李洪偉+張丹丹

【摘 要】隨著科技的不斷發(fā)展，核技術(shù)應(yīng)用的日益成熟和廣泛，在這個(gè)過程中也產(chǎn)生了許多的放射性廢水，對(duì)這些放射性廢水的處理也成為了當(dāng)今時(shí)代一個(gè)重要的研究課題。本文作者就各種廢水處理工藝展開研究，闡述了傳統(tǒng)工藝和膜處理技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)未來的發(fā)展提出了幾點(diǎn)建議。

【關(guān)鍵詞】放射性廢水；膜處理工藝；建議

1 對(duì)放射性廢水的傳統(tǒng)處理方法

1.1 化學(xué)沉淀法

利用沉淀劑以及放射性廢水中的某些微量放射性核素而產(chǎn)生沉淀反應(yīng)是化學(xué)沉淀法的基本作用原理。對(duì)于某些滿意去除的放射性核素也有對(duì)應(yīng)的特殊的化學(xué)沉淀劑來處理。化學(xué)沉淀法的主要應(yīng)用對(duì)象為含鹽量較高、對(duì)凈化的要求不是很高并且體積較大的低放射性廢水。工藝簡(jiǎn)單方便并且費(fèi)用相對(duì)較低，這就形成了化學(xué)沉淀法的優(yōu)勢(shì)所在。

1.2 離子交換法

樹脂在與放射性廢水接觸時(shí)，其中的交換離子會(huì)自覺與廢水中的某些放射性離子交換，這就構(gòu)成了離子分離法的原理，在這種方式下，廢水中的放射性核素能夠得到有效的去除，這就達(dá)到了凈化廢水的目的。離子交換法適用于溶解性的無極污染物，常用于懸浮物較少、含鹽量低的中低型放射性廢水。采用離子交換法放射性核素的去除率較高，凈化效果較好但是使用的成本較高[1]所以推廣實(shí)施起來也較為困難，沒有得到大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。

1.3 蒸發(fā)濃縮法

廢水中的部分放射性核素在加熱過程中會(huì)自動(dòng)被汽化而蒸發(fā)，蒸發(fā)濃縮法就利用了這一原理，對(duì)加熱后的放射性廢水進(jìn)行冷凝，得到含放射性核素較少的廢液，從而實(shí)現(xiàn)凈化的目的。蒸發(fā)濃縮法既可用于中高級(jí)的放射性廢水，也可以用于低級(jí)放射性廢水，擁有較高的靈活性，并且凈化程度高，同時(shí)也比較安全。但是它的運(yùn)行成本也比較好，對(duì)熱能的需求量大，一般工業(yè)化生產(chǎn)中不容易滿足它的運(yùn)行需要。

2 膜處理的概念

2.1 原理

膜處理技術(shù)主要是膜分離的原理，利用半透明膜作為分離的間隔，因?yàn)槲镔|(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)不同，當(dāng)在膜的兩側(cè)加以一定的作用力時(shí)，物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生分離，從而就將放射性廢水中的核素等分離出來，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的凈化處理。

2.2 分類

由于膜的孔徑和作用力的大小以及具體用途的差異可分為微濾、超濾、納濾和反滲透工藝等幾項(xiàng)不同的處理工藝。

3 目前主要應(yīng)用的膜處理技術(shù)

3.1 微濾

在放射性廢水的預(yù)處理階段，微濾處理的方法應(yīng)用得比較普遍。微濾膜的孔徑大概在0.1～10μm，范圍較大，不能很好的凈化出放射性核素，所以主要被用來去除放射性廢水中的懸浮物?；蛘呤呛臀降忍幚砉に嚶?lián)合起來使用。隨著微濾處理技術(shù)使用的深入，人們逐漸發(fā)現(xiàn)產(chǎn)水通量會(huì)隨著跨膜壓差的增加而增加，通量幾乎不受廢水流速的影響。并且在凈化的過程中，懸浮物會(huì)造成微濾膜的膜孔堵塞，從而造成膜通量的降低，一般的清洗很難完全恢復(fù)通量[2]。

3.2 超濾

超濾膜的孔徑范圍大致在10～100nm，它與微濾相似也是需要壓力作為驅(qū)動(dòng)力的膜處理技術(shù)。在放射性廢水的處理中，超濾可以和其他的處理工藝混合配合使用，也可以獨(dú)立的使用進(jìn)行凈化處理。但是由于超濾膜的孔徑范圍較大，一般處理效果不是很理想，所以在應(yīng)用過程中多和其他技術(shù)搭配使用來達(dá)到更好的凈化效果。超濾處理工藝在應(yīng)用中有兩種選擇，一是將廢水中的放射性核素經(jīng)過吸附，絮凝后再進(jìn)行超濾處理，還有一種則是與反滲透等處理工藝配合，將超濾作為放射性廢水的預(yù)處理手段，可以達(dá)到更好的效果。在使用超濾處理的過程中，常常由于加入的高分子聚合物導(dǎo)致超濾膜污染，增加了清潔的難度，同時(shí)對(duì)于不同的放射性核素需要加入相對(duì)應(yīng)的不同的絮凝劑，這也給就給現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用過程造成了不便。

