本发明属于环保技术领域，涉及一种处理核电厂放射性废液的方法，尤其是涉及一种电化学制备水滑石原位处理核电厂含锶放射性废液的方法。
背景技术：
20世纪50年代核能发展转向和平目的，随着核能技术利用不断发展，放射性废水持续进入环境，严重威胁环境安全和人类健康，因此，研究如何安全、经济和有效地处理处置核废料具有重要意义。
我国通常按放射性水平的高低将放射性废液分为三类，即高水平放射性废液、中水平放射性废液和低水平放射性废液，中低水平放射性废液的危害性相对较小，能在几百年内衰减至安全水平，但产生量巨大，处理工作量繁重。自核能技术发展至今，现阶段应用于中低放废液的处理方法通常有：化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、吸附法、膜分离法等。化学沉淀法处理效果普通，不利于强放射性废水的固液分离，反应过程中影响最终絮凝沉淀的效果及固液分离的因素过多；离子交换法当废液中离子含量较高时，树脂床便很容易被穿透而失效，必须立即更换；蒸发浓缩法不适合处理有挥发性物质以及易起泡沫的废水；并且其热能消耗大，运行成本高；同时需要在设计和运行过程中考虑结垢、腐蚀、爆炸等问题；吸附法由于利用具有多孔的吸附剂，使得吸附能力强，且价格低廉，因此被普遍应用于放射性性废水的吸附处理中；膜分离法对水质要求高，需进行预处理。由此可见，传统的单一的方法在处理放射性废液方面均有其局限性，更加经济有效的处理方法仍需进一步研究。
中国专利cn102336461a公开了一种用水滑石除去水溶液中重金属离子的方法。根据本发明用水滑石除去水溶液中金属离子的方法包括使用水滑石去除水溶液中的金属离子的步骤；所述金属离子为重金属离子或放射性物质离子；所述的金属离子包括汞、铬、铅、砷、镉、锡、铜、锌重金属离子中的一种或多种；所述的放射性物质离子包括铀、钍、镭离子。该专利采用的是共沉淀法合成水滑石，然后再将其投加入待处理废水中进行吸附，而本申请采用的是电化学法原位合成水滑石，其区别在于本申请在待处理废水中原位合成，无需合成后分离干燥后再投加，该操作会影响水滑石的吸附活性，从而影响其对金属离子的吸附效果。电化学法合成水滑石与共沉淀法相比，其优点在于方便快捷易合成，电化学法无需在高温高压的条件下进行合成，甚至能在常温常压下合成，无需配置一定比例的金属盐溶液，水滑石合成所需金属都由金属电极电解进入溶液，并省去了长时间的陈化过程，可高效去除核电厂放射性废液中的放射性锶元素，且可以达到实现沉渣高效固液分离，工艺简单，操作方便，更不易造成二次污染。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电化学制备水滑石原位处理核电厂含锶放射性废液的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
电化学制备水滑石原位处理核电厂含锶放射性废液的方法，采用以下步骤：
(1)配制核电厂放射性模拟废液，加入电解质、硼酸以及锶盐，并搅拌均匀，配制成混合液；
(2)向步骤(1)制得的混合液中加入碱溶液或酸溶液，将混合液的ph调节至5～11，使用双电源进行恒温电解，一个以铝片作为阳极，石墨作为阴极，直流稳压电源作为电源；一个以锌片分别作为阴阳两极，脉冲电源作为电源，并利用倒极变换阴阳极电解合成水滑石，反应结束后再进行恒温搅拌处理；
(3)将步骤(2)电解后的混合液经静置，过滤，进行固液分离，完成对待处理核电厂放射性废液的净化处理，所得沉淀物通过静置沉淀去除。
所述核电厂放射性模拟废液中的放射性元素sr2+浓度为0～20mg/l，b3+浓度为0～3000mg/l，作为优选的实施方式，sr2+浓度为5mg/l，b3+浓度为1000mg/l。
步骤(1)中所述电解质包括nacl/或nano3，所述电解质加入待处理核电厂放射性废液后的浓度为0.05～0.2mol/l，优选采用的浓度为0.05～0.1mol/l，配制放射性模拟废液中所用锶盐为srcl2。
步骤(2)中所述的碱溶液为浓度1～5mol/l的naoh溶液，所述的酸溶液为浓度1～2mol/l的hno3溶液。进行电解时锌电极与铝电极的电流密度之比为1:1～1:4，控制电流密度为30～135ma/cm2，反应温度为30～70℃，反应时间为60～240min，控制转速为400～700r/min。
作为优选的实施方式，以硝酸钠与氯化钠为电解质，硝酸钠浓度0.1mol/l，氯化钠浓度为0.05mol/l，恒温电解合成过程中，电流密度为铝电极电解电流密度为45ma/cm2，反应时间240min，反应温度40℃，转速500r/min，初始ph为11，电极间距2cm(锌电极与铝电级跟石墨电极的距离均为2cm)。当sr2+进水浓度为5mg/l时，出水中sr2+浓度为43μg/l。
