[发明专利]一种海水淡化-提铀联产方法及装置

说明书

一种海水淡化‑提铀联产方法及装置，本发明涉及海洋资源利用领域，具体涉及海水淡化‑海水提铀综合利用设备技术领域。本发明包括预处理模块、净化提铀模块和反渗透提铀模块。本发明利用机械除杂与光照杀菌相结合较少氧化剂使用减少，减少活性碳使用，避免了活性碳对铀酰离子的物理吸附。此外本装置利用紫外光照射除菌进一步杀灭可能残留的海洋细菌对设备的污染，同时利用TiO₂薄膜将水中铀酰离子还原为难溶性二氧化铀进行提取，且在紫外光作用下发生电子空穴分离产生超氧自由基、羟基自由基与紫外光照灭菌协同作用提高杀菌能力。

技术领域

本发明涉及海洋资源利用领域，具体涉及一种海水淡化-提铀联产方法及装置。

背景技术

伴随我国核能事业的快速发展，对铀的需求与日俱增，然而我国陆地铀矿资源匮乏难以满足核电发展的长远需要。海水中铀资源储量巨大约为45亿吨，是陆地铀资源的1000倍，因此开展海水提铀研究对于实现我国核能的可持续发展，保障我国能源安全，具有重要而长远的战略意义。。

发明内容

吸附容量研究现状：通常以材料全部吸附活性位点被利用的饱和吸附容量作为评价指标。近年来，高吸附容量的材料不断涌现，饱和吸附容量不断攀升，大多数吸附材料的饱和吸附容量可以达到100-2000mg/g，然而海水提取铀的质量并没有因为大量高吸附容量材料出现而得到显著提升。

吸附速率研究现状：在海水环境中提铀材料由于溶剂化效应在材料表面形成一层液膜，所以海水提铀过程铀酰离子需经历外部迁移、液膜迁移、内部迁移和吸附反应。现已被报道的海水提铀材料实验室吸附容量可超过100mg/g，然而在海水提铀应用中，该材料30天吸附量不足1mg/g。这是由于在实验室高浓度有溶液中铀酰离子可快速到达液膜外表面并通过液膜，而在海水环境中通过液膜表面44亿个水分子才可能通过1个铀酰离子，且极低浓度的铀酰离子缺少浓度扩散作用，通过薄膜能力明显减弱，甚至于难以通过。

提铀材料防污问题：铀酰离子浓度决定了海水提铀是一个长期的过程，实海测试研究表明吸附剂容易产生海洋生物污损。吸附材料浸入海水中首先会吸附蛋白质等物质形成条件膜;然后细菌和硅藻等相继在条件膜上附着并分泌胞外代谢产物形成微生物膜或黏膜；蛋白质等物质黏附在吸附剂表面，对于吸附容量、速率、选择性产生严重的影响。

上述问题是由于复杂的海洋环境本身造成的，我们没有能力改造海洋环境解决这些问题。

为了解决上述问题，本发明考虑将提铀过程从海洋环境中分离出来，利用现已相对成熟的海水淡化系统解决上述问题，解决路径如下：1、合理设计吸附过程中海水流速和吸附时间，增加吸附剂铀吸附数量。2、利用海水淡化动力系统提高吸附过程外部迁移速率。3、利用海水淡化预处理系统，去除相应干扰成分，间接提高吸附选择性效果。4、海水提铀-海水淡化联用，减少吸附剂投放费用。同时降低海洋生物污损，提高材料的循环使用效率，间接降低制造费用。

海水淡化研究现状与存在问题。近年来，为了有效缓解水资源短缺危机，世界各地逐年投入巨资建设万吨级、乃至十万吨级的海水淡化项目，但与此同时也副产了大量的淡化后浓海水。在浓海水中大量的化学资源被富集，铀元素也是其中之一。由于目前经济、技术等方面的制约，这些富含大量化学资源的浓海水往往被直接排放入海。在浪费宝贵资源的同时，也对近海环境造成了一定污染。目前海水淡化技术主要以反渗透法为主，反渗透海水淡化设备包括预处理系统和反渗透系统。为防止半透膜上生成水垢和污垢，对海水进行严格的预处理，去除氧化剂、有机物、藻类、细菌、颗粒和其它污染物，并添加阻垢剂等物质防止盐类物质析出。

在海水淡化海水提铀联用研究过程中发现：

1、为了延长反渗透膜使用寿命，海水淡化过程通常还采用预处理系统对要淡化的海水进行处理，在预处理系统中采用多介质过滤器、活性炭过滤器除去海水中的水生生物、真菌、蛋白、细小颗粒、悬浮物、胶体等杂质。但在去除上述杂质过程中会对海水中的铀酰离子同样去除，而降低提铀部分提铀效果；