容量全交换容量工作（有效）交换容量穿透容量：取决于溶液中离子浓度、价态、温度等离子交换动力学离子从溶液主体向树脂颗粒扩散；离子透过颗粒外围的水化膜扩散；离子透过膜-颗

16、粒界面扩散；离子透过颗粒扩散；发生离子交换反应。,离子交换工艺与设备,1.间歇操作适用对象：小规模废水特点：灵活、快捷交换剂：珠状离子交换剂：容易通过过滤分离；细粉粒状离子交换剂：比表面积大，吸附动力学快，所需交换时间短，但两相分离较难。,离子交换工艺与设备,2.柱式连续操作 固定床 单柱、串联柱、双柱 (单床、混合床)移动床装有离子交换滤层的离心机,稳定的均质流出液；所需空间小；劳动强度低；投资省；抗固体颗粒负荷冲击强,离子交换工艺与设备,3.离子交换膜式操作 电渗析,离子交换工艺与设备,3.离子交换膜式操作连续电去离子 又称连续电除盐（Electrodeionization或Continu

17、ous Electrodeionization，简称EDI，CDI或CEDI），是离子交换与电渗析的结合。 装置与电渗析的构型类似，不同之处是在离子交换膜之间的空间填充了混合阳离子和阴离子树脂，电场具有使树脂处于再生状态的附加效应，从而不需要对树脂进行化学再生。 一般EDI处理放射性废液产生的浓缩水体积为原水体积的6%10%，清华大学对该技术进行改进，可获得高达10010000的减容因子。李福志，赵璇.一种浓缩处理低放废水的方法P.中国，CN101060021A.2007-10-24.,离子交换工艺与设备,3.离子交换膜式操作 电化学离子交换 是一种先进的离子交换过程，它利用电场驱动力强化了离

18、子交换过程的吸附与淋洗反应。该技术可以视作电渗析与常规离子交换的交叉。与后者不同，它一般不需要再生用的化学试剂，从而可提高废水处理的减容因子。电场驱动力还可提高离子交换容量的利用率。 IAEA. Advances in technologies for the treatment of low and intermediate level radioactive liquid wasteR. Technical Reports Series No.370. IAEA, Vienna, 1994.,间歇操作、柱式操作及离子交换膜过程的优缺点比较,几种方法比较,3.4膜分离技术,优点：（1）去污因

19、子（DF）较高：某些锕系核素，DF1000；（2）体积减小因子（VRF）较高：一般可达到50左右；（3）影响因素少：不受废水中悬浮固体、发泡剂或非放高浓盐分的影响；（4）固液分离效果好：可去除溶液中的胶体或高分子组分。处理对象：（1）适于净化沉淀过程的上清液及蒸发或离子交换过程无法处理的废水；（2）对泥浆的脱水效果优于沉降法和离心法，脱水后泥浆固含量可达3040 wt%。,3.4膜分离技术,膜分离法基本原理膜分离法是指在某一驱动力的作用下，利用特定膜的透过性能，实现分离水中离子、分子或胶体的目的。 王乃忠,滕兰珍.水处理理论基础M. 峨眉：西南交通大学出版社，1988.按照膜材料过滤孔道大小的

20、和驱动力的不同，膜分离法可分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、渗析(透析)和电渗析等。膜分离法的驱动力压力差、浓度差、电位差、温度差等。,3.4膜分离技术,膜分离过程及其特性,相关概念,膜通量 是指单位时间内渗透过单位膜面积透过液的量，m3/m2s。截留率（R） 是膜截留溶质或固体的能力的度量，一般以被截留的物质的百分数表示： 式中：Cf为料液中特定组分的浓度，Cp为透过液中该组分的浓度。,相关概念,去污因子（DF） 是评价放射性废水处理效果的重要参数，可用下式表示：式中：Af表示料液比放，Ap表示透过液比放。浓缩因子（CF） 膜分离过程浓缩因子可表示为：式中：Cc表示浓缩液中溶质或固体浓度，Cf表

