浅议放射性废水膜处理技术研究进展

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【摘 要】随着科技的不断发展，核技术应用的日益成熟和广泛，在这个过程中也产生了许多的放射性废水，对这些放射性废水的处理也成为了当今时代一个重要的研究课题。本文作者就各种废水处理工艺展开研究，阐述了传统工艺和膜处理技术的应用现状，并对未来的发展提出了几点建议。

【关键词】放射性废水；膜处理工艺；建议

1 对放射性废水的传统处理方法

1.1 化学沉淀法

利用沉淀剂以及放射性废水中的某些微量放射性核素而产生沉淀反应是化学沉淀法的基本作用原理。对于某些满意去除的放射性核素也有对应的特殊的化学沉淀剂来处理。化学沉淀法的主要应用对象为含盐量较高、对净化的要求不是很高并且体积较大的低放射性废水。工艺简单方便并且费用相对较低，这就形成了化学沉淀法的优势所在。

1.2 离子交换法

树脂在与放射性废水接触时，其中的交换离子会自觉与废水中的某些放射性离子交换，这就构成了离子分离法的原理，在这种方式下，废水中的放射性核素能够得到有效的去除，这就达到了净化废水的目的。离子交换法适用于溶解性的无极污染物，常用于悬浮物较少、含盐量低的中低型放射性废水。采用离子交换法放射性核素的去除率较高，净化效果较好但是使用的成本较高[1]所以推广实施起来也较为困难，没有得到大规模的工业化应用。

1.3 蒸发浓缩法

废水中的部分放射性核素在加热过程中会自动被汽化而蒸发，蒸发浓缩法就利用了这一原理，对加热后的放射性废水进行冷凝，得到含放射性核素较少的废液，从而实现净化的目的。蒸发浓缩法既可用于中高级的放射性废水，也可以用于低级放射性废水，拥有较高的灵活性，并且净化程度高，同时也比较安全。但是它的运行成本也比较好，对热能的需求量大，一般工业化生产中不容易满足它的运行需要。

2 膜处理的概念

2.1 原理

膜处理技术主要是膜分离的原理，利用半透明膜作为分离的间隔，因为物质的物理化学性质不同，当在膜的两侧加以一定的作用力时，物质会产生分离，从而就将放射性废水中的核素等分离出来，实现对废水的净化处理。

2.2 分类

由于膜的孔径和作用力的大小以及具体用途的差异可分为微滤、超滤、纳滤和反渗透工艺等几项不同的处理工艺。

3 目前主要应用的膜处理技术

3.1 微滤

在放射性废水的预处理阶段，微滤处理的方法应用得比较普遍。微滤膜的孔径大概在0.1～10μm，范围较大，不能很好的净化出放射性核素，所以主要被用来去除放射性废水中的悬浮物。或者是和吸附等处理工艺联合起来使用。随着微滤处理技术使用的深入，人们逐渐发现产水通量会随着跨膜压差的增加而增加，通量几乎不受废水流速的影响。并且在净化的过程中，悬浮物会造成微滤膜的膜孔堵塞，从而造成膜通量的降低，一般的清洗很难完全恢复通量[2]。

3.2 超滤

超滤膜的孔径范围大致在10～100nm，它与微滤相似也是需要压力作为驱动力的膜处理技术。在放射性废水的处理中，超滤可以和其他的处理工艺混合配合使用，也可以独立的使用进行净化处理。但是由于超滤膜的孔径范围较大，一般处理效果不是很理想，所以在应用过程中多和其他技术搭配使用来达到更好的净化效果。超滤处理工艺在应用中有两种选择，一是将废水中的放射性核素经过吸附，絮凝后再进行超滤处理，还有一种则是与反渗透等处理工艺配合，将超滤作为放射性废水的预处理手段，可以达到更好的效果。在使用超滤处理的过程中，常常由于加入的高分子聚合物导致超滤膜污染，增加了清洁的难度，同时对于不同的放射性核素需要加入相对应的不同的絮凝剂，这也给就给现实的应用过程造成了不便。

