放射性废水必须达到严格的排放标准。处理放射性废水有多种方法,包括化学沉淀法、沉降法、离子交换法、热蒸发、生物学方法和膜分离等。从核燃料循环的前段(如采矿阶段),到后段放射性废物的安全处置,膜分离都显示出巨大的应用潜力。膜分离技术是依据物质分子尺度的大小,借助膜的选择渗透作用,在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中双组分或多组分溶质和溶剂进行分离的方法。目前,国内外用到的膜技术主要有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、膜蒸馏(MD)、反渗透(RO)、支撑液膜(SLM)等。本文主要介绍了这几种膜分离方法在放射性废水处理中的应用。
膜技术处理放射性废水
1、、微滤法微滤又称为“微孔过滤”,是以静压差为推动力,利用膜的“筛分”作用进行物系分离的膜过程。微滤膜具有整齐、均匀的多孔结构,在静压差的作用下,小于膜孔的粒子通过膜,大于膜孔的粒子则被截留在膜的表面上,从而实现分离。
2、超滤法超滤主要是以筛孔作用为主的薄膜过滤,在一定压力下,尺寸小于膜孔的小分子物质或溶剂可自由通过膜,而大分子物质被截留,从而实现分离净化。
3、、纳滤法纳滤是以压差为推动力,截留水中纳米级颗粒物的一种膜分离技术。其技术原理类似于机械筛分,但纳滤膜本身带有电荷,这是其在很低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。纳滤膜可在高温、酸、碱等苛性条件下运行,运行压力低,膜通量高。
4、 反渗透反渗透是根据溶液的吸附扩散原理,以压差为主要推动力的膜过程。在浓溶液一侧施加一外加压力(通常1000~10000kPa),当此压力大于溶液的渗透压时,就会迫使浓溶液中的溶剂反向透过孔径为0.1~1nm 的非对称膜流向稀溶液一侧。反渗透过程主要用于低分子量组分的浓缩、水溶液中溶解的盐类的脱除等,其分离示意图如图1所示。
5、 膜蒸馏膜蒸馏是基于原料液中各组分相对挥发度的差异而实现分离的,传输的推动力是透膜分压差,其特点是在常压和低于溶液沸点下进行,热侧溶液可以在较低的温度(如40~50℃)下操作,因而可以使用低温热源或废热。其分离过程如图2所示,热侧溶液中易挥发组分在热溶液-膜界面蒸发,蒸汽通过膜的微孔传输,在冷侧冷凝成液相,对不挥发组分和不能透过膜的大分子的截留率达100%。
6、、支撑液膜液膜是以分隔与其互不相溶的液体的一个介质相,它是被分隔两相液体之间的“传质桥梁”,通过不同溶质在液膜中的溶解度和扩散系数的差异,实现溶质之间的分离。按构型和操作方式的不同,液膜主要可以分为乳状液膜和支撑液膜。支撑液膜法是将液膜吸附在多孔支撑体的微孔之中,料液相和反萃相被阻隔在液膜的两侧,待分离组分由料液相通过支撑液膜向反萃相传递。