卷烟烟灰除铀吸附剂及处理低浓度含铀废水的方法与流程

本发明涉及铀矿冶金技术领域，特别是一种卷烟烟灰除铀吸附剂及采用卷烟烟灰除铀吸附剂来去除低浓度含铀废水中铀的方法。

背景技术：

核技术的发展给社会带来巨大经济效益和社会效益的同时，也产生了放射性废物，若铀矿冶生产中的低浓度含铀废水直接进入水体，将对人体健康和生态环境构成严重危害，如何高效的处理含铀废水并回收铀成为亟待解决的核环境问题。

目前，对含铀废水铀的处理方法主要有化学沉淀、离子交换法、膜分离法和吸附法等。化学沉淀法设备简单、费用低、效率高，但反应产生的聚合物还需进一步处理；离子交换法去除效果好，但价格昂贵，交换容量有限；膜分离法操作简单，能耗低，但对原水的水质要求高，常需与其他水处理技术联用；而吸附法因处理效率高，而且能实现铀的回收而备受关注。

在卷烟生产过程中，会产生大量的废弃烟灰，目前对卷烟生产过程中产生的废弃烟灰一般都是做垃圾处理，焚烧或填埋，不仅对环境造成一定的污染，也造成了资源的浪费。

烟灰表面含有丰富的可与金属离子发生反应的官能团，有较强的吸附能力。采用卷烟生产中产生的烟灰作为除铀吸附剂去除低浓度含铀废水中铀具有成本低、选择性好、处理效率高等优点。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种卷烟烟灰除铀吸附剂及采用卷烟烟灰除铀吸附剂来去除低浓度含铀废水中铀的方法。

本发明的技术方案是：卷烟烟灰除铀吸附剂，所述卷烟烟灰除铀吸附剂由卷烟生产中产生的废弃烟灰经洗涤干燥之后获得，其具体操作步骤如下：

将卷烟生产中产生的废弃烟灰收集后用水清洗干净，放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为50℃～70℃，干燥时间为20h～30h，再将干燥后的烟灰过60目筛，得到粒径小于60目的烟灰粉末，然后将烟灰粉末用水洗涤干净，在50℃～70℃温度下真空干燥8h～12 h，获得卷烟烟灰除铀吸附剂。

本发明还提供了一种采用卷烟烟灰除铀吸附剂去除低浓度含铀废水中铀的方法，含铀废水中铀的浓度为10g～40g/m³，pH值为2～8，其具体操作步骤如下：

将含铀废水的pH值调节为4～6，然后加入卷烟烟灰除铀吸附剂进行吸附，卷烟烟灰除铀吸附剂的加入量为1g～7g/m³，吸附温度为10℃～50℃，吸附采用恒温水浴振荡器振荡吸附，吸附振荡时间为10min～140min。

当卷烟烟灰除铀吸附剂吸附饱和后，采用盐酸或硝酸作为解析吸附剂，将卷烟烟灰除铀吸附剂中的铀解析出来，然后用蒸馏水反复洗涤至中性，干燥后重复使用。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

本发明采用由卷烟生产中产生的废弃烟灰经洗涤干燥之后做除铀吸附剂来去除低浓度含铀废水中铀，二次污染少、处理成本低、吸附剂易再生利用，并能够回收铀。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

附图1为不同pH值的含铀废水对吸附量及去除率的影响曲线图；

附图2为不同吸附剂投入量对吸附量及去除率的影响曲线图；

附图3为不同浓度的含铀废水对吸附量及去除率的影响曲线图；

附图4为不同吸附时间对铀吸附量及去除率的影响曲线图；

附图5为不同吸附温度对对铀吸附量及去除率的影响曲线图。

具体实施方式

实施例一、卷烟烟灰除铀吸附剂，所述卷烟烟灰除铀吸附剂由卷烟生产中产生的废弃烟灰经洗涤干燥之后获得，其具体操作步骤如下：

将卷烟生产中产生的废弃烟灰收集后用水清洗干净，放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为50℃，干燥时间为30h，再将干燥后的烟灰过60目筛，得到粒径小于60目的烟灰粉末，然后将烟灰粉末用水洗涤干净，在50℃温度下真空干燥12 h，获得卷烟烟灰除铀吸附剂。