21、示料液中溶质或固体浓度。,相关概念,膜的压实 在系统的水力压力作用下，膜材料变得密实，渗透性降低的现象。 膜结构的压实一般发生在膜运行的初期，膜通量损失是不可逆的，其损失值不应超过10。浓差极化 在膜分离过程中，被截留的组分在膜表面会产生一定的积累，使膜表面料液浓度高于料液流主体浓度，导致膜通量和截留率下降的现象即为浓差极化。 在超滤膜系统中，大分子在膜表面的积累产生渗透压和凝胶层；在微滤膜系统中，膜表面会形成不可逆的滤饼。,相关概念,膜污染与恢复 由于悬浮物或可溶性物质沉积在膜的表面、孔隙和孔隙内壁，从而造成膜通量降低的过程称为膜污染。 国际纯粹和应用化学协会(International U

22、nion of Pureand Applied Chemistry， IUPAC) 膜污染物一般可分四类：溶解固体悬浮固体非生物有机物生物质,膜材料与膜组件,无机膜 无机膜是固体膜的一种，它是由金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等无机材料制成的半透膜。,膜材料与膜组件,无机膜无机膜的类型,*工业用无机多孔分离膜主要由多孔载体、过渡层和活性分离层三层结构组成。,膜材料与膜组件,有机膜 也称聚合物膜（Polymer Membrane）,有机膜的结构特点及主要应用,一种TFC反渗透膜的截面示意图,膜材料与膜组件,有机膜,非均相膜结构示意图,聚合物膜具有制造成本较低、易加工成型等优

23、点而在工业上获得广范应用。近年来，针对各类废水的处理又开发出许多性能优异的聚合物膜。,膜材料与膜组件,有机膜与无机膜材料相比，聚合物膜具有如下一些明显缺点：化学稳定性，特别是耐氯、臭氧及过氧化氢等氧化性物质的能力不如无机膜，各种膜也只能在允许的pH范围内工作；机械强度小于无机膜；易受微生物附着而被污染；工作温度较低，一般醋酸纤维素膜工作温度不允许超过50耐辐照性能较差，多数膜只能在辐照剂量低于105Gy条件下工作。,膜材料与膜组件,膜组件,膜材料与膜组件,板式膜组件,膜材料与膜组件,管式膜组件,膜材料与膜组件,圆筒状膜组件,膜材料与膜组件,中空纤维膜组件,膜分离方法,概述,几种分离方法比较,膜

24、分离方法,传统闭端过滤法 微滤、超滤,由于这类过滤器的构造原因，滤膜孔的极限尺寸为0.1 m。通常过滤器达到压差极限时就要淘汰并更换新的过滤器。,膜分离方法,横向流（错流）过滤法 微滤、超滤及纳滤,这种方法膜的成分可以是聚合物、陶瓷、金属或其它多孔材料。除了用微滤器和超滤器过滤掉悬浮固体外，溶解的成分也可用纳米滤器和反渗透膜去除。,膜分离方法,反渗透过程,广泛用于各类纯水制备，有替代传统蒸发法等核电站低放废水处理趋势；料液中可溶性固体含量不宜过高，达到5%10%渗透压过高，操作困难，能耗大；对可溶性无机固体脱出率95%99.5%，对有机固体脱除率95%97%。,渗透,3.5放射性废液的其它处理

25、方法,泡沫分离技术简介含氚废水处理技术,3.6有机废液处理技术,有机废液管理原则 放射性有机废液的管理不仅需考虑其放射性，还必须考虑其化学毒性和生物毒性，去除（浓缩）放射性物质的同时，还要考虑降低化学毒性及生物毒性对环境的影响。,处理方法有机废液焚烧处理技术有机废液氧化处理技术有机废液生物处理技术有机废液其它处理技术,有机废液焚烧处理技术,定义： 将含高浓度有机物的废液在高温下进行氧化分解，使有机物转化为水、二氧化碳等无害物质。优点：工艺简单，处理成本低，可有效利用废液具有的热量;。减容比高，产生的灰分很容易进行固定化处理处置。缺点：设备投资和维护费用较高；焚烧产生的尾气中含有呋喃、二噁英（d

26、ioxin）等环境管制的产物，公众对该技术的接受度较低。别如山，杨励丹，李季，等. 国内外有机废液的焚烧处理技术J.化工环保.1999,19:148154.李诗媛. 高浓度有机废液在流化床中焚烧处理研究D.哈尔滨工业大学，2006.,有机废液焚烧处理技术,废液焚烧炉炉型：液体喷射焚烧炉回转窑焚烧炉固定床焚烧炉熔渣焚烧炉流化床焚烧炉焚烧工艺：过氧（空气）型控制空气型 见固体废物减容处理技术,有机废液氧化处理技术,定义： 通过化学、电化学和光化学等过程将废液中的有机物转化为CO2和水的处理技术。剩下的含有放射性核素的无机残渣可以采用已有的废水处理方法进行处理。主要方法：1 .酸消化过程2.湿法氧化

