淺議放射性廢水膜處理技術研究進展

李洪偉+張丹丹

【摘 要】隨著科技的不斷發(fā)展，核技術應用的日益成熟和廣泛，在這個過程中也產(chǎn)生了許多的放射性廢水，對這些放射性廢水的處理也成為了當今時代一個重要的研究課題。本文作者就各種廢水處理工藝展開研究，闡述了傳統(tǒng)工藝和膜處理技術的應用現(xiàn)狀，并對未來的發(fā)展提出了幾點建議。

【關鍵詞】放射性廢水；膜處理工藝；建議

1 對放射性廢水的傳統(tǒng)處理方法

1.1 化學沉淀法

利用沉淀劑以及放射性廢水中的某些微量放射性核素而產(chǎn)生沉淀反應是化學沉淀法的基本作用原理。對于某些滿意去除的放射性核素也有對應的特殊的化學沉淀劑來處理?；瘜W沉淀法的主要應用對象為含鹽量較高、對凈化的要求不是很高并且體積較大的低放射性廢水。工藝簡單方便并且費用相對較低，這就形成了化學沉淀法的優(yōu)勢所在。

1.2 離子交換法

樹脂在與放射性廢水接觸時，其中的交換離子會自覺與廢水中的某些放射性離子交換，這就構成了離子分離法的原理，在這種方式下，廢水中的放射性核素能夠得到有效的去除，這就達到了凈化廢水的目的。離子交換法適用于溶解性的無極污染物，常用于懸浮物較少、含鹽量低的中低型放射性廢水。采用離子交換法放射性核素的去除率較高，凈化效果較好但是使用的成本較高[1]所以推廣實施起來也較為困難，沒有得到大規(guī)模的工業(yè)化應用。

1.3 蒸發(fā)濃縮法

廢水中的部分放射性核素在加熱過程中會自動被汽化而蒸發(fā)，蒸發(fā)濃縮法就利用了這一原理，對加熱后的放射性廢水進行冷凝，得到含放射性核素較少的廢液，從而實現(xiàn)凈化的目的。蒸發(fā)濃縮法既可用于中高級的放射性廢水，也可以用于低級放射性廢水，擁有較高的靈活性，并且凈化程度高，同時也比較安全。但是它的運行成本也比較好，對熱能的需求量大，一般工業(yè)化生產(chǎn)中不容易滿足它的運行需要。

2 膜處理的概念

2.1 原理

膜處理技術主要是膜分離的原理，利用半透明膜作為分離的間隔，因為物質的物理化學性質不同，當在膜的兩側加以一定的作用力時，物質會產(chǎn)生分離，從而就將放射性廢水中的核素等分離出來，實現(xiàn)對廢水的凈化處理。

2.2 分類

由于膜的孔徑和作用力的大小以及具體用途的差異可分為微濾、超濾、納濾和反滲透工藝等幾項不同的處理工藝。

3 目前主要應用的膜處理技術

3.1 微濾

在放射性廢水的預處理階段，微濾處理的方法應用得比較普遍。微濾膜的孔徑大概在0.1～10μm，范圍較大，不能很好的凈化出放射性核素，所以主要被用來去除放射性廢水中的懸浮物?；蛘呤呛臀降忍幚砉に嚶?lián)合起來使用。隨著微濾處理技術使用的深入，人們逐漸發(fā)現(xiàn)產(chǎn)水通量會隨著跨膜壓差的增加而增加，通量幾乎不受廢水流速的影響。并且在凈化的過程中，懸浮物會造成微濾膜的膜孔堵塞，從而造成膜通量的降低，一般的清洗很難完全恢復通量[2]。

3.2 超濾

超濾膜的孔徑范圍大致在10～100nm，它與微濾相似也是需要壓力作為驅動力的膜處理技術。在放射性廢水的處理中，超濾可以和其他的處理工藝混合配合使用，也可以獨立的使用進行凈化處理。但是由于超濾膜的孔徑范圍較大，一般處理效果不是很理想，所以在應用過程中多和其他技術搭配使用來達到更好的凈化效果。超濾處理工藝在應用中有兩種選擇，一是將廢水中的放射性核素經(jīng)過吸附，絮凝后再進行超濾處理，還有一種則是與反滲透等處理工藝配合，將超濾作為放射性廢水的預處理手段，可以達到更好的效果。在使用超濾處理的過程中，常常由于加入的高分子聚合物導致超濾膜污染，增加了清潔的難度，同時對于不同的放射性核素需要加入相對應的不同的絮凝劑，這也給就給現(xiàn)實的應用過程造成了不便。

