淺議放射性廢水膜處理技術(shù)研究進(jìn)展

趙大鵬 韓一丹 馮春曉

摘 要：現(xiàn)階段，我國科學(xué)技術(shù)正在持續(xù)發(fā)展，核技術(shù)的應(yīng)用也不斷的成熟，并得到推廣，而在核技術(shù)應(yīng)用推廣的過程中會(huì)產(chǎn)生較多的放射性廢水，這類廢水對(duì)人們的生活以及生存環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅，所以對(duì)放射性廢水進(jìn)行有效處理是人們當(dāng)前面臨的重要課題。本文主要對(duì)各種放射性廢水的處理工藝技術(shù)進(jìn)行探討，并對(duì)傳統(tǒng)處理工藝技術(shù)以及膜處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，針對(duì)未來的發(fā)展趨勢(shì)提出了一些意見和建議。

關(guān)鍵詞：放射性廢水;膜處理技術(shù);進(jìn)展

放射性廢水依據(jù)放射性濃度可分為高水平放射性廢液以及低水平放射性廢水。而國際原子能機(jī)構(gòu)以放射性濃度水平為依據(jù)，將放射性廢水劃分為五類，但無論將放射性廢水做何分類，均應(yīng)該按照兩個(gè)基本原則對(duì)其進(jìn)行處理：①對(duì)于極低水平的放射性廢水，可將其排入水域之中，經(jīng)稀釋以及擴(kuò)散的方式使之達(dá)到無害水平;②將放射性廢水與人們生活環(huán)境之間長期隔離，使放射性廢水自然衰變，此方法均適用于各種程度的放射性廢水之中。但放射性廢水一旦出現(xiàn)泄漏，將會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，并且會(huì)嚴(yán)重影響到人們的生活，因此，需要對(duì)放射性廢水采取有效的處理技術(shù)。膜處理技術(shù)便是對(duì)放射性廢水實(shí)現(xiàn)有效處理的一種分離技術(shù)，為了進(jìn)一步對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究，本文將闡述對(duì)放射性廢水膜處理技術(shù)的研究進(jìn)展，從而為實(shí)際放射性廢水處理提供方法和依據(jù)。

1 放射性廢水的傳統(tǒng)處理工藝技術(shù)

1.1 化學(xué)沉淀法

這種處理方法主要是通過沉淀劑與放射性廢水之中存在的一些微量放射性核素相結(jié)合后，形成沉淀反應(yīng)。比較常見的沉淀劑包括鋁鹽、鐵鹽、高錳酸鹽、磷酸鹽、蘇打、石灰等，而對(duì)于釕、銫、碘等難除放射性核算則需要采用特殊化學(xué)沉淀劑，例如，放射性核素銫可用亞鐵氰化銅、亞鐵氰化鐵、亞鐵氰化鎳等沉淀劑，放射性核素釕可用仲高碘酸鉛、硫化亞鐵等，放射性核素碘可用硝酸銀與磺化鈉反應(yīng)，形成碘化銀沉淀?；瘜W(xué)沉淀法偏重于體積較大、低凈化要求、較高含鹽量的一類低放射性廢水。

1.2 蒸發(fā)濃縮法

放射性廢水之中存在部分核素在加熱后會(huì)自動(dòng)汽化蒸發(fā)，蒸發(fā)濃縮法便是對(duì)此原理進(jìn)行了應(yīng)用，將放射性廢水加熱然后冷凝，從而得到放射性核素含量較少的廢液，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)凈化，這種方法可普遍應(yīng)用于高中低級(jí)別的放射性廢水之中，靈活性比較高，且具有較高的凈化程度和安全性，但此法操作成本較高，需要較大的熱能。

1.3 離子交換法

當(dāng)放射性廢水與樹脂相互接觸的情況下，其中形成的交換離子會(huì)主動(dòng)同廢水之中的放射性離子發(fā)生交換，從而形成離子交換法，采用此法可有效去除廢水中的發(fā)射性核素，使廢水達(dá)到凈化的目的，此法適用于溶解性無機(jī)污染物，也適用于低含鹽量、少懸浮物的低級(jí)放射性廢水之中。這種方法對(duì)廢水中的放射性核素去除率比較高，有著較好的凈化效果，但使用成本相對(duì)較高，故推廣應(yīng)用比較困難。

