[发明专利]一种利用合金材料处理含铀废水的方法

说明书

本发明提供一种利用两种活泼性金属的还原吸附性能处理含铀废水的方法。该方法是以铁和铝为材料，利用铁的还原性、铝提供电子的能力以及铁氧化物的吸附性处理含铀废水。具体步骤是：（1）在滴加硼氢化钠溶液的条件下，按照铁：铝摩尔质量比为1：10的方式合成铁铝合金材料；（2）调节含铀废水中铀浓度在1‑200 mg/L，pH在4‑6之间；（3）以每升废水中加入0.1‑0.4 g合金材料的比例，使含铀废水和合金材料充分混合，搅拌均匀；（4）作用5 min‑2 h后，利用膜加压过滤或者静置的方式进行固液分离。本发明能使1‑200 mg/L的含铀废水中铀去除率达96%。该方法简便快捷，铀的去除效率高，具有良好的环境效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及含铀放射性废水处理领域，更具体地讲，涉及一种通过合成金属材料快速去除含铀废水中六价铀酰离子的方法。

背景技术

铀是目前核能利用中最重要的核燃料，随着全球原子能事业的不断发展，在铀矿开采、冶炼和核设施退役过程中所产生的含铀废水的种类和数量越来越多，对人类健康和自然生态环境的潜在威胁日趋严重，人们对含铀废水的处理也就提出了更高的要求。在含铀废水的处理方面，目前主要的处理方法有：化学沉淀、离子交换、蒸发浓缩、吸附法、凝聚法、膜分离等方法。这些传统方法在实际应用过程中或多或少存在一些不足之处，如处理周期长，工艺流程繁杂，净化效率低等问题。

铀在水体中通常以六价铀酰离子形态存在，当六价铀酰离子被还原为四价铀时，能够形成沉淀并通过静置或者过滤去除。零价铁具有很高的还原活性，能够用于快速还原六价铀酰，并且氧化过后的铁离子能够与六价铀酰和四价铀形成配合物，增强四价铀的去除稳定性，提高六价铀酰的吸附效率，但由于零价铁太活泼，制备过程容易与空气和环境中的氧发生反应而被氧化，因而在应用时单位质量的去除效率不高。与此同时，铝也具有较高的还原活性，且单位质量的零价铝转化为三价时能够提供更多的电子用于还原，但零价铝单质与六价铀酰离子作用时，零价铝被氧化后会在表面形成致密的氧化膜，阻止进一步的反应，因而使得单位质量的去除效率也较低。因此如果将零价铁和零价铝结合使用，不仅能够防止铝表面氧化膜的形成，还能够延长铁的作用时间从而提高铀的还原去除效率。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种利用铁铝合金高效还原和去除六价铀酰离子的方法，该方法利用化学方法合成铁铝合金，材料集还原和吸附功能一体化，对废水中的六价铀酰离子去除效率高。

本发明通过将少量铁离子还原至零价铝单质表面，形成铁铝合金，利用合金的中的单质和低价铁还原性、单质铝持续供电子能力以及高价铁的絮凝吸附性能，以高效快速降低溶液中六价铀酰离子的比例。具体措施是：将铁铝合金溶液加入至含铀废水中混合均匀，使其发生氧化还原反应，将废水中六价铀酰快速还原为四价铀并形成絮状沉淀，分离收集铀的沉淀。具体步骤是：

（1）按照铁：铝摩尔质量比为1：10的比例，称取一定量的亚铁盐和零价铝单质颗粒，分别置于一定体积的溶液中并加热至80℃（亚铁盐溶液会溶解，零价铝颗粒不会溶解）；

（2）配置7.5mg/mL的硼氢化钠溶液；

（3）将（1）中铁溶液和铝溶液快速混合并搅拌均匀，然后滴加（2）中的硼氢化钠溶液直至溶液中铁离子全被还原至铝颗粒表面（配置0.15g的合金约需10mL硼氢化钠溶液），4000rpm离心10min，固液分离得到铁铝合金材料；

（4）在每升铀浓度为1-200 mg/L、pH=4-6的含铀废水中加入合金材料0.1-0.4 g，搅拌均匀；

（5）反应5min-2h后，利用膜加压过滤或静置的方式固液分离。

为了达到更好的去除效果，可以采取以下措施：

（1）合成金属材料时可以先向单质铝颗粒溶液中滴加微量的硼氢化钠溶液以去除铝颗粒表面的氧化膜；