申请日2004.03.23
公开(公告)日2005.09.28
IPC分类号C02F1/28; C02F1/52; B01D15/04; C02F1/66
摘要
本发明是利用碳纳米管处理放射性溶液、工业生活污水的方法，是利用碳纳米管的高效吸附性能，在放射性溶液或工业生活污水中，投放碳纳米管，使放射性元素富集在碳纳米管上，可以使高放射性溶液中放射性核素的浓度和放射性强度降低99-99.9%，高放射性溶液的体积降低95-99%，大大减少高放射性溶液的处理成本和处理费用。同时碳纳米管作为高效吸附材料可以处理工业和生活溶水中金属离子和大部分有机物等许多方面。
权利要求书
1、利用碳纳米管处理放射性溶液、工业生活污水的方法，包括以下步骤：
(1)、将碳纳米管投入到放射性溶液或工业生活污水中，
(2)、轻微震荡，并静置，
(3)、将从溶液中过滤分离出的碳纳米管和沉淀的放射性核素放置在容器 中，便于以后固化。
2、如权利要求1所述的利用碳纳米管处理放射性溶液、工业生活污水的方法， 其特征在于碳纳米管的投放量为：0.2g~1.0g碳纳米管/升溶液。
3、如权利要求2所述的利用碳纳米管处理放射性溶液、工业生活污水的方法， 其特征在于碳纳米管的投放量为：0.5g碳纳米管/升溶液。
4、如权利要求1所述的利用碳纳米管处理放射性溶液、工业生活污水的方法， 其特征在于所述的(2)、(3)步骤反复多次。
5、如权利要求1所述的利用碳纳米管处理放射性溶液、工业生活污水的方法， 其特征在于所述的轻微震荡1天~2天，静置1天~2天。
6、如权利要求1所述的利用碳纳米管处理放射性溶液、工业生活污水的方法， 其特征在于经过分离得到的溶液再进行离子交换树脂处理。
7、如权利要求1所述的利用碳纳米管处理放射性溶液、工业生活污水的方法， 其特征在于在投放碳纳米管之前，将放射性溶液或工业生活污水pH值调节 到中性或碱性，首先使部分放射性核素和金属离子形成沉淀。
说明书
利用碳纳米管处理放射性溶液、工业生活污水的方法
技术领域
本发明涉及核废物与工业生活污水处理过程方法，确切地说是核废物处理过 程中产生的高放射性溶液、工业生活污水进行处理的方法。
背景技术
自1991年Iijima教授发现碳纳米管以来，碳纳米管在制备、各种物理性质 的表征和储存气体等方面作了大量的研究工作，以碳纳米管为基础的许多研究得 到了国际上的广泛关注和重视。自1991年至今一直是国际上的研究热点。
核能的和平利用产生大量的核废物，通过一定的化学处理(如PUREX工艺 流程等)可以提取出有用的铀、钚和其他放射性核素，同时产生大量体积的高放 射性溶液，高放射性溶液的处理是核能的和平利用和核废物处理的关键问题，目 前国际上采用的方法是混凝土或玻璃固化，最后进行深埋处理。此方法的缺点是 成本高，固化后的体积大，对于深埋等进一步处理增加了很大的难度和成本。如 何将此高放射性溶液进行浓缩和降低其放射性强度是处理核废物的关键。
发明内容
本发明的目的是利用碳纳米管解决高放射性溶液的浓缩和降低放射性强度、 吸附浓缩低放射性溶液中的放射性核素、工业和生活污水中金属元素以及部分有 机污染物等，达到放射性溶液和工业生活污水处理的目的。
采用碳纳米管处理放射性溶液和工业生活污水的具体方法和步骤是：
(1)、将放射性溶液或工业生活污水pH值调节到中性或碱性，首先使部分 放射性核素和金属离子形成沉淀，方便分离及减小处理成本。
(2)、将普通碳纳米管投入到放射性溶液或工业生活污水中，通常用量为大 约0.2g~1.0g碳纳米管/升溶液，较佳用量为0.5g碳纳米管/升溶液。
(3)、轻微震荡1天~2天后，大量的放射性核素和金属离子被吸附到碳纳 米管中，静置1-2天，对溶液进行过滤，可以将吸附大量放射性核素后的碳纳 米管从溶液中分离出来。
(4)、将从溶液中分离出的碳纳米管和沉淀的放射性核素放置在容器中，便 于以后固化。
(5)、如果溶液中放射性核素的浓度或金属离子的浓度比较低，可以采用将 碳纳米管制备成交换柱，缓慢过滤溶液，可以完全有效的将溶液中的放射性核素 或金属离子直接吸附到碳纳米管交换柱上，达到处理废液废水的目的。
根据溶液中放射性核素或金属离子的浓度，可以将步骤(2)和(3)重复几 次，可以达到将溶液中放射性核素或金属离子的浓度降低99-99.9%的目标。
测量处理后的溶液是否可以达到直接排放的标准，根据要求用离子交换树脂 等方法进行进一步处理可以达到最终的要求。
碳纳米管在溶液中对放射性核素和金属离子具有非常强的吸附能力，被碳纳 米管吸附的放射性核素和金属离子很难从碳纳米管上解吸下来，自然沉降法可以 使长度为10-30微米的多壁碳纳米管从溶液中自然沉淀下来，过滤法可以将颗 粒更小的碳纳米管从溶液中分离出来，基于碳纳米管在溶液中对放射性核素和金 属离子的超强吸附和储存能力，碳纳米管的高效吸附技术可以应用于高放溶液的 浓缩和降低放射性强度处理，此项技术同样可以应用于工业和生活污水的处理。
本发明解决了核废物处理过程中放射性溶液的浓缩和降低放射性核素的浓 度问题，同时可以解决工业生活污水中金属离子和部分有机物净化问题。发明操 作简单，而且成本低廉。
具体实施方式
实施例1：
溶液中浓缩銪(Eu)：选取一系列100毫升銪浓度为4.8×10-6mol/L，NaClO4浓 度为0.1mol/L，pH值3-12的溶液，每份溶液中加入0.02克碳纳米管(0.2克 碳纳米管/升溶液)，轻微震荡1天后离心分离出碳纳米管，测量溶液中銪的浓度， 在pH值5-12的溶液中85-94%的銪被吸附到碳纳米管中。如果将碳纳米管的 量增加到0.5-1.0克/升溶液，93-97%的銪被吸附到碳纳米管上，从而可以达 到浓缩以及从溶液中除掉銪的目的。
实施例2：
放射性溶液中浓缩分离243Am：选取一系列100毫升243Am浓度为 4.8×10-6mol/L，NaClO4浓度为0.1mol/L，pH值3-12的溶液，每份溶液中加入 0.02克碳纳米管(0.2克碳纳米管/升溶液)，轻微震荡1天后离心分离出碳纳米 管，测量溶液中243Am的浓度，在pH值4-12的溶液中95-98%的243Am被吸 附到碳纳米管中，在pH值3-4的溶液中60-90%的243Am被吸附到碳纳米管 上。经过一次碳纳米管吸附放射性核素243Am后，放射性溶液中243Am的浓度降 低95-98%，再次用碳纳米管吸附放射性溶液中剩余的243Am后，溶液中243Am的浓度可以达到降低99%的要求，浓缩富集243Am的碳纳米管体积只是原放射 性溶液体积的0.5-1%，大大降低了进一步处理的费用。
实施例3：
对工业污水进行处理，碳纳米管的投放量为：0.2克碳纳米管/升溶液，其余 同实施例2。
