一种载磷微气泡高效诱导水中溶解态U(VI)颗粒化分离的方法技术

本发明专利技术公开了一种载磷微气泡高效诱导水中溶解态U(VI)颗粒化分离的方法。将磷酸盐(如PO

【技术实现步骤摘要】
一种载磷微气泡高效诱导水中溶解态U(VI)颗粒化分离的方法


[0001]本专利技术属于水处理
，具体而言，涉及一种载磷微气泡高效诱导水中溶解态U(VI)颗粒化分离的方法。

技术介绍

[0002]铀作为一种自然资源，被广泛应用于化学、能源、航空航天、冶金和其他重要领域，尤其是核能发电和核武器生产领域。然而，由于铀的致癌性、迁移性和长半衰期，一旦这些应用领域产生的含铀污染水体未被妥善处理进入到环境中，将给环境带来巨大危害。目前，针对含铀污染水体的处理常见方法有化学沉淀、离子交换、吸附等。其中化学沉淀法难以将污染污染水体处理后直接达到排放标准，离子交换法仅能处理离子型的放射性核素，吸附法具有一定的选择吸附性，需要一定的接触时间。因此，需要找到一种去除效率高，时间短的新型去除铀的技术。
[0003]胶质气泡作为一类表面可功能化的微气泡。该气泡不仅比表面积大稳定性好、表面荷电可控、传质效率高、气含率和气泡密度高等微气泡，更重要的是，可以通过表面活性剂分子和其他组分之间形成的有效复配实现气泡表层的功能化修饰，从而强化气泡对目标污染物的捕获效果。
[0004]水体中的U(VI)主要以溶解态U(VI)的形式存在，容易与碳酸盐、硫酸盐等离子形成络合物，易于迁移，危害较大。磷酸盐常常被用于水体中铀的分离和回收。然而，磷酸盐去除水中的溶解态U(VI)存在去除效率低，反应时间长，药剂量大等缺点。因此，本专利技术将微气泡用磷酸盐进行功能化修饰得到载磷微气泡，用于处理含U(VI)污染水体。本方法不仅提高了磷酸盐对U(VI)的去除效率，缩短了反应时间，还将溶解态U(VI)变成颗粒态的磷酸铀酰，从水中高效分离和去除，便于后续进一步回收。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种载磷微气泡高效诱导水中溶解态U(VI)颗粒化分离的方法；通过将磷酸盐修饰到表面活性剂产生的微气泡上制成载磷微气泡，该气泡不仅可以将磷酸盐与溶解态U(VI)反应生成颗粒态的磷酸铀酰固体，还能将磷酸铀酰固体进一步气浮分离富集到浮渣上。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：
[0007]本专利技术提供了一种载磷微气泡高效诱导水中溶解态U(VI)颗粒化分离的方法，包括以下步骤：(1)将磷酸盐或磷酸与表面活性剂复配制得气泡发生液，(2)将气泡发生液通过溶气法、高速搅拌法等方法制备成载磷微气泡；(3)将所得的载磷微气泡悬液通入U(VI)污染水体高效诱导溶解态U(VI)颗粒化分离，收集浮渣，同时将下清液部分回流到气泡发生液中。本方法可以在复杂或极端水化学条件下将污染水体中的溶解态U(VI)高效诱导成颗粒态磷酸铀酰固体，并从水体中快速分离去除。
[0008]进一步，所述的气泡发生液由表面活性剂、磷酸盐和水混合而成，并且装在气泡发生液存储罐中。
[0009]进一步，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、葡萄糖苷十二烷基溴化铵、乙酰基葡萄糖基烷基溴化铵等阳离子型表面活性剂中的一种或多种。
[0010]进一步，所述的气泡发生液中表面活性剂的浓度该表面活性剂临界胶束浓度(CMC)的0.2
‑
1.6倍，优选0.8倍的临界胶束浓度。
[0011]进一步，所述气泡发生液中的磷酸盐选自磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾中的一种或多种，所述磷酸盐或磷酸的浓度为以磷计为0.2
‑
1.6mmol/L。优选0.4
‑
0.8mmol/L。
[0012]进一步，所述的气泡发生液需要在气泡发生液存储罐中熟化3
‑
6h，优选4h；然后，通过水泵将气泡发生液通入到气泡发生罐中，通入气泡发生罐的流量为0.01
‑
0.1m3/min。
[0013]进一步，所述的载磷微气泡是按下列两种方法之一制备的：(1)在0.2
‑
0.6MPa高压下，利用空气压缩机使得空气充分溶于气泡发生罐中的气泡发生液中，然后进入到含U(VI)污染水体的反应器中，降压后形成载磷微气泡；(2)利用高速搅拌机以3000
‑
12000rpm的转速高速搅拌气泡发生罐中的气泡发生液80
‑
200s，形成载磷微气泡悬液。
[0014]进一步，所述的载磷微气泡的粒径为90
‑
130μm，半衰期为110
‑
160s，气含率为47
‑
62％。