实施例二、卷烟烟灰除铀吸附剂，所述卷烟烟灰除铀吸附剂由卷烟生产中产生的废弃烟灰经洗涤干燥之后获得，其具体操作步骤如下：

将卷烟生产中产生的废弃烟灰收集后用水清洗干净，放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为25h，再将干燥后的烟灰过60目筛，得到粒径小于60目的烟灰粉末，然后将烟灰粉末用水洗涤干净，在60℃温度下真空干燥10 h，获得卷烟烟灰除铀吸附剂。

实施例三、卷烟烟灰除铀吸附剂，所述卷烟烟灰除铀吸附剂由卷烟生产中产生的废弃烟灰经洗涤干燥之后获得，其具体操作步骤如下：

将卷烟生产中产生的废弃烟灰收集后用水清洗干净，放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为20h，再将干燥后的烟灰过60目筛，得到粒径小于60目的烟灰粉末，然后将烟灰粉末用水洗涤干净，在70℃温度下真空干燥8h，获得卷烟烟灰除铀吸附剂。

实施例四、采用卷烟烟灰除铀吸附剂去除低浓度含铀废水中铀的方法，含铀废水中铀的浓度为10g～40g/m³，pH值为2～8，其具体操作步骤如下：

将含铀废水的pH值调节为4，然后加入卷烟烟灰除铀吸附剂进行吸附，卷烟烟灰除铀吸附剂的加入量为7g/m³，吸附温度为50℃，吸附采用恒温水浴振荡器振荡吸附，吸附振荡时间为140min。

当卷烟烟灰除铀吸附剂吸附饱和后，采用盐酸或硝酸作为解析吸附剂，将卷烟烟灰除铀吸附剂中的铀解析出来，然后用蒸馏水反复洗涤至中性，干燥后重复使用。

实施例五、采用卷烟烟灰除铀吸附剂去除低浓度含铀废水中铀的方法，含铀废水中铀的浓度为10g～40g/m³，pH值为2～8，其具体操作步骤如下：

将含铀废水的pH值调节为5，然后加入卷烟烟灰除铀吸附剂进行吸附，卷烟烟灰除铀吸附剂的加入量为4g/m³，吸附温度为30℃，吸附采用恒温水浴振荡器振荡吸附，吸附振荡时间为100min。

当卷烟烟灰除铀吸附剂吸附饱和后，采用盐酸或硝酸作为解析吸附剂，将卷烟烟灰除铀吸附剂中的铀解析出来，然后用蒸馏水反复洗涤至中性，干燥后重复使用。

实施例六、采用卷烟烟灰除铀吸附剂去除低浓度含铀废水中铀的方法，含铀废水中铀的浓度为10g～40g/m³，pH值为2～8，其具体操作步骤如下：

将含铀废水的pH值调节为6，然后加入卷烟烟灰除铀吸附剂进行吸附，卷烟烟灰除铀吸附剂的加入量为1g/m³，吸附温度为10℃，吸附采用恒温水浴振荡器振荡吸附，吸附振荡时间为10min。

当卷烟烟灰除铀吸附剂吸附饱和后，采用盐酸或硝酸作为解析吸附剂，将卷烟烟灰除铀吸附剂中的铀解析出来，然后用蒸馏水反复洗涤至中性，干燥后重复使用。

对处理后的含铀废水进行检测，检测包括：

A.对不同pH值的含铀废水进行检测：铀初始浓度为 20 mg/L，吸附剂的投加量为4 g/L， pH值分别为2、3、4、5、6、7、8，吸附温度为30℃，以200r/min的速率恒温振荡吸附100min，过滤，取上清液，使用分光光度计测定含铀废水中残余的铀浓度。结果表明，铀的去除率分别为43.5%、71%、87.4%、94.2%、93.1%、92.4%、91.3%。