2 放射性廢水膜處理技術(shù)的應(yīng)用

膜處理技術(shù)的應(yīng)用原理主要是膜分離原理，這種處理技術(shù)是通過半透明膜當(dāng)做分離間隔，由于物質(zhì)的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)不同，當(dāng)膜兩側(cè)受到一定作用力的情況下，物質(zhì)便會(huì)出現(xiàn)分離，從而使放射性廢水之中含有的核素成功的分離出來，最終使廢水實(shí)現(xiàn)凈化。從目前放射性廢水對(duì)膜處理技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的現(xiàn)狀來看，主要的膜處理技術(shù)包括微濾、納濾、超濾以及反滲透等處理工藝技術(shù)，以下將對(duì)放射性廢水膜處理技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行研究。

2.1 微濾技術(shù)

在對(duì)放射性廢水進(jìn)行預(yù)處理過程中，微濾處理的應(yīng)用非常普遍，微濾處理所使用的微濾膜孔徑一般在0.1～10μm之間，其范圍比較大，無法有效的將放射性核素凈化，微濾技術(shù)的應(yīng)用目的在于將放射性廢水之中的懸浮物進(jìn)行濾除，個(gè)別情況下還可以與吸附等處理技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用。伴隨微濾技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)跨膜壓差不斷增加時(shí)，產(chǎn)水通量也會(huì)不斷增加，通量一般不會(huì)受廢水流速的變化而受到影響。且在廢水凈化時(shí)，懸浮物會(huì)導(dǎo)致微濾膜?？锥氯M(jìn)而造成膜通量降低，采取常規(guī)清洗的方法很難將通量完全恢復(fù)。

2.2 超濾技術(shù)

超濾膜孔徑一般在10～100nm，其同微濾原理比較相似，主要是通過壓力這一驅(qū)動(dòng)力來完成過濾的一項(xiàng)膜處理技術(shù)。在對(duì)放射性廢水進(jìn)行處理時(shí)，超濾技術(shù)能夠同其他處理技術(shù)之間相互協(xié)同應(yīng)用，也能夠單獨(dú)應(yīng)用來完成凈化處理。但因超濾膜孔徑相對(duì)較大，在對(duì)放射性廢水處理時(shí)，產(chǎn)生處理效果并不是特別理想，故在對(duì)超濾技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，通常與其他技術(shù)配合應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)處理效果的提升。超濾技術(shù)在應(yīng)用的過程中面臨兩種選擇：①將放射性廢水之中的放射性核素吸附，通過絮凝之后再實(shí)施超濾技術(shù)進(jìn)行處理;②將超濾技術(shù)與反滲透技術(shù)配合應(yīng)用，并將超濾技術(shù)應(yīng)用于放射性廢水的預(yù)處理操作之中，從而能夠提升應(yīng)用效果。在應(yīng)用超濾技術(shù)時(shí)，通常因加入高分子聚合物造成超濾膜受到污染，繼而導(dǎo)致清潔難度上升，與此同時(shí)，針對(duì)不同放射性核素還應(yīng)加入相應(yīng)絮凝劑，導(dǎo)致超濾技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中會(huì)產(chǎn)生諸多不便。

2.3 反滲透技術(shù)

由于滲透現(xiàn)象以及水?dāng)U散現(xiàn)象處于相反狀態(tài)，故反滲透便是對(duì)高濃度溶液施壓導(dǎo)致溶液經(jīng)半透膜向稀釋溶液一側(cè)滲透的過程。反滲透分離原理主要在于溶解擴(kuò)散理論，由于水優(yōu)先吸附于膜表面，同時(shí)施加驅(qū)動(dòng)壓（下轉(zhuǎn)第101頁）（上接第99頁）力，吸附于膜表面上的水便會(huì)透過膜，而其他溶質(zhì)便會(huì)在截留于膜上，從而實(shí)現(xiàn)溶液脫鹽，此技術(shù)應(yīng)用于放射性廢水處理也是一樣的原理。雖然在反滲透技術(shù)在膜處理技術(shù)中占有重要的地位，但在實(shí)際應(yīng)用之中也存在一定的不完善表現(xiàn)，故需要與預(yù)處理技術(shù)相配合，主要是由于預(yù)處理技術(shù)應(yīng)用過程中，能夠?qū)⒋蠖鄶?shù)放射性核素去除，從而使反滲透膜受到的污染減輕，還可以增強(qiáng)處理效果，保證反滲透膜的持續(xù)使用。

