申请日2018.02.01
公开(公告)日2018.08.24
IPC分类号C02F9/04; G21F9/20; C22B60/02; C22B7/00; C02F101/14; C02F101/20
摘要
本发明提供了一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法。首先，向碱性含氟的铀废液中加入纳米零价铁，在隔绝氧气的条件下充分混合，然后固液分离，将负载铀后的固相转入含有CO32‑的溶液中，通入氧气并使气液固三相充分混合，利用O2和CO32‑的协同作用，使铀脱离固相回到液相，从而实现铀的回收。本发明所述方法在碱性条件下进行，无需对碱性废水进行酸化等预处理，缩短了工艺流程，节约了处理成本;与酸性条件相比减少了零价铁的腐蚀消耗量和回收所得铀溶液中铁杂质的含量;在含铀废水除铀净化的同时，实现了铀的回收，该废水处理方案完整，既包括水处理，又包括铀回收。
权利要求书
1.一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纳米零价铁在隔绝氧气的情况下加入高碱度含氟的铀废水中，并充分混合使铀被纳米零价铁富集，纳米零价铁的固液比为0.042g/L-1.5g/L;
(2)固液分离，保留固相;液相若达到铀的排放标准则直接排放或进一步处理其他有害成分，不达标则返回步骤(1);
(3)将步骤(2)中分离得到的固相投入CO32-浓度为0.01-0.1mol/L的溶液中，使其固液比为1.5g/L-150g/L，通入氧气，使气液固三相充分混合;
(4)固液分离，保留液相即可得到回收后的含铀液相。
2.如权利要求1所述的一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法，其特征在于，所述的废水pH为10.0～11.0。
3.如权利要求1所述的一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法，其特征在于，所述步骤(1)中纳米零价铁的固液比为1.5g/L。
4.如权利要求1所述的一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，使固液充分混合的方法包括下列方法中的一种或几种的组合：A通入惰性气体鼓泡;B在隔绝氧气的情况下机械搅拌、震荡、翻转、滚动。
5.如权利要求1所述的一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法，其特征在于，所述步骤(1)中富集时间为12小时。
6.如权利要求1所述的一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(4)中固液分离均为离心分离。
7.如权利要求1所述的一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法，其特征在于，所述步骤(3)中CO32-浓度为0.1mol/L。
8.如权利要求1所述的一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法，其特征在于，所述步骤(3)中固液比为1.5g/L。
9.如权利要求1所述的一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法，其特征在于，所述步骤(3)中使气液固三相充分混合，保证充分混合的方法为以下两种中的一种或其组合：A向体系中通入氧气鼓泡混合;B保持容器内氧气充足的条件下，进行机械搅拌或震荡或翻转或滚动。
10.如权利要求1所述的一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法，所述步骤(3)中的氧气可用空气代替。
说明书
一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法。
背景技术
铀浓缩是核燃料制造过程中重要环节。铀浓缩工厂的容器清洗等环节会产生大量高碱度(含CO32-浓度高达0.3mol/L，pH值可高达11)且氟含量为1-5000mg/L的铀废液，其中所含大量的碱和氟对铀的回收造成了很大干扰。
