[發明專利]一種老化改性零價鐵快速去除水中鈾的方法

有效

• 申請號: 202110243037.7
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113060780B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 梁麗萍;吳倩;奚芬芬;譚為綬;孟旭;王斌
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: C02F1/00
• 分類號: C02F1/00;C02F1/70;C02F1/52;C02F101/20
• 代理公司: 成都領航高智知識產權代理有限公司 51285
• 代理人: 王斌

本發明通過對零價鐵進行硫化改性后，在水中老化來提高零價鐵的活性，提供一種老化改性零價鐵快速去除水中鈾(Ⅵ)的方法，該方法不但能夠提高零價鐵活性，克服零價鐵表面鈍化膜帶來的問題，同時提高零價鐵在水中的穩定性和目標污染物的選擇性，從而實現快速去除水中鈾(Ⅵ)。與現有技術比較，操作簡單、快速便捷，反應過程易控。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，涉及一種廢水處理方法，具體涉及一種老化改性零價鐵處理含鈾(Ⅵ)廢水的方法。

背景技術

全球能源短缺的壓力之下，世界各國都對新能源項目的研發投入巨資，而通過大規模發展核能來獲得能源是世界各國應對能源危機的有效手段。大規模發展核能必然會產生了大量的含鈾放射性廢水，對自然環境造成了較大威脅。由于鈾是一種兼具放射性和化學毒性的重金屬元素，長期暴露在含鈾的環境中，容易造成人的肝、腎等功能損傷，甚至會造成死亡。同時鈾及其化合物能通過各種途徑進入水體內部，極難排出體外，這些鈾元素將在人體內形成長期放射性內照射，對人體健康造成巨大危害。

水中鈾元素以3種價態存在：U(0)、U(Ⅳ)和U(Ⅵ)，其中U(0)和U(Ⅳ)不易遷移，對水環境影響較小；而U(Ⅵ)可以與水中多種離子配位，遷移性較大，對環境影響較大。目前，處理含鈾廢水的方法主要有化學(混凝)沉淀、離子交換、微生物等方法，都能取得較好的污染控制效果。但每種處理方法都有各自的缺點，比如成本較高、去除效能不佳、操作復雜、存在二次污染的風險，有的甚至無法達標排放，抑或產生難以處置的放射性污泥，所以僅僅使用某種單一的處理方法很難得到較好的處理效果。而零價鐵價格低廉，反應活性高，不產生二次污染，受到許多科研工作者的青睞。盡管零價鐵技術已得到比較廣泛的應用，但是其在實際應用中也存在一定的局限性，比如零價鐵在生產制造過程中表面會生成一層鈍化膜，這層鈍化膜會阻礙零價鐵和污染物的直接接觸，降低零價鐵的反應活性。并且零價鐵在反應過程中生成的腐蝕產物，如鐵氧化物/氫氧化物，如Fe₂O₃，Fe₃O₄，FeOOH和Fe(OH)₃等，會在其表面逐漸積聚，其反應活性會隨著表面腐蝕產物的積累而逐漸降低，此外有些污染物也會對零價鐵產生鈍化作用。

為了提高零價鐵反應活性和有效緩解零價鐵的鈍化，國內外學者通過對零價鐵進行預處理、研制納米鐵、金屬改性和負載改性，以及弱磁場等方法改進。盡管這些方法能夠在一定程度上提高零價鐵的活性，但是其在實際應用上仍存在著成本高、操作復雜、潛在的生態毒性等方面的缺陷。

發明內容

為了解決上述背景技術中提出的問題，本發明通過對零價鐵進行硫化改性后，在水中老化來提高零價鐵的活性，提供一種老化改性零價鐵快速去除水中鈾(Ⅵ)的方法，該方法不但能夠提高零價鐵活性以及克服零價鐵表面鈍化膜帶來的問題，同時提高零價鐵在水中的穩定性和目標污染物的選擇性，從而實現快速去除水中U(Ⅵ)。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種老化改性零價鐵快速去除水中鈾(U(Ⅵ))的方法，包括以下步驟：

S1：改性：在惰性氣體氛下，將硫酸亞鐵固體粉末加入至攪拌的蒸餾水中，隨后加入粒徑為微米級零價鐵顆粒，攪拌過程中，逐滴滴入硫化鈉溶液，滴加完成后，攪拌反應1～3h，真空抽濾，低溫干燥得到改性零價鐵，其中，硫酸亞鐵、硫化鈉與微米零價鐵顆粒的摩爾比例為1：1：9～50；

S2：老化：將改性后零價鐵放置于非密閉的裝有蒸餾水的容器中靜置老化，得到老化改性零價鐵溶液；

S3：除鈾：將所述老化改性零價鐵溶液加入含鈾廢水中反應除鈾；其中，含鈾廢水的pH＝3～8。

現有技術改性零價鐵在老化后會降低廢水處理的效果，而本發明采用微米級別的零價鐵進行改性后，再對改性后零價鐵在非密閉蒸餾水的容器進行靜置老化，反而能夠提高除鈾的效果。