一种以C3N4为吸附剂的海水提铀系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种海水提铀的处理系统及方法，特别是一种以C3N4为吸附剂的海水提铀系统，包括蒸发池、海水收集箱、吸附池、光催化池、固液分离池、焚烧炉和膜分离装置；其中，所述蒸发池的海水出口与海水收集箱的第一海水进液管相对接，所述海水收集箱的第一海水出液管与吸附池的第二海水进液管相对接，所述吸附池的第二海水出液管与光催化池的第三海水进液管相对接，所述光催化池的第三海水出液管与固液分离池的第四海水进液管相对接，所述固液分离池的第四海水出液管对接至膜分离装置。本发明专利技术中还提供了一种以C3N4为吸附剂的海水提铀方法。与现有技术相比较，本发明专利技术海水提铀效率高，成本低，受自然环境的影响小。

A system and method for uranium extraction from seawater using C3N4 as adsorbent

The invention discloses a processing system and method for extracting uranium from seawater, in particular a system for extracting uranium from seawater using C3N4 as adsorbent, including an evaporation tank, a seawater collection tank, an adsorption tank, a photocatalytic tank, a solid-liquid separation tank, an incinerator and a membrane separation device, wherein the seawater outlet of the evaporation tank is connected with the first seawater inlet pipe of the seawater collection tank, and the seawater collection tank has a seawater inlet pipe. The first seawater outlet pipe is connected with the second seawater inlet pipe of the adsorption pool, the second seawater outlet pipe of the adsorption pool is connected with the third seawater inlet pipe of the photocatalytic pool, the third seawater outlet pipe of the photocatalytic pool is connected with the fourth seawater inlet pipe of the solid-liquid separation pool, and the fourth seawater outlet pipe of the solid-liquid separation pool is connected with the membrane separation device. The invention also provides a method for extracting uranium from sea water using C3N4 as adsorbent. Compared with the existing technology, the seawater uranium extraction method of the invention has high efficiency, low cost and little influence by natural environment.

【技术实现步骤摘要】
一种以C3N4为吸附剂的海水提铀系统及方法
本专利技术涉及一种海水提铀的处理系统及方法，特别是一种以C3N4为吸附剂的海水提铀系统及方法。
技术介绍
能源短缺是人类社会面临的重大问题，目前世界上大部分的国家都以化石燃料为主要能源，而化石燃料是不可再生能源，它的储存量可供人类使用多久取决于人类的开采率和消耗率。其他影晌使用时间的因素还有：新矿藏的发现、化石燃料回收利用的经济性和可再生能源的增长。具研究人员提出的多种消耗模型可知，我们已经发现石油储量还能支持约35年，天然气储量能支持约37年。据估计，煤的现有储量还能供人们使用约107年。按照这种趋势发展的话，2042年以后，煤就是人们唯一可使用的化石燃料了；而且煤也只能支持到2112年。同时随之而来的还有环境问题的日益突出，开发新能源就成为了一项迫在眉睫的必要使命。目前已经投入使用的新能源有发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能等，而在此，我们把目光聚焦于核能。