申请日2013.04.23
公开(公告)日2013.07.10
IPC分类号C02F1/28; C22B60/02; C22B7/00; C02F9/10
摘要
本发明提供了一种含铀废水中铀的回收方法，该方法通过对废水除氨与高分子有机物的前处理、层析柱吸附铀、酸溶液淋洗以及沉淀等步骤实现了废水中铀的回收富集，该方法回收效率高、成本低、不产生二次废液，整个工艺流程紧凑，适用于多种含铀废液的处理，具有很高的应用价值。
权利要求书
1.一种含铀废水中铀的回收方法，该方法包括如下步骤：
(1)调节废水pH值至6.0-9.0;
(2)将调节pH值后的废水进行柱层析分离吸附，检测层析柱流 出液中的铀浓度，直至流出液中铀浓度高于0.05mg/L。
(3)用酸溶液对层析柱进行淋洗，检测流出的淋洗液中的铀浓 度，当流出的淋洗液中铀浓度在1g/L以上时，为淋洗合格液;当铀浓 度小于1g/L、大于0.05mg/L时，为淋洗贫液，将该淋洗贫液重复进 行步骤(2)中的柱层析分离操作;当铀浓度在0.05mg/L以下时，水 洗层析柱至pH为中性，层析柱重复循环使用;
(4)将上一步的淋洗合格液混合，调节pH值至11以上，静置， 沉淀，分离，获得固体含铀粗品。
2.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤(4)中固 液分离得到的液体重复进行步骤(2)中的柱层析分离操作。
3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤(1)中 或步骤(4)中使用浓度大于10mol/L的氨水，或者使用NaOH或KOH 的溶液或固体调节溶液的pH值。
4.根据权利要求3所述的回收方法，其特征在于，所述步骤(1) 中使用4-10mol/L的NaOH溶液，或者所述步骤(4)中使用3-5mol/L 的NaOH溶液，调节对应溶液的pH值。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的回收方法，其特征在于，步 骤(1)中调节废液pH值至7.5-8.5。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的回收方法，其特征在于，所 述层析柱的填料为活性炭、硅胶、钛系吸附剂或铁系吸附剂。
7.根据权利要求6所述的回收方法，其特征在于，所述吸附剂的 粒度为20-200目，比表面积为100-600m2/g。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的回收方法，其特征在于，所 述步骤(3)中酸溶液为硝酸、盐酸、醋酸或磷酸溶液。
9.根据权利要求8所述的回收方法，其特征在于，所述硝酸溶液 浓度为0.5-2mol/L。
10.根据权利要求9所述的回收方法，其特征在于，所述硝酸溶 液浓度为0.5-1mol/L。
说明书
一种含铀废水中铀的回收方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，具体地说，涉及一种含铀废水中 铀的回收方法。
背景技术
高温气冷堆核燃料元件陶瓷UO2核芯颗粒生产采用溶胶-凝胶法， 所用胶凝介质主要为氨水，工艺过程包括溶解、制胶、分散、陈化、 洗涤、干燥等步骤。首先，以分析纯的硝酸加热溶解U3O8固体粉末制 备硝酸铀酰水溶液，与多种添加剂按一定配方和工序配制成含一定铀 浓度的胶体，其中添加剂包括兼具络合剂和缓冲剂作用的尿素、粘接 剂聚乙烯醇、交联剂四氢糠醇等有机物;然后，胶液经压力式振动喷 嘴分散成均匀胶滴，滴液经氨气区后进入氨水柱中逐渐固化成凝胶 球;所得凝胶球在氨水中陈化，再用稀氨水洗涤凝胶球，以除去其中 硝酸铵;最后，通过真空干燥去除其中的水分得到干燥凝胶球。因此， 在生产过程中会产生大量的含氨、铀、有机物、硝酸盐等物质的低放 射性废水，其中氨、有机物和硝酸盐浓度为常量级别(g/L)，而铀浓 度为微量级别(mg/L)。废水处理的目的是回收其中有用物质，最终 废水达到排放标准。该废水中的铀作为稀缺放射性元素，更需要进行 回收。本废水经过前期处理后，后期废水中主要成分为高浓度硝酸盐 和微量铀酰离子。
