一种用于放射性废水深度处理的活化剂及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于废水处理领域，具体涉及一种用于放射性废水深度处理的活化剂及其应用。
【背景技术】
[0002]放射性废水中的放射性核素离子在极低的质量浓度条件下即可达到很高的放射性活度水平，例如，当放射性废水中含有I μ g/L的Co-60时，由此产生的放射性活度将达到4.18X107 Bq/L的水平。而环境排放标准或者饮用水标准中对放射性活度水平的要求非常严格，例如中华人民共和国国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定，生活饮用水中总β放射性的限值为I Bq/L，因此就需要保证其中的放射性核素离子处于痕量浓度水平。
[0003]放射性核素是一种特殊的无机盐，因此放射性废水的处理属于一种脱盐过程。主要的放射性废水处理过程，包括蒸发、离子交换、反渗透、连续电除盐等，本质上都是脱盐过程。
[0004]在民用领域，比较精细的脱盐过程所产生的纯水为高纯水，高纯水的纯度通常以其电阻率来表示，25°C条件下，高纯水的极限电阻率为18.2 ΜΩ.cmo在电阻率高达16~18ΜΩ.cm的高纯水中，水中离子的含量仍旧可能达到yg/L的级别。
[0005]当放射性废水经过蒸发、离子交换、反渗透、连续电除盐等工艺处理后，其中的含盐量和放射性水平都降到了比较低的水平，要进一步降低其放射性水平存在非常大的难度。其原因是:经过上述工艺处理后，水中放射性核素离子的质量浓度在10_4~10_3 ng/L的水平上，放射性活度在几十到几百Bq/L的水平上。由于此时水中无机盐的含量很低，在μ g/L或者更低的水平上，液态水中以离子为核心的水合离子层的厚度增加，水中的放射性核素离子被大量的水分子包围形成水合离子，这种水合离子电性弱、水分子层厚，不易被处理工艺所捕获。
[0006]在脱盐工艺中，为了获得纯度更高的高纯水，必须通过多级工艺不断脱除水中的盐分以期获得无机盐含量更低、水纯度更高的高纯水。与此相反，本发明的创新之处在于，为了使放射性水中含量极低的核素离子能够被处理工艺所捕获，在进行进一步的精处理之前向水中加入了一定量的无机盐离子，这些不同种类的无机盐离子以特定的浓度存在于水中时，能够将水合分子层的厚度降至最低，从而大大增加核素离子被处理工艺捕获的几率。
[0007]在脱盐的过程中为了获得更高的脱盐效率而向水中增加盐的浓度，这一创新性的思维以前未见报道。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种用于放射性废水深度处理的活化剂及其应用。
[0009]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是: 一种用于放射性废水深度处理的活化剂，所述活化剂由电阻率大于0.5 ΜΩ._的纯水与不同种类的无机盐配制而成，活化剂中含有离子Ca2+、Na+、Sr2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+和K +，阴离子种类不限，活化剂原液浓度与投加剂量相关，保证在活化剂加入放射性废水中并混合均匀后，放射性废水中含有的离子浓度如下:
Ca2+:0.1 ?0.2mg/L ；
Na+:0.2 ?0.3mg/L ；
Sr2+: 8 ?9mg/L ；
Zn2+: 18 ?20mg/L ；
Mg2+:0.2 ?0.25mg/L ；
Fe2+:0.04 ?0.05mg/L ；
K+: 100 ?150mg/L。
[0010]加入所述活化剂的混合均匀后的放射性废水中阳离子的总含量大于0.1 mg/L，小于等于10 mg/L O
[0011]加入所述活化剂的混合均匀后的放射性废水中阳离子总含量优选大于0.6 mg/L且小于等于1.0 mg/L ο
[0012]所述活化剂的应用，所述应用步骤如下:
第一步，利用电阻率大于0.5 ΜΩ._的高纯水和不同种类的无机盐配制活化剂，活化剂中含有离子Ca2+、Na+、Sr2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+和K +，其浓度范围如下，
