左天明，左魏銘，李金蓮

活性炭吸附法處理含鈾放射性廢水

左天明，左魏銘，李金蓮

（四川省核工業(yè)輻射測(cè)試防護(hù)院，成都 610503）

研究了活性炭吸附法處理含鈾放射性廢水的最佳條件。試驗(yàn)結(jié)果表明，活性炭具有良好的除鈾效果，在所選擇的條件下，活性炭吸附法對(duì)鈾的去除率≥96%，同時(shí)對(duì)重金屬鉻、鎘、鉛、銅也有一定的吸附作用。用活性炭吸附法除鈾，方法簡(jiǎn)單，除鈾率高，特別適合實(shí)驗(yàn)室含鈾廢水的處理。

活性碳；吸附；鈾；廢水處理

實(shí)驗(yàn)室對(duì)含鈾物質(zhì)分析過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，以及鈾礦石浸出試驗(yàn)中的廢液，都含有較高的鈾。根據(jù)放射保護(hù)和環(huán)境保護(hù)規(guī)程，鈾在露天水源中的限制濃度為0.05mg/L，如果這些廢液不經(jīng)過(guò)處理直接排入露天水源或農(nóng)田，將會(huì)污染周?chē)h(huán)境，給農(nóng)業(yè)和漁業(yè)帶來(lái)?yè)p失，給人體健康帶來(lái)嚴(yán)重影響[1]，因此，實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的含鈾廢水在排放前必須經(jīng)過(guò)處理。目前已開(kāi)發(fā)應(yīng)用的含鈾廢水的處理方法很多,主要有化學(xué)沉淀法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法、電解法和膜處理法等[2～3],本文介紹的是活性炭吸附法?；钚蕴康谋砻娣e巨大，有很高的物理吸附和化學(xué)吸附功能，因此活性炭吸附法被廣泛應(yīng)用在廢水處理中，而且具有效率高，效果好等特點(diǎn)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器和試劑

MUA型激光熒光微量鈾分析儀，北京羽綸科技有限責(zé)任公司；

JB-2型恒溫磁力攪拌器，上海雷磁新涇儀器有限公司；

PHS-3C型pH計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

活性炭：100g活性炭用500mL2%鹽酸浸漬過(guò)夜，過(guò)濾，用水洗至pH5～6，在70℃下烘干，備用。

鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱(chēng)取1.1792g八氧化三鈾基準(zhǔn)，置于100mL燒杯中。加10mL鹽酸（比重1.19），3mL過(guò)氧化氫（30%），兩滴硝酸（比重1.42）蓋上表面皿，放置3分鐘并經(jīng)常搖動(dòng)，待劇烈反應(yīng)停止后，于砂浴上加熱至完全溶解，取下，稍冷，轉(zhuǎn)入1 000mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，此溶液1mL含1mg鈾。準(zhǔn)確移取上述溶液50mL，置于500mL容量瓶中，加1mL鹽酸（比重1.19），用水稀釋至刻度，搖勻。此溶液濃度1mL含0.1mg鈾。

1.2試驗(yàn)方法

取20mL鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液（100mg/L）100mL燒杯中，調(diào)節(jié)pH值為6.0，加入一定量經(jīng)過(guò)處理的活性炭，在25℃溫度下，控制攪拌速度為100r/min，攪拌8分鐘，沉降30分鐘后，過(guò)濾，定容，用MUA型激光熒光微量鈾分析儀測(cè)量濾液中鈾含量。

圖1　活性炭用量與鈾去除率的關(guān)系

2　結(jié)果與討論

2.1活性炭的用量對(duì)鈾去除率的影響

取20mL含鈾為100mg/L的溶液幾份，調(diào)節(jié)pH值為6.0，分別加入0.1～2.0g活性炭，在25℃溫度下，攪拌8分鐘，沉降30分鐘后，過(guò)濾，定容，測(cè)量濾液中鈾含量，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知，活性炭的用量在0.1～0.5g之間時(shí)，隨著活性炭用量的增加，鈾去除率也明顯增大，而0.5g以后，鈾去除率基本保持不變，所以本實(shí)驗(yàn)選擇活性炭的用量為0.5g。

2.2pH值對(duì)鈾去除率的影響

按照1.2試驗(yàn)方法，固定活性炭的用量為0.5g，測(cè)量pH2～10之間，活性炭對(duì)鈾的吸附，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2　pH值與鈾去除率的關(guān)系

圖3　溫度與鈾去除率的關(guān)系

根據(jù)圖2可知，pH值對(duì)活性炭的影響很大，活性炭在pH4～8之間有較大的吸附量，其中pH5.5～6.5吸附量最大，本實(shí)驗(yàn)選擇pH6.0。

2.3溫度對(duì)鈾去除率的影響

吸附反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，因此溫度低有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行。按照1.2試驗(yàn)方法，改變?nèi)芤旱臏囟龋M(jìn)行條件試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。