步骤(3)采用定性滤纸的自然过滤。
本发明采用的电化学法制备zn-al水滑石，它的本质就是通过电解得到zn2+，al3+，并在阴极持续产生oh-，使溶液保持在一个稳定的碱性环境，从而给水滑石形成一个良好的共沉淀环境，人们将类水滑石(hydrotalcitelikecompounds，htlcs)共沉淀过程分为沉淀、诱导沉淀、复合和晶化缩合等反应阶段，在溶液中由于al(oh)3的溶度积较小，三价金属离子先沉淀，即先生成al(oh)3胶状沉淀，
al(h2o)63++3oh-→al(oh)3↓+6h2o
由于其对oh-的吸附、富集，诱导二价金属离子(zn2+)的沉淀，
al(oh)3+zn(h2o)62++2oh-→al(oh)3·zn(oh)2↓+6h2o
此时ph值要比单一体系zn2+沉淀ph值有较大幅度的下降，当溶液ph值升高到zn2+单独沉淀所需碱度时，大量的zn(oh)2沉淀析出，
zn(h2o)62++2oh-→zn(oh)2↓+6h2o
而对于需要去除的sr2+，当ph值升高到单独沉淀所需碱度时，
sr(h2o)62++2oh-→sr(oh)2↓+6h2o
而得到的复合产物(混合氢氧化物)中相邻羟基间进一步脱水缩合，
zn2+(oh)3·al3+(oh)2→(ho)zn2+-o-al3+(oh)2+h2o
(ho)zn2+-o-al3+(oh)2+2zn2+(oh)2→(ho)zn2+-o-al3+[-o-zn2+(oh)]2+2h2o
(ho)zn2+-o-al3+[-o-zn2+(oh)]2+3h2o→{(ho)zn2+-oh-al3+[-oh-zn2+(oh)]2}3++3oh-
直至所有的阳离子八面体配位基团以共用型桥式羟基形成紧密堆积的网络结构，在放射性核素sr2+的模拟废液中同时电解进zn2+和al3+，与放射性核素sr2+之间形成这种网络结构达到把sr2+嵌入到类水滑石板间。
本发明电化学法原位合成的类水滑石，吸附活性强，可调整反应条件，控制水滑石粒径等利于吸附的环境，增加比表面积，提高其对放射性核素sr2+的吸附反应速率。此外，合成的类水滑石同时具备离子交换和吸附作用，对放射性废水中sr2+的吸附效果具有增强作用，反应结束后因其自身沉淀效果非常显著，不需要离心、过滤等步骤，就可以通过简单、快速、有效地进行固液分离，将吸附完成后的水滑石从溶液体系中分离出来后对其进行固化或再次利用。水滑石的吸附效果完全可以应用在高放、中放、低放废水的应急处理，处理过的水质基本达到直接排放的水平。
与此同时，本发明采用的电化学法，通过电解金属阳极产生所需的所需zn2+，al3+，控制电解条件，完全可以满足合成水滑石所需的金属比例，不需要添加金属盐，避免形成二次污染，得到活性较强的水滑石用于放射性废液中sr2+的去除。
与现有技术相比，本发明采用电化学法原位合成类水滑石，无需传统合成水滑石过程中添加金属盐及严格的添加步骤，省去了高温长时间的陈化过程，甚至能在常温下进行合成，便能原位吸附待处理核电厂含锶废液，同时其良好的沉淀效果固液分离也极其容易，可高效去除核电厂放射性废液中的放射性锶元素。本发明能够解决当今存在大量的中低放废水处理难题，且可以达到实现沉渣高效固液分离，工艺简单，操作方便，更不易造成二次污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
模拟废液水样体积为500ml，反应温度通过恒温水浴槽控制，滴加稀酸、碱液调节ph时通过电动搅拌来混合溶液。
实验步骤为：
1)将氯化锶(srcl2)配成sr2+浓度为50mg/l的溶液，取50ml加入到500ml的容量瓶中，以配置sr2+浓度为5mg/l左右的模拟废液；
2)按计量称量硼酸(h3bo3)、电解质nano3、nacl加入到500ml容量瓶，使溶液中硼酸浓度为1000mg/l；使得nano3浓度为0.05mol/l，nacl浓度为0.1mol/l；
3)将500ml模拟废液转移入600ml容器中，在一定温度的电热恒温水温槽中以60g/l的naoh以及4mol/l的hno3调节溶液ph值至实验设计值；
4)选择实验所需的电极，称量电极反应前质量，电流密度，电极间距及电源，固定电极并且连接电源；调节搅拌速度到实验设计值；
5)反应结束后在室温下冷却静置至上清液完全澄清，过滤，固液分离，取上清液测定sr2+浓度并称量反应后阳极重量，得到阳极溶解量，计算利用率；
6)将所得沉淀用去离子水清洗并在60℃下干燥24h后进行称量。