Ca2+:0.01 ?I g/L ；
Na+:0.02 ?1.5 g/L ；
Sr2+:0.8 ?45 mg/L ；
Zn2+: 1.8 ?100 mg/L ；
Mg2+:0.02 ?1.25 g/L ；
Fe2+:4 ?250 mg/L ；
K+: 10 ?750 mg/L ；
活化剂中的阴离子种类不限；
第二步，在需要进行深度处理的放射性废水中按照一定的比例投加所述活化剂，要利用本发明对放射性废水进行处理，待处理的放射性废水的电阻率应大于0.5 ΜΩ.αιι，所述活化剂的投加比例，即活化剂与放射性废水的体积比，为0.02%~1%，活化剂的投加比例与其原始浓度相配合，保证在活化剂加入放射性废水中并混合均匀后，放射性废水中含有的离子浓度如下:
Ca2+:0.1 ?0.2mg/L ；
Na+:0.2 ?0.3mg/L ；
Sr2+: 8 ?9mg/L ；
Zn2+: 18 ?20mg/L ；
Mg2+:0.2 ?0.25mg/L ；
Fe2+:0.04 ?0.05mg/L ；
K+: 100 ?150mg/L ；
混合均匀后的放射性废水中阳离子的总含量大于0.1 mg/L，小于等于10 mg/L，优选，混合均匀后的放射性废水中阳离子总含量大于0.6 mg/L且小于等于1.0 mg/L ;
第三步，将上述投加了活化剂的放射性废水利用连续电除盐装置及其处理方法进行处理；
第四步，放射性废水经过第三步处理后产生两股液流，净化水的放射性水平达到天然本底放射性水平，浓水则返回前续工艺进行再处理。
[0013]所述的连续电除盐装置在专利申请ZL200920093102.1中有相关介绍，本申请技术方案与其联合使用。
[0014]有益效果
将某放射性废水经两级反渗透+连续电除盐工艺处理后，总β为1.22 Bq/L，在废水中加入本发明的一种活化剂，利用我方ZL200920093102.1发明的一种连续电除盐装置进行处理，淡水出水中总β放射性活度水平达到2.73X 10_2 Bq/L，低于当地自来水的总β本底水平 3.23X1(T2 Bq/L。
[0015]利用本发明所提供的活化剂和方法进行深度处理后，可以将放射性废水处理到天然本底放射性水平。
【具体实施方式】
[0016]实施例1:
某放射性废水经两级反渗透+连续电除盐工艺处理后，总β为1.22 Bq/L。为了进一步降低其放射性活度，利用电阻率为10 ΜΩ.cm的高纯水和Ca(NO3)2、NaNO3, Sr (NO3)2、Zn (NO3) 2、Mg (NO3)2.Fe (NO3)2.KNO3配制活化剂，活化剂中阳离子的浓度如下:
Ca2+:0.1 g/L ；
Na+:0.2 g/L ；
Sr2+: 8 mg/L ；
Zn2+: 18 mg/L ；
Mg2、200 mg/L ；
Fe2+:40 mg/L ；
K+: 100 mg/L ；
将该活化剂以1:1000的比例(活化剂与放射性废水的体积比)投加到放射性废水中，混合均匀后，利用ZL200920093102.1所述的连续电除盐装置进行处理，处理后淡水出水中总β放射性活度水平达到2.73X 10_2 Bq/L，低于当地自来水的总β本底水平3.23X 10_2Bq/Lo
[0017]实施例2:
某放射性废水经蒸发工艺处理后，总β为19.7 Bq/L。为了进一步降低其放射性活度，利用电阻率为 10 M Ω.cm 的高纯水和 Ca (NO3) 2、NaCl、Sr(N03)2、ZnCl2、Mg (NO3) 2、Fe (NO3) 2、KCl配制活化剂，活化剂中阳离子的浓度如下:
Ca2+:1 g/L ；
Na+:1.5 g/L ；
Sr2+:45 mg/L ；
Zn2+: 100 mg/L ； Mg2+: 1.2 g/L ；
Fe2+:250 mg/L ；
K+:750 mg/L ；
将该活化剂以1:200的比例(活化剂与放射性废水的体积比)投加到放射性废水中，混合均匀后，利用ZL200920093102.1所述的连续电除盐装置进行处理，处理后淡水出水中总β放射性活度水平达到4.56X 10_2 Bq/L，低于当地自来水的总β本底水平7.28X 10_2 Bq/L0