对于含铀废水的处理，已有很多方法，如吸附法、萃取法、离子交换法、膜分离法等，但这些方法普遍存在受废液化学组成影响大、成本高等缺点。例如，由于铀与CO32-的强配位作用，普通的吸附法在含大量CO32-的废水，尤其是还含有F-的碱性废水中难以发挥作用;溶剂萃取法和离子交换法，除了受到CO32-和F-的干扰外，还存在萃取剂和离子交换树脂价格昂贵、操作复杂、处理过程繁琐、效率低、大量萃残液处理麻烦、残留的萃取剂容易造成二次污染等其它明显缺点;膜分离方法也存在价格贵、效率低等缺点。针对CO32-的影响，上述废水处理方法需要预先向污水中加入大量浓硫酸(H2SO4)酸化去除其中的CO32-，达到酸化溶液降低碱度的目的，这个过程会消耗大量酸，在增加处理成本同时还会引入新的杂质，不利于后续铀的回收提纯。
近年来，利用纳米零价铁处理含铀废水的研究已有报道。这是利用铁的还原性，将铀从易溶于水的六价的UO22+形态还原为易于从液相中去除的UO2固体形态，富集到零价铁的表面，从而达到去除液相中铀的目的。然而，目前纳米零价铁处理含铀废水方法依旧关注酸性条件下废水的处理，在加入纳米零价铁前需加酸调节废液pH到酸性范围，这有很多缺点：大量酸的消耗会产生大量CO2气体，对设备产生较大压力，同时容易造成酸污染和设备腐蚀;同时酸性环境零价铁消耗量会显著增大，从而导致处理成本增加，同时产生大量的腐蚀产物会给溶液中引入大量的铁杂质，对后续铀回收过程中铀和铁的分离不利。因此有必要开发在一种在碱性范围内直接操作的方法。
此外，现有的方法仅仅关注含铀废水中铀的去除，没有考虑零价铁去除铀之后铀的回收问题。考虑到我国铀资源珍贵且有限，不对铀进行回收将会造成巨大浪费。因此，提供一种在处理高碱含氟含铀废水的同时又兼顾铀回收的方法具有重要的实用价值和现实意义。
发明内容
针对上述技术问题以及解决现有技术中的不足，本发明提供了一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法。本方法整个流程都在碱性条件操作，无需对废水进行酸化;在处理含铀废水的同时实现了废水中铀的回收。
具体包括以下步骤：
(1)将纳米零价铁在隔绝氧气的情况下加入高碱度含氟的铀废水中，并充分混合使铀被纳米零价铁富集，纳米零价铁固液比为0.042g/L-1.5g/L;
(2)固液分离，保留固相;液相若达到铀的排放标准(<50μg/L)则直接排放或进一步处理其他有害成分，不达标则返回步骤(1);
(3)将步骤(2)中分离得到的固相投入CO32-浓度为0.01-0.1mol/L的溶液中，使其固液比为1.5g/L-150g/L，通入氧气，使气液固三相充分混合;
(4)固液分离，保留液相即可得到回收后的含铀液相。
进一步地，所述的废水pH为10.0～11.0。
进一步地，所述的废水氟离子浓度范围为0-3.8g/L。
进一步地，所述的废水铀浓度为1-6000mg/L。
进一步地，所述步骤(1)中加入纳米零价铁，使其固液比为1.5g/L。
进一步地，所述步骤(1)中，使固液充分混合的方法包括下列方法中的一种或几种的组合：A通入惰性气体鼓泡;B在隔绝氧气的情况下机械搅拌、震荡、翻转、滚动。
进一步地，所述步骤(1)中富集时间为12小时。
进一步地，所述步骤(2)和步骤(4)中固液分离均为离心分离。
进一步地，所述步骤(3)中CO32-浓度为0.1mol/L。
进一步地，所述步骤(3)中固液比为1.5g/L。
进一步地，所述步骤(3)中使气液固三相充分混合，保证充分混合的方法为以下两种中的一种或其组合：A向体系中通入氧气鼓泡混合;B保持容器内氧气充足的条件下，进行机械搅拌或震荡或翻转或滚动。
进一步地，所述步骤(3)中的氧气可用空气代替。
本发明的有益效果在于：
本发明利用纳米零价铁直接处理碱性含氟的含铀废水，无需对废水进行酸化等预处理，节约了生产成本和处理时间，避免了酸处理过程中产生CO2的问题;
(2)本发明的方法在处理高碱含氟含铀废水的同时，进行了铀的回收;
(3)本发明利用纳米零价铁、O2和CO32-回收铀，操作简便、低能耗、廉价高效;
(4)整个工艺流程都在碱性条件下进行，有效避免了酸性条件下铁的大量溶解，不会给回收的铀溶液中引入大量铁杂质，提高了铀的纯度;
(5)本方法在回收铀的同时，可实现铀的浓缩，该方法对于高碱含氟废水中铀的回收具有实际应用价值。