27、过程3.电化学氧化过程4.高级氧化过程5.超临界水氧化过程,有机废液氧化处理技术,酸消化过程 利用混合硝酸和硫酸，并在约250 的温度下分解有机物的过程。优点：适于处理范围较宽的有机废液采用常压操作缺点：产生SO2和NO2等高腐蚀性的二次废物，设备腐蚀严重需要设置良好的尾气涤气系统 应用受到限制,有机废液氧化处理技术,湿法氧化过程 在催化剂存在和100的条件下将废液中的有机物质与H2O2反应而分解生成CO2和水的过程。优点：操作温度和压力较低，且氧化反应放出的热量一般情况下足够维持反应所需温度和压力；氧化过程中伴随水的蒸馏或蒸发，放射性核素被浓缩到水中，易于进一步处理。缺点：防止氧化反应过于剧

28、烈，需要对反应条件严格加以控制；反应器材料必须选用耐腐蚀的特种合金。,有机废液氧化处理技术,电化学氧化过程 依赖于电化学过程中产生的强氧化形态OH自由基等组分破坏有机物，最终将其氧化为CO2、CO、水和无机产物。优点：常压操作，适于处理范围较宽的有机废液过程效率很高，在最佳条件下常常接近100缺点：消耗电能电极材料、电解槽等腐蚀与寿命短,有机废液氧化处理技术,高级氧化过程 高级氧化法 ( AOPs ,Advanced Oxidation Processes) 是近20年新兴的有机废水处理技术。 主要有Fenton法、O3/UV法、O3/H2O2法、UV/H2O2法、O3/UV/H2O2法和Ti

29、O2/UV催化氧化法及近年来发展起来的超声波氧化法等。主要特点：产生大量非常活泼的羟基自由基OH，有机物氧化分解较彻底； 是一种物理-化学处理过程，很容易加以控制。,有机废液氧化处理技术,超临界氧化过程 水的临界点为374和22.1MPa，高于此临界点，水成为一种非极性流体，有机物质可以与水完全相溶。 有机物、空气和水的混合物在400600和30 MPa的超临界条件下，发生有机物的自发燃烧。在上述条件下，有机物则几乎全被破坏，分解效率高达99.99%。主要特点：氧化速率很高，物料在反应器内停留时间很短；能有效地将无机物质（如重金属和裂变产物）分离出来；需要在高温高压下操作，对设备和技术的要求很

30、高。,有机废液生物处理技术,定义 是基于微生物对有机物的降解，或者是基于生物材料或生物产物对放射性核素浓集的处理技术。优点: 处理系统具有简单、经济、破坏性小及易被公众所接受。缺点：1)占地面积较大；2) 处理效率较低3)通常需要专一性培养基，故不适于处理混合废物； 4）产生的生物质需要进行后续的处理与处置，如果废物中含有14C或3H，则尾气中的放射性需要特殊管理；5）不适于寒冷地区。,有机废液生物处理技术,放射性核素的浓集放射性核素的浓集可通过多细胞或单细胞微生物（死的或活的）及其产物（酶或结构化合物）的吸附或积累而实现。（1）生物吸附（bio-sorption） 通常采用凋亡生物质进行生物

31、吸附，是一种基于细胞化学组成的吸附性能而被动摄取放射性核素的现象。（2）生物累积（bio-accumulation） 活微生物细胞主动摄取金属离子而使之在细胞内积累浓集的现象。 某些微生物和藻类具有很强的浓集放射性核素的能力，海洋中的贝类生物浓集海水中金属和放射性核素的浓集因子高达1000。,有机废液其它处理技术,蒸馏回收技术作用: 1)回收复用有用的有机溶剂(煤油、TBP) 2)对放射性有机废液进行分馏，降低后续焚烧处理过程的放射性防护等级； 3)分馏后的有机废液分别处理，易于操作管理，降低环境污染及设备腐蚀等。 （Ok/TBP混合物分馏后分别处理）优点：过程简单，操作方便，所采用的设备都是

