[发明专利]脲醛树脂及其去除含硼废液中硼酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保领域的一种吸附技术，具体为脲醛树脂(UF树脂)及其作为吸附剂去除含硼废液中的硼酸的方法。

背景技术

含硼废液是核电站运行和维修过程中不可避免的产物。硼及其化合物在核电站运行中起到很大的作用，在压水堆核电站中，作为“冷却剂”应用于核反应堆，即在压水堆核电站运行的过程中，通过向反应堆添加硼酸来控制反应性，当换料或检修时也会向堆芯注入大量硼酸溶液保证安全性。硼酸通过废水处理系统后，最终随核电厂含氚和其他放射性核素的废水一起排入环境。一座10⁶kW的压水堆核电站，每年约排放132m³含硼7000ppm的硼酸废液，随着我国核电事业的发展，含硼废液的排放对环境的影响受到了广泛的关注。

由于硼酸化合物具有较高的水溶性，进入环境的硼大部分进入水体，造成地表水和地下水的污染，从而危害动植物生长和人类健康。我国《污水综合排放标准》发布与2002年，没有硼排放限值的有关内容，硼的排放限值仅出现在辽宁(2mg·L^-1)和上海(5mg·L^-1)等地方标准中。核电站含硼废液的来源和核电厂硼酸的排放量的调查报告显示，CPR1000堆型的核电厂硼回收系统、化学废液和地面排水废液经过处理后硼浓度为5mg·L^-1～80mg·L^-1，仍高于硼的排放限值。因此，对核电厂的硼排放进行有效管理和控制，采用适当方法降低硼酸浓度是十分必要的。

在核电站废物的处理方面，水泥固化已是一种成熟的技术，被很多国家的核电站、核工业部门和核研究中心广泛采用。但是，硼酸废液在水泥中具有良好的分散作用，并阻碍水泥的水化反应。因而限制了它在水泥固化体中的包容量。例如每一个200L的水泥固化体，可固化的硼酸质量不超过10kg。另外一种处理含硼废液的方法是采用硼特效树脂，硼特效树脂对硼酸有着特殊的亲和力，主要基于硼特效树脂中的邻二羟基官能团与硼络合，从而达到将硼与溶液中其它离子分开的目的。使用硼特效树脂进行离子交换法除硼，操作简单，除硼率高。但是特效树脂造价高，仅适用于低浓度硼溶液的去除。

为了减少水泥固化的体积，降低环境的承受压力，同时也为了降低核电站的运行成本，寻求一种原材料便宜易得，制备方法简单的吸附材料，降低含硼废液中的硼浓度是亟待解决的问题。

发明内容：

本发明提供了一种脲醛树脂(UF树脂)及其去除含硼废液中硼酸的方法，本发明能够有效地吸附含硼废液中的硼酸，降低含硼废液带来的危害。

本发明的技术解决方案为：

一种脲醛树脂，所述脲醛树脂的制备方法如下：

将尿素分批加入甲醛溶液中，在碱性条件下发生加成反应，反应温度为95℃，生成羟甲基脲；然后羟甲基脲在酸性条件下发生缩聚反应，反应温度85℃，生成UF树脂；最后将反应体系的pH调为碱性，温度降为60～70℃，保温10～60min，冷却出料得到脲醛树脂。

其中，所述甲醛和尿素的摩尔比为0.8～3.0：1。

所述碱性条件下指向混合液中加入NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2、氨水溶液中的一种；酸性条件下指向混合液中加入醋酸、稀盐酸、稀硫酸、稀磷酸、稀硝酸溶液中的一种。

所述最后将反应体系的pH调节为7.5～11.0。

一种脲醛树脂去除含硼废液中的硼酸的方法，废液中加入质量比5～50％的上述制得的脲醛树脂。

其中，吸附过程为恒温振荡，吸附温度为25～75℃，吸附时间为0.5～6h。

吸附过程为强力剪切乳化过程，强力剪切乳化机的转速为100～50000r/min，吸附时间为1～20min。

本发明处理的含硼废液中硼的初始浓度范围为100～7000mg/L，吸附剂的用量根据硼溶液的初始浓度不同而适量选择。UF树脂吸附剂可在中性至碱性条件下大量吸附水中的硼酸。吸附温度对吸附效果有一定的影响，可以根据具体条件作适当调整。