3.3 納濾

近年來納濾處理工藝的發(fā)展較快，納濾膜是一種壓力驅(qū)動(dòng)膜，存在于反滲透和超濾膜之間。納米級(jí)微孔的分子篩選效應(yīng)對(duì)于中性物質(zhì)并且不帶電荷的處理相當(dāng)有用，因此納濾處理工藝主要應(yīng)用的就是這一效應(yīng)。而離子與膜之間的靜電作用則能夠幫助納濾處理工藝順利截留鹽離子。在實(shí)際情況中，面對(duì)含有不同價(jià)態(tài)的離子的多元體系，離子穿透膜的穿透比例也不盡相同，這很大程度上是因?yàn)槟?duì)不同的離子的截流率是不同的，并且鹽離子的電荷程度也都各不相同，再加上膜對(duì)各種離子的選擇各不相同。納濾處理技術(shù)的出現(xiàn)填補(bǔ)了反滲透和超濾之間的空白，同時(shí)納濾也在放射性廢水的處理和應(yīng)用方面取得了較大的進(jìn)展。

3.4 膜蒸餾技術(shù)

水蒸氣在自然原理下總是從熱的一方流向冷的一方，當(dāng)憎水多孔膜兩側(cè)含水液體產(chǎn)生溫度差時(shí)，就出現(xiàn)了膜蒸餾的反應(yīng)過程，這就造就了膜蒸餾的驅(qū)動(dòng)力。在這一過程中，憎水多孔膜的一側(cè)裝有放射性廢水，當(dāng)水變成水蒸氣透過多孔膜傳遞到另一側(cè)純凈的水中并冷卻成水后，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)放射性廢水的凈化處理。膜蒸餾的處理過程也可以回收利用化工系統(tǒng)的廢熱，因?yàn)槟ふ麴s在低于放射性廢水沸點(diǎn)的狀況下也可以利用憎水多孔膜實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)分離的過程。膜蒸餾可以有效的避免由于膜污染導(dǎo)致的膜的持續(xù)使用，并且由于膜蒸餾技術(shù)不需要較大的驅(qū)動(dòng)力來操作，膜蒸餾技術(shù)的凈化效果較好，方便使用與大范圍的工業(yè)化推廣使用。

3.5 反滲透

因?yàn)闈B透現(xiàn)象和水?dāng)U散的現(xiàn)象是相反的，所以反滲透就是當(dāng)對(duì)高濃度的溶液施加壓力，使溶液通過半透膜向另一側(cè)較為稀釋的溶液一側(cè)滲透的過程。反滲透的分離原理利用了溶解擴(kuò)散理論，因?yàn)樗畷?huì)被優(yōu)先吸附在膜的表面，再加以一定的驅(qū)動(dòng)壓力，吸附于膜上的水通過了膜，而其他的溶質(zhì)被截留下來，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)溶液的脫鹽過程，應(yīng)用于放射性廢水的處理中也是相同的道理[3]。雖然反滲透在膜處理工藝中占有一定的地位，但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，反滲透處理凈化技術(shù)還不是很完善，需要搭配廢水預(yù)處理技術(shù)。因?yàn)樵陬A(yù)處理過程中，可以去掉大部分的放射性核素，這不僅可以在很大程度上避免反滲透膜帶來的重大污染，也可以達(dá)到較好的處理效果增強(qiáng)膜的持續(xù)性使用。

4 放射性廢水處理的發(fā)展建議

4.1 優(yōu)化處理工藝，降低運(yùn)行成本

不論是傳統(tǒng)的還是新興的放射性廢水處理工藝，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，不僅需要嫻熟的操作工藝，處理方法的總體運(yùn)行成本更是一個(gè)重要指標(biāo)。所以在當(dāng)下的發(fā)展中，應(yīng)在不斷降低成本的前提下，優(yōu)化傳統(tǒng)的廢水處理工藝，簡(jiǎn)化工作流程，盡可能的做到方便快捷，同時(shí)也要提高對(duì)放射性廢水的凈化效果，對(duì)新興的膜處理技術(shù)應(yīng)加大研究力度，讓膜處理技術(shù)更大程度的應(yīng)用到廢水處理中。

4.2 深化研究膜處理工藝，加強(qiáng)市場(chǎng)推廣使用

雖然目前膜處理的工藝在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)取得較大的成就，國(guó)外某些區(qū)域也已經(jīng)開始嘗試使用膜技術(shù)處理放射性廢水，但在市場(chǎng)上的應(yīng)用程度仍然較小，要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用，不僅需要加緊對(duì)膜處理技術(shù)的研究，更需要強(qiáng)力的市場(chǎng)推廣與經(jīng)濟(jì)支持，保證膜處理技術(shù)的長(zhǎng)期運(yùn)行。

4.3 多種工藝聯(lián)合使用，達(dá)到最佳的凈化效果

許多的處理工藝因?yàn)槠渥陨淼脑恚加懈髯缘膬?yōu)勢(shì)和不足，有各自適合應(yīng)用的范圍和凈化特點(diǎn)，所以如果可以將多種廢水處理工藝聯(lián)合起來使用，不僅可以在某些方面降低運(yùn)行的成本，更可以發(fā)揮不同工藝的優(yōu)勢(shì)達(dá)到最佳的處理效果。

4.4 不斷創(chuàng)新發(fā)展，研究新的處理方法

在不斷的優(yōu)化已經(jīng)使用的技術(shù)的同時(shí)，還應(yīng)該不斷去創(chuàng)新，研究出更先進(jìn)、更完善的放射性廢水處理工藝。在發(fā)展中不斷提升凈化效果和降低成本，促進(jìn)資源的合理利用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]方祥洪，馬若霞，任力，華偉，楊彬.膜技術(shù)在放射性廢水處理中的應(yīng)用研究[J].廣州化工，2014，20：17-18+47.

[2]張振濤，張生棟.放射性廢水怎么處理？[J].中國(guó)核工業(yè)，2011，04：26-27.

[3]侯若夢(mèng)，賈瑛.放射性廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程，2014，S1：57-60+84.

[責(zé)任編輯：湯靜]