從圖3可看出，隨著溫度的升高，活性炭對(duì)鈾的吸附只有稍許的降低，可見(jiàn)溫度對(duì)吸附的影響不顯著。這是因?yàn)槲椒磻?yīng)的吸附熱（活性炭吸附單位質(zhì)量的吸附質(zhì)放出的總熱量）越大，溫度對(duì)吸附的影響就越大，而活性炭在液相吸附時(shí)吸附熱較小，所以溶液溫度對(duì)鈾去除率的影響也小。本試驗(yàn)選擇在室溫（25℃）下進(jìn)行。

2.4攪拌時(shí)間對(duì)鈾去除率的影響

按照1.2試驗(yàn)方法，固定活性炭的用量為0.5g，改變攪拌時(shí)間，沉降30分鐘，觀察其對(duì)鈾去除率的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4　攪拌時(shí)間與鈾去除率的關(guān)系

圖5　沉降時(shí)間與鈾去除率的關(guān)系

試驗(yàn)結(jié)果表明，攪拌時(shí)間對(duì)鈾去除率的影響比較大，這是因?yàn)椋簲嚢枋够钚蕴颗c溶液的接觸面增大，有利于活性炭的吸附，從而提高鈾的去除率。在5～10min鈾去除率已達(dá)到最高，在延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，去除率提高并不明顯，反而增加處理成本，這就要求攪拌時(shí)間盡量少些，鑒于上述原因，本實(shí)驗(yàn)選擇攪拌時(shí)間為8min。

2.5 沉降時(shí)間對(duì)鈾去除率的影響

按照1.2試驗(yàn)方法，固定活性炭的用量為0.5g，攪拌時(shí)間為8min，改變沉降時(shí)間，，觀察其對(duì)鈾去除率的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可知，沉降30min后，鈾的去除率基本達(dá)到最大。故本實(shí)驗(yàn)選擇沉降時(shí)間為30min。

2.6對(duì)其他金屬離子的吸附及共存離子的影響

在固定試驗(yàn)條件下（調(diào)節(jié)pH值為6.0，加入0.5g活性炭，在25℃溫度下，攪拌8分鐘，沉降30分鐘），活性炭對(duì)Pd2+、Cd2+、Cu2+、Cr6+、Th的最大吸附容量分別可達(dá)到50.27mg/g、34.71mg/g、55.38mg/g、61.32mg/g、92.38mg/g。

在固定試驗(yàn)條件下，測(cè)定100mg/L鈾標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)相對(duì)誤差為±5%時(shí)，當(dāng)共存的Cl－(＜30g/L)、SO42－(＜15g/L)、PO43－(＜0.3g/L)、CO32－(＜0.12g/L)對(duì)測(cè)定結(jié)果無(wú)影響。

3　結(jié)論

1）采用活性炭為吸附劑，對(duì)實(shí)驗(yàn)室含鈾廢水中的鈾進(jìn)行吸附去除，整個(gè)操作過(guò)程簡(jiǎn)便，且除鈾率高，在最佳吸附條件（調(diào)節(jié)pH值為6.0，加入0.5g活性炭，在25℃溫度下，攪拌8分鐘，沉降30分鐘）下，對(duì)鈾的去除率可到96%以上，處理后的含鈾廢水可達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)活性炭也吸附除去廢水中的重金屬和其他放射性元素，如：鉛、鎘、銅、鉻、釷等。

2）含鈾廢水的初始pH值是影響活性炭吸附功能的最主要因素。在進(jìn)行吸附之前，最好控制廢液pH5.5～6.5。

3）活性炭處理含鈾廢水工藝簡(jiǎn)單，吸附容量大，鈾去除率高，非常適合處理實(shí)驗(yàn)室中水量比較小、放射性比活度比較高的廢水。由于生產(chǎn)成本比較高，廢水量非常大時(shí)不太適合用此方法來(lái)處理。

[1] 羅明標(biāo)，劉淑娟，余亨華．氫氧化鎂處理含鈾放射性廢水的研究[J]．水處理技術(shù)，2002，28（5）:274．

[2] 高廷耀，顧國(guó)維．水污染控制工程下冊(cè)（第二版）[M]．北京：高等教育出版社，1999.

[3] 魏廣芝，徐樂(lè)昌．低濃度含鈾廢水的處理技術(shù)及其研究進(jìn)展[J]．鈾礦冶，2007，26（2）：90．

Treatment of U-Bearing Wastewater by Active Carbon Adsorption

ZUO Tian-ming ZUO Wei-ming LI Jin-lian
（Sichuan Radiation Detection & Protection Institute of Nuclear Industry， ?Chengdu610503）

This paper deals with the optimal conditions for treatment of uranium in radioactive wastewater by the activated carbon adsorption. The test results show that the active carbon adsorption has good effects to remove uranium in wastewater. In optimal conditions， active carbon adsorption can remove more than 96% of uranium in wastewater. Active carbon adsorption can remove cadmium， lead and copper. This method is simple and high efficient to remove uranium， especially uranium in laboratory wastewater.

active carbon adsorption； uranium； wastewater treatment

P619.14

A

1006-0995（2015）03-0473-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.037

2014-10-11

左天明(1979-)，男，湖南邵東人，工程師，主要從事巖礦分析工作