核能是人类历史上的一项伟大发现，它没有空气污染，使用的燃料能量密度高，核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。但一个核电站的运营时间达到60年或者更长时间，需要投入巨大资金建造。在建造核电站前，能源公司必须确保他们能够在未来几十年内获得价格合理的铀。陆地铀资源是否充足具有不确定性，这种不确定性一直影响着核能产业的决策。海水中铀的蕴藏量约45亿吨，是陆地上已探明的铀矿储量的2000倍以上。如果能够从海水中提取大量铀，就能够确保核能发电的未来。此外，从海水中提取铀同样在环保方面具有优势。传统的铀矿开采产生具有污染的废水，不仅对矿工的健康构成威胁，同时也对环境产生不利影响。所以开发海水提铀技术成为了解决此问题的重点。海水提铀的研究，主要集中在吸附剂的研制、吸附装置与工程实施两个方面。这是因为海水中含铀浓度很低，需要处理的海水量很大，而其他杂质含量既杂又浓，从而要求达到较高的富集系数。常规的海水提铀方法如下：将吸附剂装入有网眼的尼龙袋中，用船拖着在海水中飘游，或将吸附剂装入吸附柱中，把海水泵入吸附柱，通过吸附剂和海水接触而吸附铀；如用水合氧化钛吸附剂，每克吸附铀量为几十至200μg，用碱性溶液(碳酸铵或碳酸钠溶液)淋洗吸附有铀的水合氧化钛，得到含铀约9mg/L的淋洗液；经过一次吸附和淋洗，铀浓度由海水中的3.3μg/L提高至淋洗液中的9mg/L，提高了近3000倍；但此时的铀浓度还很低，需作进一步富集，可用阴离子交换树脂进行第二次吸附，再用中性盐溶液将离子交换树脂上的铀淋洗出来，第二次淋洗液的铀浓度可达3.5g/L左右。但是，上述海水提铀方法的工程实施比较困难，需要在海上操作，受海洋恶劣天气的影响较大。C3N4被认为是最古老的人工合成化合物之一，其历史可以追溯到1834年，由Berzelius和Liebig首次报道。1922年Franklin通过热解Hg(CN)2和Hg(SCN)2等前驱体得到一种无定型氮化碳，他还提出了其可能结构。1937年由Pauling和Sturdivant首次提出C3N4是以共面三均三嗪为基本结构单元的多聚类化合物，并通过X射线晶体学研究证明了这一观点。20世纪90年代，C3N4在长时间的冷落后再次引起研发人员的关注，但这一时期主要是在超硬材料β-C3N4方向有突破性进展。1996年Teter和Hemley采用第一性原理对C3N4重新计算，提出C3N4具有5种结构，即α相、β相、c相、p相和g相，其中前四种为超硬材料，而g-C3N4是软质相，在常温常压下稳定。2006年g-C3N4开始应用于多相催化领域，由福州大学王心晨教授课题组于2009年证实g-C3N4非金属半导体可以在光照下催化水产生氢气。近年来，由于特殊的结构和优异的性能，g-C3N4成为研究热点，也有企业成功实现量产并推动g-C3N4在光催化领域的商业化应用。g-C3N4能通过多种富氮前驱体(如双氰胺、尿素、三聚氰胺、硫脲等)、多种制备手段制得，具有工艺流程短、使用设备少、对设备要求低、制备时间短等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种以C3N4为吸附剂的海水提铀系统及方法。该处理系统及处理方法通过C3N4对海水中铀的吸附，光催化，使我们能够较轻松的获得重要的核电资源铀。为了实现上述目的，本专利技术所设计的一种以C3N4为吸附剂的海水提铀系统，该系统包括：蒸发池，所述蒸发池上设有海水进口与海水出口；海水收集箱，所述海水收集箱包含单侧开口的第一箱体以及用以密封该第一箱体的开口的第一盖体；在第一箱体的内腔设有第一隔板，该第一隔板自第一盖体的表面先垂直延伸向第一箱体的开口对立面，后折弯延伸至第一箱体的顶面；所述第一箱体的内腔被第一隔板分为第一上密封室与第一下流通室；在第一下流通室内设有第一过滤网板和第二过滤网板，两者在水流的流通路径上先后排列，第一过滤网板自第一隔板表面垂直延伸至第一箱体的底面，第二过滤网板自第一隔板表面垂直延伸向第一箱体的底面，但与第一箱体的底面未接触，在第二过滤网板的下方设有斜向板，所述斜向板自第二过滤网板的端面径直延伸至第一箱体的底面，且逐渐线性接近第一过滤网板；在第一过滤网板与第一盖体之间设有第一搅拌轴，在第一搅拌轴上设有第一搅拌叶轮，第一搅拌轴密封贯穿第一隔板后延伸进入至第一上密封室，并与从第一箱体外延伸至第一上密封室内的对应第一电机轴相联接；在第一过滤网板与第二过滤网板之间设有第二搅拌轴，在第二搅拌轴上设有第二搅拌叶轮，第二搅拌轴密封贯穿第一隔板后延伸进入至第一上密封室，并与从第一箱体外延伸至第一上密封室内的对应第二电机轴相联接；在第一盖体上设有第一海水进液管，该第一海水进液管的管口与第一下流通室相贯通；在第一箱体上设有第一海水出液管，该第一海水出液管的管口与第一下流通室相贯通；吸附池，所述吸附池包含单侧开口的第二箱体以及用以密封该第二箱体的开口的第二盖体；在第二箱体的内腔设有第二隔板和第三隔板，该第二隔板自第二盖体的表面先垂直延伸向第二箱体的开口对立面，后折弯延伸至第二箱体的顶面，该第三隔板自第二箱体的开口对立面的表面先垂直延伸向开口，后折弯延伸至第二箱体的顶面；所述第二箱体的内腔被第二隔板和第三隔板分为第二上密封室、第三上密封室以及第二下流通室；在第二隔板的下方设有第三搅拌轴，在第三搅拌轴上设有第三搅拌叶轮，第三搅拌轴的顶部密封贯穿第二隔板后延伸进入至第二上密封室，并与从第二箱体外延伸至第二上密封室内的对应