3.3 纳滤

近年来纳滤处理工艺的发展较快，纳滤膜是一种压力驱动膜，存在于反渗透和超滤膜之间。纳米级微孔的分子筛选效应对于中性物质并且不带电荷的处理相当有用，因此纳滤处理工艺主要应用的就是这一效应。而离子与膜之间的静电作用则能够帮助纳滤处理工艺顺利截留盐离子。在实际情况中，面对含有不同价态的离子的多元体系，离子穿透膜的穿透比例也不尽相同，这很大程度上是因为膜对不同的离子的截流率是不同的，并且盐离子的电荷程度也都各不相同，再加上膜对各种离子的选择各不相同。纳滤处理技术的出现填补了反渗透和超滤之间的空白，同时纳滤也在放射性废水的处理和应用方面取得了较大的进展。

3.4 膜蒸馏技术

水蒸气在自然原理下总是从热的一方流向冷的一方，当憎水多孔膜两侧含水液体产生温度差时，就出现了膜蒸馏的反应过程，这就造就了膜蒸馏的驱动力。在这一过程中，憎水多孔膜的一侧装有放射性废水，当水变成水蒸气透过多孔膜传递到另一侧纯净的水中并冷却成水后，就实现了对放射性废水的净化处理。膜蒸馏的处理过程也可以回收利用化工系统的废热，因为膜蒸馏在低于放射性废水沸点的状况下也可以利用憎水多孔膜实现蒸发分离的过程。膜蒸馏可以有效的避免由于膜污染导致的膜的持续使用，并且由于膜蒸馏技术不需要较大的驱动力来操作，膜蒸馏技术的净化效果较好，方便使用与大范围的工业化推广使用。

3.5 反渗透

因为渗透现象和水扩散的现象是相反的，所以反渗透就是当对高浓度的溶液施加压力，使溶液通过半透膜向另一侧较为稀释的溶液一侧渗透的过程。反渗透的分离原理利用了溶解扩散理论，因为水会被优先吸附在膜的表面，再加以一定的驱动压力，吸附于膜上的水通过了膜，而其他的溶质被截留下来，就实现了对溶液的脱盐过程，应用于放射性废水的处理中也是相同的道理[3]。虽然反渗透在膜处理工艺中占有一定的地位，但是在实际应用中发现，反渗透处理净化技术还不是很完善，需要搭配废水预处理技术。因为在预处理过程中，可以去掉大部分的放射性核素，这不仅可以在很大程度上避免反渗透膜带来的重大污染，也可以达到较好的处理效果增强膜的持续性使用。

4 放射性废水处理的发展建议

4.1 优化处理工艺，降低运行成本

不论是传统的还是新兴的放射性废水处理工艺，在实际的应用过程中，不仅需要娴熟的操作工艺，处理方法的总体运行成本更是一个重要指标。所以在当下的发展中，应在不断降低成本的前提下，优化传统的废水处理工艺，简化工作流程，尽可能的做到方便快捷，同时也要提高对放射性废水的净化效果，对新兴的膜处理技术应加大研究力度，让膜处理技术更大程度的应用到废水处理中。

4.2 深化研究膜处理工艺，加强市场推广使用

虽然目前膜处理的工艺在实验室已经取得较大的成就，国外某些区域也已经开始尝试使用膜技术处理放射性废水，但在市场上的应用程度仍然较小，要想实现大规模的工业化应用，不仅需要加紧对膜处理技术的研究，更需要强力的市场推广与经济支持，保证膜处理技术的长期运行。

4.3 多种工艺联合使用，达到最佳的净化效果

许多的处理工艺因为其自身的原理，都有各自的优势和不足，有各自适合应用的范围和净化特点，所以如果可以将多种废水处理工艺联合起来使用，不仅可以在某些方面降低运行的成本，更可以发挥不同工艺的优势达到最佳的处理效果。

4.4 不断创新发展，研究新的处理方法

在不断的优化已经使用的技术的同时，还应该不断去创新，研究出更先进、更完善的放射性废水处理工艺。在发展中不断提升净化效果和降低成本，促进资源的合理利用。

【参考文献】

[1]方祥洪，马若霞，任力，华伟，杨彬.膜技术在放射性废水处理中的应用研究[J].广州化工，2014，20：17-18+47.

[2]张振涛，张生栋.放射性废水怎么处理？[J].中国核工业，2011，04：26-27.

[3]侯若梦，贾瑛.放射性废水处理技术研究进展[J].环境工程，2014，S1：57-60+84.