活性炭吸附法处理含铀放射性废水

左天明，左魏铭，李金莲

活性炭吸附法处理含铀放射性废水

左天明，左魏铭，李金莲

（四川省核工业辐射测试防护院，成都 610503）

研究了活性炭吸附法处理含铀放射性废水的最佳条件。试验结果表明，活性炭具有良好的除铀效果，在所选择的条件下，活性炭吸附法对铀的去除率≥96%，同时对重金属铬、镉、铅、铜也有一定的吸附作用。用活性炭吸附法除铀，方法简单，除铀率高，特别适合实验室含铀废水的处理。

活性碳；吸附；铀；废水处理

实验室对含铀物质分析过程中产生的废水，以及铀矿石浸出试验中的废液，都含有较高的铀。根据放射保护和环境保护规程，铀在露天水源中的限制浓度为0.05mg/L，如果这些废液不经过处理直接排入露天水源或农田，将会污染周围环境，给农业和渔业带来损失，给人体健康带来严重影响[1]，因此，实验室产生的含铀废水在排放前必须经过处理。目前已开发应用的含铀废水的处理方法很多,主要有化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、电解法和膜处理法等[2～3],本文介绍的是活性炭吸附法。活性炭的表面积巨大，有很高的物理吸附和化学吸附功能，因此活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中，而且具有效率高，效果好等特点。

1　实验部分

1.1主要仪器和试剂

MUA型激光荧光微量铀分析仪，北京羽纶科技有限责任公司；

JB-2型恒温磁力搅拌器，上海雷磁新泾仪器有限公司；

PHS-3C型pH计，上海精密科学仪器有限公司；

活性炭：100g活性炭用500mL2%盐酸浸渍过夜，过滤，用水洗至pH5～6，在70℃下烘干，备用。

铀标准溶液：称取1.1792g八氧化三铀基准，置于100mL烧杯中。加10mL盐酸（比重1.19），3mL过氧化氢（30%），两滴硝酸（比重1.42）盖上表面皿，放置3分钟并经常摇动，待剧烈反应停止后，于砂浴上加热至完全溶解，取下，稍冷，转入1 000mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，此溶液1mL含1mg铀。准确移取上述溶液50mL，置于500mL容量瓶中，加1mL盐酸（比重1.19），用水稀释至刻度，摇匀。此溶液浓度1mL含0.1mg铀。

1.2试验方法

取20mL铀标准溶液（100mg/L）100mL烧杯中，调节pH值为6.0，加入一定量经过处理的活性炭，在25℃温度下，控制搅拌速度为100r/min，搅拌8分钟，沉降30分钟后，过滤，定容，用MUA型激光荧光微量铀分析仪测量滤液中铀含量。

图1　活性炭用量与铀去除率的关系

2　结果与讨论

2.1活性炭的用量对铀去除率的影响

取20mL含铀为100mg/L的溶液几份，调节pH值为6.0，分别加入0.1～2.0g活性炭，在25℃温度下，搅拌8分钟，沉降30分钟后，过滤，定容，测量滤液中铀含量，结果见图1。

由图1可知，活性炭的用量在0.1～0.5g之间时，随着活性炭用量的增加，铀去除率也明显增大，而0.5g以后，铀去除率基本保持不变，所以本实验选择活性炭的用量为0.5g。

2.2pH值对铀去除率的影响

按照1.2试验方法，固定活性炭的用量为0.5g，测量pH2～10之间，活性炭对铀的吸附，结果见图2。

图2　pH值与铀去除率的关系

图3　温度与铀去除率的关系

根据图2可知，pH值对活性炭的影响很大，活性炭在pH4～8之间有较大的吸附量，其中pH5.5～6.5吸附量最大，本实验选择pH6.0。

2.3温度对铀去除率的影响

吸附反应通常是放热反应，因此温度低有利于吸附反应的进行。按照1.2试验方法，改变溶液的温度，进行条件试验，结果见图3。

从图3可看出，随着温度的升高，活性炭对铀的吸附只有稍许的降低，可见温度对吸附的影响不显著。这是因为吸附反应的吸附热（活性炭吸附单位质量的吸附质放出的总热量）越大，温度对吸附的影响就越大，而活性炭在液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度对铀去除率的影响也小。本试验选择在室温（25℃）下进行。