3.3 納濾

近年來納濾處理工藝的發(fā)展較快，納濾膜是一種壓力驅動膜，存在于反滲透和超濾膜之間。納米級微孔的分子篩選效應對于中性物質并且不帶電荷的處理相當有用，因此納濾處理工藝主要應用的就是這一效應。而離子與膜之間的靜電作用則能夠幫助納濾處理工藝順利截留鹽離子。在實際情況中，面對含有不同價態(tài)的離子的多元體系，離子穿透膜的穿透比例也不盡相同，這很大程度上是因為膜對不同的離子的截流率是不同的，并且鹽離子的電荷程度也都各不相同，再加上膜對各種離子的選擇各不相同。納濾處理技術的出現(xiàn)填補了反滲透和超濾之間的空白，同時納濾也在放射性廢水的處理和應用方面取得了較大的進展。

3.4 膜蒸餾技術

水蒸氣在自然原理下總是從熱的一方流向冷的一方，當憎水多孔膜兩側含水液體產(chǎn)生溫度差時，就出現(xiàn)了膜蒸餾的反應過程，這就造就了膜蒸餾的驅動力。在這一過程中，憎水多孔膜的一側裝有放射性廢水，當水變成水蒸氣透過多孔膜傳遞到另一側純凈的水中并冷卻成水后，就實現(xiàn)了對放射性廢水的凈化處理。膜蒸餾的處理過程也可以回收利用化工系統(tǒng)的廢熱，因為膜蒸餾在低于放射性廢水沸點的狀況下也可以利用憎水多孔膜實現(xiàn)蒸發(fā)分離的過程。膜蒸餾可以有效的避免由于膜污染導致的膜的持續(xù)使用，并且由于膜蒸餾技術不需要較大的驅動力來操作，膜蒸餾技術的凈化效果較好，方便使用與大范圍的工業(yè)化推廣使用。

3.5 反滲透

因為滲透現(xiàn)象和水擴散的現(xiàn)象是相反的，所以反滲透就是當對高濃度的溶液施加壓力，使溶液通過半透膜向另一側較為稀釋的溶液一側滲透的過程。反滲透的分離原理利用了溶解擴散理論，因為水會被優(yōu)先吸附在膜的表面，再加以一定的驅動壓力，吸附于膜上的水通過了膜，而其他的溶質被截留下來，就實現(xiàn)了對溶液的脫鹽過程，應用于放射性廢水的處理中也是相同的道理[3]。雖然反滲透在膜處理工藝中占有一定的地位，但是在實際應用中發(fā)現(xiàn)，反滲透處理凈化技術還不是很完善，需要搭配廢水預處理技術。因為在預處理過程中，可以去掉大部分的放射性核素，這不僅可以在很大程度上避免反滲透膜帶來的重大污染，也可以達到較好的處理效果增強膜的持續(xù)性使用。

4 放射性廢水處理的發(fā)展建議

4.1 優(yōu)化處理工藝，降低運行成本

不論是傳統(tǒng)的還是新興的放射性廢水處理工藝，在實際的應用過程中，不僅需要嫻熟的操作工藝，處理方法的總體運行成本更是一個重要指標。所以在當下的發(fā)展中，應在不斷降低成本的前提下，優(yōu)化傳統(tǒng)的廢水處理工藝，簡化工作流程，盡可能的做到方便快捷，同時也要提高對放射性廢水的凈化效果，對新興的膜處理技術應加大研究力度，讓膜處理技術更大程度的應用到廢水處理中。

4.2 深化研究膜處理工藝，加強市場推廣使用

雖然目前膜處理的工藝在實驗室已經(jīng)取得較大的成就，國外某些區(qū)域也已經(jīng)開始嘗試使用膜技術處理放射性廢水，但在市場上的應用程度仍然較小，要想實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應用，不僅需要加緊對膜處理技術的研究，更需要強力的市場推廣與經(jīng)濟支持，保證膜處理技術的長期運行。

4.3 多種工藝聯(lián)合使用，達到最佳的凈化效果

許多的處理工藝因為其自身的原理，都有各自的優(yōu)勢和不足，有各自適合應用的范圍和凈化特點，所以如果可以將多種廢水處理工藝聯(lián)合起來使用，不僅可以在某些方面降低運行的成本，更可以發(fā)揮不同工藝的優(yōu)勢達到最佳的處理效果。

4.4 不斷創(chuàng)新發(fā)展，研究新的處理方法

在不斷的優(yōu)化已經(jīng)使用的技術的同時，還應該不斷去創(chuàng)新，研究出更先進、更完善的放射性廢水處理工藝。在發(fā)展中不斷提升凈化效果和降低成本，促進資源的合理利用。

【參考文獻】

[1]方祥洪，馬若霞，任力，華偉，楊彬.膜技術在放射性廢水處理中的應用研究[J].廣州化工，2014，20：17-18+47.

[2]張振濤，張生棟.放射性廢水怎么處理？[J].中國核工業(yè)，2011，04：26-27.

[3]侯若夢，賈瑛.放射性廢水處理技術研究進展[J].環(huán)境工程，2014，S1：57-60+84.

[責任編輯：湯靜]