第三电机轴相联接；在第三隔板的下方设有第四搅拌轴，在第四搅拌轴上设有第四搅拌叶轮，第四搅拌轴的顶部密封贯穿第三隔板后延伸进入至第三上密封室，并与从第二箱体外延伸至第三上密封室内的对应第四电机轴相联接；在第二盖体上设有第二海水进液管，该第二海水进液管的管口与第二下流通室相贯通；在第二箱体上设有第二海水出液管和C3N4投料口，该第二海水出液管的管口和C3N4投料口均与第二下流通室相贯通，该C3N4投料口设在第二箱体的顶部，且位于第二上密封室与第三上密封室之间；光催化池，所述光催化池包含单侧开口的第三箱体以及用以密封该第三箱体的开口的第三盖体；在第三箱体的内腔设有第四隔板，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以C3N4为吸附剂的海水提铀系统，其特征是包括：蒸发池，所述蒸发池上设有海水进口与海水出口；海水收集箱，所述海水收集箱包含单侧开口的第一箱体以及用以密封该第一箱体的开口的第一盖体；在第一箱体的内腔设有第一隔板，该第一隔板自第一盖体的表面先垂直延伸向第一箱体的开口对立面，后折弯延伸至第一箱体的顶面；所述第一箱体的内腔被第一隔板分为第一上密封室与第一下流通室；在第一下流通室内设有第一过滤网板和第二过滤网板，两者在水流的流通路径上先后排列，第一过滤网板自第一隔板表面垂直延伸至第一箱体的底面，第二过滤网板自第一隔板表面垂直延伸向第一箱体的底面，但与第一箱体的底面未接触，在第二过滤网板的下方设有斜向板，所述斜向板自第二过滤网板的端面径直延伸至第一箱体的底面，且逐渐线性接近第一过滤网板；在第一过滤网板与第一盖体之间设有第一搅拌轴，在第一搅拌轴上设有第一搅拌叶轮，第一搅拌轴密封贯穿第一隔板后延伸进入至第一上密封室，并与从第一箱体外延伸至第一上密封室内的对应第一电机轴相联接；在第一过滤网板与第二过滤网板之间设有第二搅拌轴，在第二搅拌轴上设有第二搅拌叶轮，第二搅拌轴密封贯穿第一隔板后延伸进入至第一上密封室，并与从第一箱体外延伸至第一上密封室内的对应第二电机轴相联接；在第一盖体上设有第一海水进液管，该第一海水进液管的管口与第一下流通室相贯通；在第一箱体上设有第一海水出液管，该第一海水出液管的管口与第一下流通室相贯通；吸附池，所述吸附池包含单侧开口的第二箱体以及用以密封该第二箱体的开口的第二盖体；在第二箱体的内腔设有第二隔板和第三隔板，该第二隔板自第二盖体的表面先垂直延伸向第二箱体的开口对立面，后折弯延伸至第二箱体的顶面，该第三隔板自第二箱体的开口对立面的表面先垂直延伸向开口，后折弯延伸至第二箱体的顶面；所述第二箱体的内腔被第二隔板和第三隔板分为第二上密封室、第三上密封室以及第二下流通室；在第二隔板的下方设有第三搅拌轴，在第三搅拌轴上设有第三搅拌叶轮，第三搅拌轴的顶部密封贯穿第二隔板后延伸进入至第二上密封室，并与从第二箱体外延伸至第二上密封室内的对应第三电机轴相联接；在第三隔板的下方设有第四搅拌轴，在第四搅拌轴上设有第四搅拌叶轮，第四搅拌轴的顶部密封贯穿第三隔板后延伸进入至第三上密封室，并与从第二箱体外延伸至第三上密封室内的对应第四电机轴相联接；在第二盖体上设有第二海水进液管，该第二海水进液管的管口与第二下流通室相贯通；在第二箱体上设有第二海水出液管和C3N4投料口，该第二海水出液管的管口和C3N4投料口均与第二下流通室相贯通，该C3N4投料口设在第二箱体的顶部，且位于第二上密封室与第三上密封室之间；光催化池，所述光催化池包含单侧开口的第三箱体以及用以密封该第三箱体的开口的第三盖体；在第三箱体的内腔设有第四隔板，该第四隔板自第三盖体的表面垂直延伸至第三箱体的开口对立面；所述第三箱体的内腔被第四隔板分为第一上流通室与第一下密封室；在第一上流通室内设有第五搅拌轴，在第五搅拌轴上设有第五搅拌叶轮，第五搅拌轴的底部密封贯穿第四隔板，并与从第三箱体外延伸至第一下密封室内的对应第五电机轴相联接；在第三盖体上设有第三海水进液管，该第三海水进液管的管口与第一上流通室相贯通；在第三箱体上设有第三海水出液管，该第三海水出液管的管口与第一上流通室相贯通；在第一上流通室的内壁上均匀铺设有防水灯；固液分离池，所述固液分离池包含第四箱体；在第四箱体内设有第五隔板，该第五隔板自第四箱体一侧的表面先垂直延伸向另一侧，后折弯延伸至第四箱体的底面；所述第四箱体的内腔被第五隔板分为第二上流通室与第二下密封室；在第二上流通室内设有第六搅拌轴，在第六搅拌轴上设有第六搅拌叶轮，第六搅拌轴的底部密封贯穿第五隔板，并与从第四箱体外延伸至第二下密封室内的对应第六电机轴相联接；在第四箱体上设有第四海水进液管和第四海水出液管，该第四海水进液管和第四海水出液管的各自管口均与第二上流通室相贯通；在第二上流通室内设有用于将从第四海水进液管进入的海水进行过滤，并将过滤得到的固体输送至第四箱体外的输送及过滤装置，在空间垂直方向上第四海水进液管与第四箱体相贯通的管口位于输送及过滤装置的上方，第四海水出液管与第四箱体相贯通的管口则位于输送及过滤装置的下方；以及，焚烧炉和膜分离装置；其中，所述蒸发池的海水出口与海水收集箱的第一海水进液管相对接，所述海水收集箱的第一海水出液管与吸附池的第二海水进液管相对接，所述吸附池的第二海水出液管与光催化池的第三海水进液管相对接，所述光催化池的第三海水出液管与固液分离池的第四海水进液管相对接，所述固液分离池的第四海水出液管对接至膜分离装置。...