[0018]作为对比，经蒸发处理后的放射性废水利用离子交换工艺进行处理，处理后出水中总β放射性活度水平为3.28 Bq/L，远远高于本发明所提供的方法所达到的效果。
[0019]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。
【主权项】
1.一种用于放射性废水深度处理的活化剂，其特征在于:所述活化剂由电阻率大于0.5 ΜΩ.cm的纯水与不同种类的无机盐配制而成，活化剂中含有离子Ca2+、Na+、Sr2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+和K +，阴离子种类不限，活化剂原液浓度与投加剂量相关，保证在活化剂加入放射性废水中并混合均匀后，放射性废水中含有的离子浓度如下:Ca2+:0.1 ?0.2mg/L ；Na+:0.2 ?0.3mg/L ；Sr2+: 8 ?9mg/L ；Zn2+: 18 ?20mg/L ；Mg2+:0.2 ?0.25mg/L ；Fe2+:0.04 ?0.05mg/L ；K+: 100 ?150mg/L。2.根据权利要求1所述的活化剂，其特征在于:加入所述活化剂的混合均匀后的放射性废水中阳离子的总含量大于0.1 mg/L，小于等于10 mg/Lo3.根据权利要求2所述的活化剂，其特征在于:加入所述活化剂的混合均匀后的放射性废水中阳离子总含量优选大于0.6 mg/L且小于等于1.0 mg/Lo4.权利要求1所述活化剂的应用，其特征在于，所述应用步骤如下: 第一步，利用电阻率大于0.5 ΜΩ 的高纯水和不同种类的无机盐配制活化剂，活化剂中含有离子Ca2+、Na+、Sr2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+和K +，其浓度范围如下，Ca2+:0.01 ?I g/L ；Na+:0.02 ?1.5 g/L ；Sr2+:0.8 ?45 mg/L ；Zn2+: 1.8 ?100 mg/L ；Mg2+:0.02 ?1.25 g/L ；Fe2+:4 ?250 mg/L ；K+: 10 ?750 mg/L ； 活化剂中的阴离子种类不限； 第二步，在需要进行深度处理的放射性废水中按照一定的比例投加所述活化剂，要利用本发明对放射性废水进行处理，待处理的放射性废水的电阻率应大于0.5 ΜΩ.αιι，所述活化剂的投加比例，即活化剂与放射性废水的体积比，为0.02%~1%，活化剂的投加比例与其原始浓度相配合，保证在活化剂加入放射性废水中并混合均匀后，放射性废水中含有的离子浓度如下:Ca2+:0.1 ?0.2mg/L ；Na+:0.2 ?0.3mg/L ；Sr2+: 8 ?9mg/L ；Zn2+: 18 ?20mg/L ；Mg2+:0.2 ?0.25mg/L ；Fe2+:0.04 ?0.05mg/L ；K+: 100 ?150mg/L ； 混合均匀后的放射性废水中阳离子的总含量大于0.1 mg/L，小于等于10 mg/L，优选，混合均匀后的放射性废水中阳离子总含量大于0.6 mg/L且小于等于1.0 mg/L ; 第三步，将上述投加了活化剂的放射性废水利用连续电除盐装置及其处理方法进行处理； 第四步，放射性废水经过第三步处理后产生两股液流，净化水的放射性水平达到天然本底放射性水平，浓水则返回前续工艺进行再处理。
【专利摘要】本发明公开了一种用于放射性废水深度处理的活化剂及其应用，该活化剂及其使用方法主要用于放射性废水的深度处理，对于含有极少量离子态放射性核素的放射性废水，利用本发明所提供的活化剂和方法进行深度处理后，可以将放射性废水处理到天然本底放射性水平。
【IPC分类】G21F9/06
【公开号】CN104966539
【申请号】CN201510271705
【发明人】李福志, 赵璇, 张猛
【申请人】清华大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月26日