32、常用设备；且回收的溶剂有复用价值。,有机废液其它处理技术,碱性水解技术作用: 1)分解、破坏难处理有机物通过开环、断裂、脱氯、脱磷、脱硫等反应，降解至小分子，降低生物毒性，易于生物处理 2)将有机物变成酸式盐，使之溶于水，便于后续处理（C4H9O）3PO NaOH （C4H9O）2POONa C4H9OH其中：磷酸二丁酯的钠盐是水溶性的，可实现与煤油（或十二烷）的分离，后者作为轻相可直接从废液中分离回收，其放射性活度较低。,天然存在离子交换材料,多用于地质处置场回填或缓冲材料,人工合成离子交换材料,1.合成有机离子交换剂优点：交换容量高；应用范围广；灵活性强、成本较无机合成材料低；缺点：辐照稳

33、定性和热稳定性差种类苯乙烯-二乙烯苯共聚物在树脂骨架上可以引入磺酸基、胺基、有机螯合试剂等活性集团；苯乙稀-二乙烯苯与有机液体萃取剂混合共聚可得萃淋树脂。酚醛缩聚树脂苯酚、磺化苯酚、间苯二酚等与甲醛缩聚物，对Cs有选择性丙烯酸树脂丙烯酸与甲基丙烯酸共聚物，弱酸性羧基对Sr亲和力较强,人工合成离子交换材料,常见有机离子交换树脂及其交换基团酸碱性,人工合成离子交换材料,2.合成无机离子交换剂合成沸石 沸石的晶体结构是由硅（铝）氧四面体连成三维的格架Si(O/2)4与Al(O/2)4-，格架中有各种大小不同的空穴和通道，具有很大的开放性。碱或碱土金属子和水分子均分布在空穴和通道中，与格架的联系较弱，

34、具有阳离子交换作用。,化学性质及孔径可以控制，有良好高温稳定，但机械强度差；交换容量有限，易受同类离子干扰，适于离子强度较低溶液；对于废液中的Cs、Sr、Th的净化效果较好。,人工合成离子交换材料,2.合成无机离子交换剂钛酸盐和钛酸硅等水合氧化物 钛的水合氧化物对于锕系核素和化合价为2+以上的金属离子有很高的亲和力，特别是对Cs+、Sr2+都有很高选择性。磷酸锆等多价金属酸性盐 ZrO2nH2O+P2O5mH2OxZrO2yP2O5zH2O,酸性较强，等电点pH很小，可作为阳离子交换剂，但溶解度大,可显著改善P2O5的溶解度,弱酸性阳离子交换剂，P/Zr上限为1.672.00，否则溶失严重。,

35、人工合成离子交换材料,2.合成无机离子交换剂磷钼酸铵等杂多酸盐 HmXY12O40nH2O(m=3，4，5) ( 12-杂多酸) 其中: 磷钼酸铵(AMP)对Cs的亲和性最好，交换容量1.0meq/g，其选择性比有机树脂高很多，可进行Cs的选择性分离。 焦磷钼酸锆离子筛具有很好的耐酸性和化学及辐照稳定性，对Cs的选择性也很高。,人工合成离子交换材料,2.合成无机离子交换剂复合离子交换剂3.离子交换膜由高分材料制成的具有选择性透过性薄膜非均相均相,阳离子交换膜CM，阴离子交换膜AM,有机与无机离子交换剂的总体比较,离子交换树脂的结构,骨架,活性基团,酚醛树脂,聚苯乙烯树脂,交联剂,酸性基团,碱性基团,SO3H,COOH,N+R3,NR2,特殊基团,人工合成有机离子交换材料,只有聚苯乙烯树脂在核工业获得广泛应用,凝胶树脂 5nm，大孔球状树脂20100nm，粉末树脂,人工合成有机离子交换材料,树脂的网络骨架,人工合成有机离子交换材料,单柱离子交换工艺,单柱固定床式离子交换示意图,串联柱离子交换工艺,英国BNFL的废水离子交换处理流程（SIXEP）示意图,双柱（复床）离子交换工艺,双柱(复床)工艺示意图,废水先经过阳床可破坏放射性胶体，有利于提高净化效果,混床离子交换工艺,混床工艺示意图（阴阳离子单独再生）,移动床交换工艺,连续逆流（移动床）离子交换器示意图,