一种利用磁性铁氧体一步深度净化高浓度有机含铀低放废液的方法

1.本发明属于有机放射性废液处理领域，具体涉及一种利用磁性铁氧体一步深度净化高浓度有机含铀低放废液的方法，主要用于深度净化高浓度有机物废液中的铀，同时去除大部分大分子有机物。


背景技术：

2.在核燃料循环的体系中，会产生多种放射性废液，铀作为目前主要的核燃料，在冶炼、转化、浓缩、燃料元件生产及后处理过程中均会产生不同类型（高有机物、高盐、共存多种阴阳离子等）复杂含铀低放废液。
3.在高温气冷堆燃料元件生产过程中会产生cod和氨氮极高的放射性废液，高cod主要原因是废水中存在大量的四氢糠醇和pva，此种废液目前采用絮凝-过滤-多级吸附组合工艺进行处理，因高浓度有机物在絮凝和活性炭吸附阶段去除效果不佳，导致后续硅胶吸附铀出水不达标，且吸附材料存在易中毒难降解等技术难题。本发明基于铁氧体在形成过程中协同利用有机大分子形成可磁分离、孔隙丰富、比表面积高的网状共聚物，铀可在体系中通过吸附、包裹、共沉淀等方式一定进入共聚沉淀中这一原理，提供一种利用磁性铁氧体一步深度净化高浓度有机含铀低放废液的新方法，有效规避出水不达标、二次废物量大等现实问题。


技术实现要素：

4.针对目前高浓度有机低放废液处理存在的问题，本发明提供一种高效、快速利用磁性铁氧体一步深度净化有机低放废液的方法。
5.本发明的主要原理是：fe
2+-fe
3+
快速吸附大分子有机物，形成聚合物中间态物质，在一定的碱性条件下，fe
2+-fe
3+
有机聚合物（尤其是一些大分子有机物）成核结晶生长，快速沉淀，溶液中的铀伴随沉淀过程被包裹到沉淀物中，最终生成了一种磁性四氧化三铁-有机大分子-铀的密实复合沉淀物。
6.本发明的技术方案是：本发明通过一种有机低放含铀废液的深度净化对有机低放含铀废液进行高效、快速一次性处理。一种利用磁性铁氧体一步深度净化高浓度有机含铀低放废液的方法，其步骤如下：调节反应体系ph至7.5-10.5之间，将一定浓度配比的fe
2+
、fe
3+
加入至复杂有机含铀低放废液中，在室温下进行搅拌一定时间，静置，固液分离后废液中残余铀浓度可降至7μg/l以下（总α＜1bq/l，低于国家排放标准），大分子有机物去除率≥80%，液相中残留总铁ρ(tfe)＜1mg/l。
7.本发明技术与其他处理方法相比，具有如下突出特点：高效快捷、流程简单、成本低廉、操作方便、一步深度净化、固液分离容易（易于自然沉降、亦可磁分离）、在碱性条件下，铁氧体协同废液中的有机大分子深度去除废液中的铀，絮凝后的非放有机废液，可通过高级湿法氧化、生化降解等方法达到对有机物的去除和降解，相应出水cod在降至5%以下之
后，可当做原件制造过程中生产水回用。
附图说明
8.为了更清楚地说明发明的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。如图1、3可见，该沉淀晶型结构与fe3o4标准卡片(jcpds文件)的特征峰吻合，说明该沉淀物具有典型的fe3o4结构，并且结构完整。同时磁性fe-o絮凝体上丰富的含氧和氮官能团（fe-o,
ꢀ‑
oh, c-ooh,
ꢀ‑
nh2）也为铀吸附提供了位点，如图2所示，558、435cm-1
处为fe-o伸缩振动峰，830cm-1
处为n-h伸缩振动峰，3212、1336、1618、1094cm-1
处分别为-oh、c-h、c=c伸缩或弯曲振动峰，这些也是pva的特征官能团，说明pva参与了该磁性铁氧体fe3o4的生成过程。
9.图1为本发明处理高浓度有机含铀低放废液的流程图。
10.图2为残渣在60℃下烘24h后的扫描电镜图。
11.图3为残渣在60℃下烘24h后的红外分析图。
12.图4为残渣在60℃下烘24h后的xrd图。
具体实施方式
13.为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合本发明的实施例，对本发明进一步详细说明。
14.实施例1。
15.取5l真实有机低放废液（主要含有u、pva、四氢糠醇、尿素、氨水等，其中铀浓度为24.4 mg/l，cod 17.3g/l，硝酸铵 5.0 g/l，ph=10.22）于5l烧杯中，向废液中加入10 mmol/l fe
2+
和35 mmol/l fe
3+
，用10cm搅拌桨在200 rpm/min的转速下搅拌10min，静置1h后用普通滤纸进行固液分离，利用微量铀分析仪测试残余铀浓度，处理后铀浓度为1.01 μg/l，铀去除率＞99.99%，出水远低于国家排放标准。
16.实施例2。
17.取1l有机低放废液（实验室配置模拟废水，主要含有100 mg/l u、8 g/l pva，ph=6.28， cod 1273 mg/l）于烧杯中，向废液中加入10 mmol/l fe
2+
和35 mmol/l fe
3+
，将120 mmol/l naoh溶解于10 ml去离子水中，用3cm磁力搅拌子在600 rpm/min的转速下一边搅拌一边逐滴加入naoh溶液，加完后继续搅拌10 min，静置1h后用普通滤纸进行固液分离，利用微量铀分析仪测量剩余溶液的铀浓度。结果表明其对铀的去除率为99.8%，cod的去除率为81%。表明铁氧体工艺可有效协同废液中的pva等有机大分子深度去除铀。
18.实施例3。
19.取100ml有机低放废液（实验室配置模拟废水，主要含有100 mg/l u、8 g/l pva，7.7ml/l 四氢糠醇， cod 22600 mg/l，硝酸铵 5.0 g/l，ph=4.27）于烧杯中，向废液中加入10mmol/l fe
2+
和35mmol/l fe
3+
，将120 mmol/l naoh溶解于5ml去离子水中，用2 cm磁力搅拌子在600 rpm/min的转速下一边搅拌一边逐滴加入naoh溶液，加完后继续搅拌10 min，静置30 min后用普通滤纸进行固液分离，溶液中剩余铀和铁的浓度分别为0.03 mg/l和0.66 mg/l。结果表明有机低放废液经铁氧体工艺处理后出水铀达标的同时，不会在液相中残余过量的铁，带来二次污染。
20.实施例4。
21.取5l真实有机低放废液（主要含有u、pva、四氢糠醇、尿素、氨水等，其中铀浓度为70.0 mg/l，cod=18.9 g/l，硝酸铵 5.0 g/l，ph=9.88，nh
4+-n=39200 mg/l）于烧杯中，向废液中加入10 mmol/l fe
2+
和35 mmol/l fe
3+
，用10cm搅拌桨在200 rpm/min的转速下搅拌10min，静置20min后用普通滤纸进行固液分离，利用微量铀分析仪测量剩余溶液的铀浓度。结果表明处理后铀浓度为1.78 μg/l，表明此方法在最佳ph范围内不用额外加碱，可有效减少残渣总量，并且工艺不受复杂组分、小分子有机物的影响，在高氨氮高cod的条件下，仍对有机废水中的铀有深度净化的效果，出水可一次性达到国家排放标准。