其中，恒温水浴槽设置的温度是40℃，经酸碱调节的溶液的初始ph为9，铝电极直流电源电流密度为62.5ma/cm2，锌电极脉冲电源电流密度为125ma/cm2，反应时间240min，nano3浓度为0.05mol/l，nacl浓度为0.1mol/l，转速500r/min，电极间距均为2cm。
实验结果为：sr2+浓度237μg/l，沉渣颜色为白色，沉淀效果良好。
实施例2：
实验步骤与实施例1相同，采用的工艺参数与实施例1不同，具体如下：恒温水浴槽设置的温度是40℃，经酸碱调节的溶液的初始ph为9，铝电极直流电源电流密度为45ma/cm2，锌电极直流电源电流密度为135ma/cm2，反应时间120min，nano3浓度为0.05mol/l，nacl浓度为0.1mol/l，转速500r/min，电极间距均为2cm。
实验结果为：sr2+浓度669μg/l，沉渣颜色为白色，沉淀效果良好。
实施例3：
实验步骤与实施例1相同，采用的工艺参数与实施例1不同，具体如下：恒温水浴槽设置的温度是40℃，经酸碱调节的溶液的初始ph为9，铝电极直流电源电流密度为135ma/cm2，锌电极脉冲电源电流密度为135ma/cm2，反应时间120min，nano3浓度为0.05mol/l，nacl浓度为0.1mol/l，转速500r/min，电极间距均为2cm。
实验结果为：sr2+浓度344μg/l，沉渣颜色为白色，沉淀效果良好。
实施例4：
实验步骤与实施例1相同，采用的工艺参数与实施例1不同，具体如下：恒温水浴槽设置的温度是40℃，经酸碱调节的溶液的初始ph为3，铝电极直流电源电流密度为45ma/cm2，锌电极脉冲电源电流密度为135ma/cm2，反应时间240min，nano3浓度为0.05mol/l，nacl浓度为0.1mol/l，转速500r/min，电极间距均为2cm。
实验结果为：sr2+浓度483μg/l，沉渣颜色为白色，沉淀效果良好。
实施例5：
实验步骤与实施例1相同，采用的工艺参数与实施例1不同，具体如下：恒温水浴槽设置的温度是40℃，经酸碱调节的溶液的初始ph为5，铝电极直流电源电流密度为45ma/cm2，锌电极脉冲电源电流密度为135ma/cm2，反应时间240min，nano3浓度为0.05mol/l，nacl浓度为0.1mol/l，转速500r/min，电极间距均为2cm。
实验结果为：sr2+浓度278μg/l，沉渣颜色为白色，沉淀效果良好。
实施例6：
实验步骤与实施例1相同，采用的工艺参数与实施例1不同，具体如下：恒温水浴槽设置的温度是40℃，经酸碱调节的溶液的初始ph为7，铝电极直流电源电流密度为45ma/cm2，锌电极脉冲电源电流密度为135ma/cm2，反应时间240min，nano3浓度为0.05mol/l，nacl浓度为0.1mol/l，转速500r/min，电极间距均为2cm。
实验结果为：sr2+浓度222μg/l，沉渣颜色为白色，沉淀效果良好。
实施例7：
实验步骤与实施例1相同，采用的工艺参数与实施例1不同，具体如下：恒温水浴槽设置的温度是40℃，经酸碱调节的溶液的初始ph为9，铝电极直流电源电流密度为45ma/cm2，锌电极脉冲电源电流密度为135ma/cm2，反应时间240min，nano3浓度为0.05mol/l，nacl浓度为0.1mol/l，转速500r/min，电极间距均为2cm。
实验结果为：sr2+浓度68μg/l，沉渣颜色为白色，沉淀效果良好。
实施例8：
实验步骤与实施例1相同，采用的工艺参数与实施例1不同，具体如下：恒温水浴槽设置的温度是40℃，经酸碱调节的溶液的初始ph为11，铝电极直流电源电流密度为45ma/cm2，锌电极脉冲电源电流密度为135ma/cm2，反应时间240min，nano3浓度为0.05mol/l，nacl浓度为0.1mol/l，转速500r/min，电极间距均为2cm。
实验结果为：sr2+浓度43μg/l，沉渣颜色为白色，沉淀效果良好。
实施例9：
实验步骤与实施例1相同，采用的工艺参数与实施例1不同，具体如下：恒温水浴槽设置的温度是50℃，经酸碱调节的溶液的初始ph为11，铝电极直流电源电流密度为45ma/cm2，锌电极脉冲电源电流密度为135ma/cm2，反应时间240min，nano3浓度为0.05mol/l，nacl浓度为0.1mol/l，转速500r/min，电极间距均为2cm。
实验结果为：sr2+浓度115μg/l，沉渣颜色为白色，沉淀效果良好。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。