[實(shí)用新型]一種吸附鈾的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821758403.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209143754U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張秀芳;吳明華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海潔晟環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): C02F1/28
• 分類號(hào): C02F1/28;C02F1/44;C02F103/08;C02F101/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本實(shí)用新型提供了一種吸附鈾的裝置，所述裝置包括至少一個(gè)依次設(shè)置的吸附單元，所述吸附單元包括依次設(shè)置的海水導(dǎo)流層、吸附膜面保護(hù)層、吸附層；本實(shí)用新型提供的吸附鈾的裝置，應(yīng)用于海水提鈾時(shí)，可單次吸附金屬鈾大于6mg/g，能夠經(jīng)受海水沖擊、溫度變化和海中藻類及其他的污染，尤其是能夠經(jīng)受住大海水浪的沖擊，循環(huán)重復(fù)使用上百次仍具有良好的性能；本實(shí)用新型所提供的吸附鈾的裝置，節(jié)能價(jià)廉，耐酸堿耐海水侵蝕，在保護(hù)吸附材料的效率及技術(shù)上領(lǐng)先于傳統(tǒng)的如水泵方式、潮汐方式等技術(shù)，具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于分離設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種吸附鈾的裝置。

背景技術(shù)

鈾資源是核能事業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性原材料。根據(jù)規(guī)劃，到2020年我國(guó)運(yùn)行核電裝機(jī)容量將達(dá)到5800萬(wàn)千瓦，在建核電裝機(jī)容量為3000萬(wàn)千瓦。由此，2020年當(dāng)年我國(guó)核電發(fā)電需天然鈾11500噸，當(dāng)年需要消耗鈾資源16400噸。我國(guó)已探明鈾礦儲(chǔ)量約為10萬(wàn)噸，但這些鈾礦資源的開(kāi)采相對(duì)低效。據(jù)彭博統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)鈾產(chǎn)量為1500噸，遠(yuǎn)低于需求。根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，全球鈾礦資源儲(chǔ)量為1238萬(wàn)噸，已探明547萬(wàn)噸，近來(lái)我國(guó)已被視為鈾礦現(xiàn)貨市場(chǎng)上的主要買(mǎi)家。

海水中含有豐富的鈾。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，海水中約含45億噸鈾，是陸地儲(chǔ)量的1000余倍，是潛在的天然鈾資源寶庫(kù)。海水提鈾是從海水中提取原子能工業(yè)鈾原料的技術(shù)。如果我們能從海水中把它們提取出來(lái)為核電廠發(fā)電的話，足夠全世界用上一萬(wàn)年。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，全世界的研究人員都在嘗試從海洋里提取鈾，但是成功者寥寥。因?yàn)楹Ｋ械拟櫤繀s非常低(～3.3μg/L)，這也使得提鈾成為極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)。從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，日本、美國(guó)、法國(guó)等國(guó)家從事海水提鈾的研究和試驗(yàn)，一般采用三種方法：吸附法，生物富集法，起泡分離法。近年，海水提鈾報(bào)道較多的是英國(guó)和德國(guó)，其他國(guó)家相關(guān)報(bào)道較少。相比日本和美國(guó)，歐洲海水提鈾研究相對(duì)落后。

我國(guó)對(duì)海水提鈾的研究工作始于20世紀(jì)60年代，到80年代初海水提鈾技術(shù)已有了一定的基礎(chǔ)和水平，但由于一些原因中斷。近年來(lái)，海水提鈾的研究有了進(jìn)一步的進(jìn)展，國(guó)家海洋局第三研究所、中科院上海應(yīng)用物理研究所、核工業(yè)北京化工研究院和中國(guó)海洋大學(xué)等機(jī)構(gòu)都在開(kāi)展海水提鈾的研究，絕大部分研究還是集中在提鈾材料的研發(fā)上。但迄今我國(guó)尚未建立海水提鈾工廠。

海水鈾吸附法的核心技術(shù)在于吸附裝置和吸附劑。吸附裝置應(yīng)能與大量海水相接觸且節(jié)能價(jià)廉，現(xiàn)有的裝置主要有：水泵方式；海浪方式：潮汐方式：波力方式：膜方式。膜方式就是把海水提鈾和現(xiàn)有的膜技術(shù)相結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)出合適于海水中安全吸附鈾的裝置。

目前，不管是日本的技術(shù)還是美國(guó)的工藝，在海水提鈾中，他們?cè)趯?shí)際天然海水環(huán)境下，吸附劑的吸附容量還達(dá)不到6克鈾/每千克吸附劑，由于吸附劑的使用不同，其重復(fù)利用的能力不強(qiáng)，距商業(yè)利用還有一段距離。而我國(guó)是鈾礦資源不甚豐富的一個(gè)國(guó)家，據(jù)如今我國(guó)向國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)陸續(xù)提供的一批鈾礦田的儲(chǔ)量推算，我國(guó)鈾礦探明儲(chǔ)量居世界第10位之后，不能適應(yīng)發(fā)展核電的長(zhǎng)遠(yuǎn)需要。

海水中的鈾濃度很低(3～4ppb)，且有共存離子的競(jìng)爭(zhēng)。因此，海水提鈾是難度大、周期長(zhǎng)、綜合性強(qiáng)、涉及面廣的探索性研究課題。研究海水提鈾不僅可為開(kāi)發(fā)新的鈾資源提供理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)，而且也可豐富海洋化學(xué)、界面化學(xué)、低濃物理化學(xué)以及海洋化工和環(huán)境科學(xué)的內(nèi)容，同時(shí)對(duì)原子能工業(yè)和其他工業(yè)的三廢處置也將提供技術(shù)參考資料。

CN107475798A公開(kāi)了一種用于海水提鈾的納米纖維材料的制備方法，包括以下步驟：將聚丙烯腈偕胺肟化處理后得到偕胺肟化聚丙烯腈；利用壓縮氣流將偕胺肟化聚丙烯腈溶液吹拉為納米纖維，后用接收裝置收集；偕胺肟化聚丙烯腈的溶液濃度為5wt％-20wt％。此方法條件溫和、過(guò)程簡(jiǎn)便、成本低廉，克服了先制備聚丙烯腈纖維再胺肟化改性所導(dǎo)致的纖維嚴(yán)重收縮、脆斷等問(wèn)題，克服了熔噴工藝中復(fù)雜的高溫熔融加熱組件及其高能耗缺陷，但是此方法的吸附效率仍不高，需要進(jìn)一步提升。