针对废水中微量铀的回收方法，主要有离子交换树脂法和膜分离 法等。离子交换树脂法是通过离子交换树脂上可与废水中铀相互交换 的基团，将铀吸附在交换树脂上。用离子交换法处理铀浓度低、含盐 量少、浊度小的放射性废水往往能够得到很高的净化效率。离子交换 树脂法的突出特点在于净化效率高，相关理论和设备经验都已经相当 成熟，但是缺点在于不能处理高含盐量废水，因为水中的竞争性离子 会导致铀去除效率的明显下降。膜分离法是借助具有选择透过性的薄 膜，以压力差、温度差、电位差等为动力，对液体混合物施行分离的 方法。目前国内外在放射性废水处理中采用的膜技术主要有微滤、超 滤、反渗透、纳滤和电渗析等方法。然而，若废水体系中还含有其它 大量污染物，如有机物或大量无机盐，将会大大降低膜通量及处理效 率。在常见回收微量铀的方法中，高浓度硝酸根是铀回收处理的严重 干扰因素，目前尚缺乏一个有效的对含高浓度硝酸根废水中微量铀的 富集工艺方法。硅胶作为铀吸附剂材料具有化学稳定性好、耐腐蚀性 强、良好的吸附和洗脱性能等优点，但硅胶对高浓度硝酸根废水中微 量铀吸附方法尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种废水处理方法，具体的说，是提供一种 含铀废水中铀的回收方法，尤其是针对含高浓度硝酸根的微量铀废 液。
为了实现本发明目的，本发明提供了一种含铀废水中铀的回收方 法，该方法包括如下步骤：
(1)调节废水pH值至6.0-9.0;
(2)将调节pH值后的废水进行柱层析分离吸附，检测层析柱流 出液中的铀浓度，直至流出液中铀浓度高于0.05mg/L。
(3)用酸溶液对层析柱进行淋洗，检测流出的淋洗液中的铀浓 度，当流出的淋洗液中铀浓度在1g/L以上时，为淋洗合格液;当铀浓 度小于1g/L、大于0.05mg/L时，为淋洗贫液，将该淋洗贫液重复进 行步骤(2)中的柱层析分离操作;当铀浓度在0.05mg/L以下时，水 洗层析柱至pH为中性，层析柱重复循环使用;
(4)将上一步的淋洗合格液混合，调节pH值至11以上，静置， 沉淀，分离，获得固体含铀粗品。
其中本发明所用的含铀废水原液可以是已经除去了氨、固态杂质 和高分子有机物的含铀废水。
其中上述步骤(4)中分离得到的液体重复进行步骤(2)中的柱 层析分离操作。
其中，步骤(1)中或步骤(4)中使用浓度大于10mol/L的氨水、 或者使用NaOH或KOH的溶液或固体调节溶液的pH值。
更优的，所述步骤(1)中使用4-10mol/L的NaOH溶液，或者所 述步骤(4)中使用3-5mol/L的NaOH溶液，调节对应溶液的pH值。
其中步骤(4)中可以使用3-5mol/L的NaOH溶液，调节溶液的pH 值至11以上，可以使体系中90%以上的铀沉淀下来。
更优的，步骤(1)中调节废液pH值至7.5-8.5。
上述层析柱的填料为活性炭、硅胶、钛系吸附剂或铁系吸附剂。
更优的，上述吸附剂的粒度为20-200目，比表面积为100-600m2/g。
更优的，上述吸附剂的粒度为100-200目，比表面积为 500-600m2/g。
当使用硅胶填料时，废水中铀被选择性吸附，吸附容量达20-30 mg铀/g硅胶，吸附后废水中含铀量降低至0.05mg/L以下，低于排放标 准。
上述步骤(3)中酸溶液可以为硝酸、盐酸、醋酸或磷酸等溶液。
更优的，上述硝酸溶液浓度为0.5-2mol/L。
更优的，上述硝酸溶液浓度为0.5-1mol/L。
步骤(4)中使用常规的固液分离方法可以为离心或过滤等手段， 通过离心分离时，转速可控制在1500-4000转/分钟，进一步的，可控 制在3000-4000转/分钟，离心分离后的废水中铀浓度低于10ppm，可 以循环至步骤(2)中的柱层析分离操作。
本发明的方法通过适当的前处理、吸附、解吸和化学沉淀过程完 成对铀的回收，具有以下优点：
(1)淋洗贫液和沉淀上清液可以进行循环层析柱分离吸附，层 析柱填料可以进行循环使用，降低了成本，不产生二次废液;
(2)整个处理方法工艺流程紧凑，效率高;
(3)本发明方法同时适用于化工中含铀及锕系元素溶液中放射 性元素的分离、提取和回收;还适用于废水中硝酸根浓度是铀浓度100 倍以上时的铀回收;特别适用于球形燃料元件制造过程中产生的工艺 废水后期处理中微量铀的回收;还适用于不含其他酸根离子低浓度铀 溶液中铀的富集回收。本发明方法应用范围广泛，在环保领域具有很 高的应用潜力;
(4)当使用硅胶填料回收铀时，能够有效克服废水中高浓度硝 酸根对铀吸附的干扰;
(5)当使用硝酸溶液淋洗层析柱时，可以提高铀浓度，获得更 高的铀回收率。