附图1为不同pH值的含铀废水对吸附量及去除率的影响曲线图，其中，R为去除率曲线，Q为吸附量曲线，由附图1可以看出，当pH值为5时，铀的去除率和吸附量均达到最大值，随后随着pH值的增大，铀的去除率和吸附量反而降低。

B.对不同吸附剂投入量的含铀废水进行检测：铀初始浓度为20mg/L，吸附温度为30℃，pH值为5，吸附剂投加量分别为1 g/L、2 g/L、3 g/L、4 g/L、5 g/L、6 g/L、7 g/L，以200r/min的速率恒温振荡吸附100min，过滤，取上清液，使用分光光度计测定含铀废水中残余的铀浓度。结果表明，铀的去除率分别为42.6%、68.6%、84.4%、93.2%、94.4%、95%、95.2%。

附图2为不同吸附剂投入量对吸附量及去除率的影响曲线图，其中，R为去除率曲线，Q为吸附量曲线，由附图 2 可以看出，吸附剂投加量为 1 g/L 时，铀吸附量最大，但铀去除率较低。随着吸附剂投加量的增加，铀的去除率逐渐上升，吸附量逐渐降低。

C.对不同浓度的含铀废水进行检测：吸附温度为 30℃， pH 值为 5，吸附剂投加量为4 g/L，含铀废水中的铀浓度分别为5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L、35 mg/L、40 mg/L，以200r/min的速率恒温振荡吸附100min，过滤，取上清液，使用分光光度计测定含铀废水中残余的铀浓度。结果表明，铀的去除率分别为97.4%、96.1%、94.5%、93%、84.6%、72%、62.5%、55.4%。

附图3为不同浓度的含铀废水对吸附量及去除率的影响曲线图，其中，R为去除率曲线，Q为吸附量曲线，由附图3可见，随着铀初始质量浓度的提高，铀的去除率呈下降趋势，吸附量却逐渐增大。

D.对不同吸附时间的含铀废水进行检测：铀初始浓度为20mg/L，吸附温度为 30℃， pH 值为 5，吸附剂投加量为4 g/L，吸附时间分别为10min、20min、30min、60min、80min、100min、120min、140min，以200r/min的速率恒温振荡吸附，过滤，取上清液，使用分光光度计测定含铀废水中残余的铀浓度。结果表明，铀的去除率分别为68.8%、76%、80.6%、88.2%、91.6%、94.6%、94.8%、95%。

附图4为不同吸附时间对铀吸附量及去除率的影响曲线图，其中，R为去除率曲线，Q为吸附量曲线，由附图4 可知，0～20min内是一个快速的吸附过程，吸附剂对铀的去除率和吸附量都快速增大，随着吸附时间的延长，去除率与吸附量逐渐增大但增速减小，100 min 后反应基本达到平衡，去除率趋于平衡。

E. 对不同吸附温度的含铀废水进行检测：铀初始浓度为20mg/L，pH 值为 5，吸附剂投加量为4 g/L，温度分别为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃，以200r/min的速率恒温振荡吸附100min，过滤，取上清液，使用分光光度计测定含铀废水中残余的铀浓度。结果表明，铀的去除率分别为73.5%、79.8%、85.8%、90.7%、94.1%、94.8%、95.3%、96%。

附图5为不同吸附温度对铀吸附量及去除率的影响曲线图，其中，R为去除率曲线，Q为吸附量曲线，由附图5可知铀的去除率与吸附量随吸附温度的升高逐渐增大，吸附温度低于 30 ℃，去除率与吸附量上升较快。当吸附温度在30 ℃～50 ℃时，铀的去除率和吸附量增速放缓，且其变化都不大，这说明升高吸附温度有利于吸附剂对铀的吸附。

通过对处理后的含铀废水进行检测，吸附剂对铀的去除率与含铀废水的pH值、浓度、吸附时间、吸附剂用量及吸附温度有关，当pH值为5、浓度为25 mg/L、吸附时间为100 min、吸附剂用量为4 g/L及吸附温度为30℃时吸附效果最好。