2.4 納濾技術(shù)

近些年來，納濾技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展均比較迅速，納濾膜屬于壓力驅(qū)動(dòng)膜，主要出于超濾膜及反滲透之間。納米級(jí)微孔分子篩選效應(yīng)能夠很好的應(yīng)用于不帶電荷的中性物質(zhì)篩除處理，所以納濾工藝技術(shù)便通過這一效應(yīng)廣泛應(yīng)用。而離子和膜之間形成的靜電作用則可有助于納濾工藝技術(shù)將鹽離子有效截留。而事實(shí)上，對(duì)于含有各種價(jià)態(tài)的離子所形成的多元體系而言，離子穿透膜具備不同的穿透比例，且鹽離子電荷程度存在差異，同時(shí)膜在選擇各種離子時(shí)均不相同。納濾技術(shù)的應(yīng)用，有效的彌補(bǔ)了超濾和反滲透之間的空白，并且納濾技術(shù)在放射性廢水處理之中也不斷得到應(yīng)用和推廣。

2.5 膜蒸餾技術(shù)

水蒸氣在自然條件下會(huì)從熱的一方向冷的一方流動(dòng)，當(dāng)憎水多孔膜兩側(cè)的含水液存在溫差的情況下，便會(huì)產(chǎn)生膜蒸餾反應(yīng)，這便為膜蒸餾技術(shù)的應(yīng)用提供了重要的驅(qū)動(dòng)力。在此過程中，憎水多孔膜在一側(cè)裝帶放射性廢水，當(dāng)水逐漸形成水蒸氣的情況下，會(huì)通過多孔膜向另一側(cè)純凈水方向傳遞，當(dāng)傳遞至純凈水之中，并且通過冷卻形成水之后，便實(shí)現(xiàn)放射性廢水凈化處理。膜蒸餾處理也可對(duì)化工系統(tǒng)之中形成的廢熱加以利用，這是由于膜蒸餾比廢水沸點(diǎn)低，在這種狀況下，可通過憎水多孔膜完成蒸發(fā)分離。膜蒸餾技術(shù)的應(yīng)用能夠有效避免膜污染，從而促進(jìn)膜持續(xù)性應(yīng)用，且膜蒸餾技術(shù)無需較大驅(qū)動(dòng)力，凈化效果也比較好，在應(yīng)用過程中也比較方便，因此，膜蒸餾技術(shù)比較適合工廠化推廣應(yīng)用。

3 針對(duì)放射性廢水膜處理技術(shù)發(fā)展的建議

從上述內(nèi)容中可以了解到，各項(xiàng)膜處理技術(shù)在應(yīng)用的過程中，既存在優(yōu)勢(shì)，又存在劣勢(shì)，因此，在各項(xiàng)膜處理技術(shù)應(yīng)用時(shí)，還應(yīng)該做到如下幾點(diǎn)：①應(yīng)該重視膜處理技術(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行成本的降低，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益;②在對(duì)膜處理技術(shù)應(yīng)用的研究方面應(yīng)該加強(qiáng)，并在市場中將此類技術(shù)不斷的推廣和應(yīng)用;③根據(jù)各項(xiàng)膜處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，可以將各項(xiàng)膜處理技術(shù)進(jìn)行配合應(yīng)用，從而使放射性廢水凈化處理的有效性提升。總而言之，膜處理技術(shù)是放射性廢水處理的有效技術(shù)方法，應(yīng)該對(duì)此類技術(shù)推廣應(yīng)用。

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