2.4搅拌时间对铀去除率的影响

按照1.2试验方法，固定活性炭的用量为0.5g，改变搅拌时间，沉降30分钟，观察其对铀去除率的影响，试验结果见图4。

图4　搅拌时间与铀去除率的关系

图5　沉降时间与铀去除率的关系

试验结果表明，搅拌时间对铀去除率的影响比较大，这是因为：搅拌使活性炭与溶液的接触面增大，有利于活性炭的吸附，从而提高铀的去除率。在5～10min铀去除率已达到最高，在延长搅拌时间，去除率提高并不明显，反而增加处理成本，这就要求搅拌时间尽量少些，鉴于上述原因，本实验选择搅拌时间为8min。

2.5 沉降时间对铀去除率的影响

按照1.2试验方法，固定活性炭的用量为0.5g，搅拌时间为8min，改变沉降时间，，观察其对铀去除率的影响，试验结果见图5。

由图5可知，沉降30min后，铀的去除率基本达到最大。故本实验选择沉降时间为30min。

2.6对其他金属离子的吸附及共存离子的影响

在固定试验条件下（调节pH值为6.0，加入0.5g活性炭，在25℃温度下，搅拌8分钟，沉降30分钟），活性炭对Pd2+、Cd2+、Cu2+、Cr6+、Th的最大吸附容量分别可达到50.27mg/g、34.71mg/g、55.38mg/g、61.32mg/g、92.38mg/g。

在固定试验条件下，测定100mg/L铀标准，当相对误差为±5%时，当共存的Cl－(＜30g/L)、SO42－(＜15g/L)、PO43－(＜0.3g/L)、CO32－(＜0.12g/L)对测定结果无影响。

3　结论

1）采用活性炭为吸附剂，对实验室含铀废水中的铀进行吸附去除，整个操作过程简便，且除铀率高，在最佳吸附条件（调节pH值为6.0，加入0.5g活性炭，在25℃温度下，搅拌8分钟，沉降30分钟）下，对铀的去除率可到96%以上，处理后的含铀废水可达到国家排放标准。同时活性炭也吸附除去废水中的重金属和其他放射性元素，如：铅、镉、铜、铬、钍等。

2）含铀废水的初始pH值是影响活性炭吸附功能的最主要因素。在进行吸附之前，最好控制废液pH5.5～6.5。

3）活性炭处理含铀废水工艺简单，吸附容量大，铀去除率高，非常适合处理实验室中水量比较小、放射性比活度比较高的废水。由于生产成本比较高，废水量非常大时不太适合用此方法来处理。

[1] 罗明标，刘淑娟，余亨华．氢氧化镁处理含铀放射性废水的研究[J]．水处理技术，2002，28（5）:274．

[2] 高廷耀，顾国维．水污染控制工程下册（第二版）[M]．北京：高等教育出版社，1999.

[3] 魏广芝，徐乐昌．低浓度含铀废水的处理技术及其研究进展[J]．铀矿冶，2007，26（2）：90．

Treatment of U-Bearing Wastewater by Active Carbon Adsorption

ZUO Tian-ming ZUO Wei-ming LI Jin-lian
（Sichuan Radiation Detection & Protection Institute of Nuclear Industry， ?Chengdu610503）

This paper deals with the optimal conditions for treatment of uranium in radioactive wastewater by the activated carbon adsorption. The test results show that the active carbon adsorption has good effects to remove uranium in wastewater. In optimal conditions， active carbon adsorption can remove more than 96% of uranium in wastewater. Active carbon adsorption can remove cadmium， lead and copper. This method is simple and high efficient to remove uranium， especially uranium in laboratory wastewater.

active carbon adsorption； uranium； wastewater treatment

P619.14

A

1006-0995（2015）03-0473-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.037

2014-10-11

左天明(1979-)，男，湖南邵东人，工程师，主要从事岩矿分析工作