【技术特征摘要】
1.一种以C3N4为吸附剂的海水提铀系统，其特征是包括：蒸发池，所述蒸发池上设有海水进口与海水出口；海水收集箱，所述海水收集箱包含单侧开口的第一箱体以及用以密封该第一箱体的开口的第一盖体；在第一箱体的内腔设有第一隔板，该第一隔板自第一盖体的表面先垂直延伸向第一箱体的开口对立面，后折弯延伸至第一箱体的顶面；所述第一箱体的内腔被第一隔板分为第一上密封室与第一下流通室；在第一下流通室内设有第一过滤网板和第二过滤网板，两者在水流的流通路径上先后排列，第一过滤网板自第一隔板表面垂直延伸至第一箱体的底面，第二过滤网板自第一隔板表面垂直延伸向第一箱体的底面，但与第一箱体的底面未接触，在第二过滤网板的下方设有斜向板，所述斜向板自第二过滤网板的端面径直延伸至第一箱体的底面，且逐渐线性接近第一过滤网板；在第一过滤网板与第一盖体之间设有第一搅拌轴，在第一搅拌轴上设有第一搅拌叶轮，第一搅拌轴密封贯穿第一隔板后延伸进入至第一上密封室，并与从第一箱体外延伸至第一上密封室内的对应第一电机轴相联接；在第一过滤网板与第二过滤网板之间设有第二搅拌轴，在第二搅拌轴上设有第二搅拌叶轮，第二搅拌轴密封贯穿第一隔板后延伸进入至第一上密封室，并与从第一箱体外延伸至第一上密封室内的对应第二电机轴相联接；在第一盖体上设有第一海水进液管，该第一海水进液管的管口与第一下流通室相贯通；在第一箱体上设有第一海水出液管，该第一海水出液管的管口与第一下流通室相贯通；吸附池，所述吸附池包含单侧开口的第二箱体以及用以密封该第二箱体的开口的第二盖体；在第二箱体的内腔设有第二隔板和第三隔板，该第二隔板自第二盖体的表面先垂直延伸向第二箱体的开口对立面，后折弯延伸至第二箱体的顶面，该第三隔板自第二箱体的开口对立面的表面先垂直延伸向开口，后折弯延伸至第二箱体的顶面；所述第二箱体的内腔被第二隔板和第三隔板分为第二上密封室、第三上密封室以及第二下流通室；在第二隔板的下方设有第三搅拌轴，在第三搅拌轴上设有第三搅拌叶轮，第三搅拌轴的顶部密封贯穿第二隔板后延伸进入至第二上密封室，并与从第二箱体外延伸至第二上密封室内的对应第三电机轴相联接；在第三隔板的下方设有第四搅拌轴，在第四搅拌轴上设有第四搅拌叶轮，第四搅拌轴的顶部密封贯穿第三隔板后延伸进入至第三上密封室，并与从第二箱体外延伸至第三上密封室内的对应第四电机轴相联接；在第二盖体上设有第二海水进液管，该第二海水进液管的管口与第二下流通室相贯通；在第二箱体上设有第二海水出液管和C3N4投料口，该第二海水出液管的管口和C3N4投料口均与第二下流通室相贯通，该C3N4投料口设在第二箱体的顶部，且位于第二上密封室与第三上密封室之间；光催化池，所述光催化池包含单侧开口的第三箱体以及用以密封该第三箱体的开口的第三盖体；在第三箱体的内腔设有第四隔板，该第四隔板自第三盖体的表面垂直延伸至第三箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘帅帅，江玲玲，胡宁洋，张芳佳，许玲霞，方荧，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33