[0015]进一步，所述的载磷微气泡高效诱导水中溶解态U(VI)颗粒化分离的方法包括以下步骤：(1)将制备出的载磷微气泡通过蠕动泵以0.001
‑
0.01m3/min的流量通入含溶解态U(VI)污染水体的反应器中，使得通入的气泡体积与污染水体体积之比为1：(2
‑
5)；(2)通入载磷微气泡后，使得该气泡与含U(VI)污染水体接触0.5
‑
5min，然后通过刮渣机将生成的颗粒态含U(VI)浮渣收集到浮渣池；(3)排出反应器中的下清液，并将部分下清液通过蠕动泵回流到气泡发生罐中再次利用。
[0016]进一步，所述的含U(VI)污染水体中溶解态U(VI)的浓度为0.08
‑
50mg/L。
[0017]进一步，所述的下清液回流中回流比为1:(5
‑
10)，流量为0.01
‑
0.1m3/min。
[0018]进一步，所述的复杂或极端水化学条件适用于如下任意一种水化学条件：pH为2
‑
12，盐度为10
‑
35
‰
；共存离子为Ca
2+
、Mg
2+
、SO
42+
、HCO3‑
、Cl
‑
等中一种或多种；共存有机质浓度为10
‑
50mg/L等。
[0019]与现有方法相比，本专利技术有益效果主要体现在：
[0020]1.载磷微气泡创新性地通过气泡表层的磷酸根修饰，将含U(VI)污染水体中难以去除的溶解态U(VI)转化为颗粒态的磷酸铀酰并被气泡实时捕获，大大提高U(VI)的捕获和分离效果。
[0021]2.本方法与吸附法、沉淀法等物理化学方法相比，载磷微气泡表层具有更多捕获U(VI)的有效位点，因此反应接触时间更短，去除效率更高。
[0022]3.载磷微气泡表面的磷酸(盐)与U(VI)反应生成磷酸铀酰的过程中，磷酸根的利用率明显增加，在强化气泡分离U(VI)效率的同时，减少了水体的富营养化。此外，通过将出水回流，进一步提高了磷酸盐的利用率。
[0023]4.本方法不仅能处理多种不同浓度的含U(VI)污染水体，还能应用于复杂或极端的水化学条件下含U(VI)污染水体的处理。
附图说明
[0024]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载磷微气泡高效诱导水中溶解态U(VI)颗粒化分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将磷酸盐或磷酸与表面活性剂复配制得气泡发生液，(2)将气泡发生液通过溶气法或高速搅拌法制备载磷微气泡；(3)将所得的载磷微气泡悬液通入U(VI)污染水体高效诱导溶解态U(VI)颗粒化分离，收集浮渣，同时将下清液部分回流到气泡发生液中；所述方法能在复杂或极端水化学条件下将污染水体中的溶解态U(VI)高效诱导成颗粒态磷酸铀酰固体从而快速分离去除。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的表面活性剂为阳离子型表面活性剂，包括十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、葡萄糖苷十二烷基溴化铵、乙酰基葡萄糖基烷基溴化铵中的一种或多种。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的气泡发生液中表面活性剂的浓度为所述表面活性剂临界胶束浓度的0.2
‑
1.6倍。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气泡发生液中的磷酸盐选自磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾中的一种或多种，所述磷酸盐或磷酸的浓度以磷计为0.2
‑
1.6mmol/L。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的气泡发生液需要在气泡发生液存储罐中熟化3
‑
6h后通入到气泡发生罐中，通入气泡发生罐的流量为0.01
‑
0.1m3/min。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述载磷微气泡是按下列两种方法之一制备的：(1)在0.2
‑
0.6MPa高压下，利用空气压缩机使得空气充分溶于气泡发生罐中的气泡发生液中，然后进入到反应器中，降压后形成载磷微气泡；(2)利用高速搅拌机以3000<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，张芝兵，张道勇，潘响亮，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：