[发明专利]一种老化改性零价铁快速去除水中铀的方法

说明书

本发明通过对零价铁进行硫化改性后，在水中老化来提高零价铁的活性，提供一种老化改性零价铁快速去除水中铀(Ⅵ)的方法，该方法不但能够提高零价铁活性，克服零价铁表面钝化膜带来的问题，同时提高零价铁在水中的稳定性和目标污染物的选择性，从而实现快速去除水中铀(Ⅵ)。与现有技术比较，操作简单、快速便捷，反应过程易控。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种废水处理方法，具体涉及一种老化改性零价铁处理含铀(Ⅵ)废水的方法。

背景技术

全球能源短缺的压力之下，世界各国都对新能源项目的研发投入巨资，而通过大规模发展核能来获得能源是世界各国应对能源危机的有效手段。大规模发展核能必然会产生了大量的含铀放射性废水，对自然环境造成了较大威胁。由于铀是一种兼具放射性和化学毒性的重金属元素，长期暴露在含铀的环境中，容易造成人的肝、肾等功能损伤，甚至会造成死亡。同时铀及其化合物能通过各种途径进入水体内部，极难排出体外，这些铀元素将在人体内形成长期放射性内照射，对人体健康造成巨大危害。

水中铀元素以3种价态存在：U(0)、U(Ⅳ)和U(Ⅵ)，其中U(0)和U(Ⅳ)不易迁移，对水环境影响较小；而U(Ⅵ)可以与水中多种离子配位，迁移性较大，对环境影响较大。目前，处理含铀废水的方法主要有化学(混凝)沉淀、离子交换、微生物等方法，都能取得较好的污染控制效果。但每种处理方法都有各自的缺点，比如成本较高、去除效能不佳、操作复杂、存在二次污染的风险，有的甚至无法达标排放，抑或产生难以处置的放射性污泥，所以仅仅使用某种单一的处理方法很难得到较好的处理效果。而零价铁价格低廉，反应活性高，不产生二次污染，受到许多科研工作者的青睐。尽管零价铁技术已得到比较广泛的应用，但是其在实际应用中也存在一定的局限性，比如零价铁在生产制造过程中表面会生成一层钝化膜，这层钝化膜会阻碍零价铁和污染物的直接接触，降低零价铁的反应活性。并且零价铁在反应过程中生成的腐蚀产物，如铁氧化物/氢氧化物，如Fe₂O₃，Fe₃O₄，FeOOH和Fe(OH)₃等，会在其表面逐渐积聚，其反应活性会随着表面腐蚀产物的积累而逐渐降低，此外有些污染物也会对零价铁产生钝化作用。

为了提高零价铁反应活性和有效缓解零价铁的钝化，国内外学者通过对零价铁进行预处理、研制纳米铁、金属改性和负载改性，以及弱磁场等方法改进。尽管这些方法能够在一定程度上提高零价铁的活性，但是其在实际应用上仍存在着成本高、操作复杂、潜在的生态毒性等方面的缺陷。

发明内容

为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明通过对零价铁进行硫化改性后，在水中老化来提高零价铁的活性，提供一种老化改性零价铁快速去除水中铀(Ⅵ)的方法，该方法不但能够提高零价铁活性以及克服零价铁表面钝化膜带来的问题，同时提高零价铁在水中的稳定性和目标污染物的选择性，从而实现快速去除水中U(Ⅵ)。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种老化改性零价铁快速去除水中铀(U(Ⅵ))的方法，包括以下步骤：

S1：改性：在惰性气体氛下，将硫酸亚铁固体粉末加入至搅拌的蒸馏水中，随后加入粒径为微米级零价铁颗粒，搅拌过程中，逐滴滴入硫化钠溶液，滴加完成后，搅拌反应1～3h，真空抽滤，低温干燥得到改性零价铁，其中，硫酸亚铁、硫化钠与微米零价铁颗粒的摩尔比例为1：1：9～50；

S2：老化：将改性后零价铁放置于非密闭的装有蒸馏水的容器中静置老化，得到老化改性零价铁溶液；

S3：除铀：将所述老化改性零价铁溶液加入含铀废水中反应除铀；其中，含铀废水的pH＝3～8。

现有技术改性零价铁在老化后会降低废水处理的效果，而本发明采用微米级别的零价铁进行改性后，再对改性后零价铁在非密闭蒸馏水的容器进行静置老化，反而能够提高除铀的效果。