淺議放射性廢水膜處理技術研究進展

趙大鵬 韓一丹 馮春曉

摘 要：現階段，我國科學技術正在持續發展，核技術的應用也不斷的成熟，并得到推廣，而在核技術應用推廣的過程中會產生較多的放射性廢水，這類廢水對人們的生活以及生存環境產生了嚴重的威脅，所以對放射性廢水進行有效處理是人們當前面臨的重要課題。本文主要對各種放射性廢水的處理工藝技術進行探討，并對傳統處理工藝技術以及膜處理技術的實際應用現狀進行闡述，針對未來的發展趨勢提出了一些意見和建議。

關鍵詞：放射性廢水;膜處理技術;進展

放射性廢水依據放射性濃度可分為高水平放射性廢液以及低水平放射性廢水。而國際原子能機構以放射性濃度水平為依據，將放射性廢水劃分為五類，但無論將放射性廢水做何分類，均應該按照兩個基本原則對其進行處理：①對于極低水平的放射性廢水，可將其排入水域之中，經稀釋以及擴散的方式使之達到無害水平;②將放射性廢水與人們生活環境之間長期隔離，使放射性廢水自然衰變，此方法均適用于各種程度的放射性廢水之中。但放射性廢水一旦出現泄漏，將會造成嚴重的環境污染，并且會嚴重影響到人們的生活，因此，需要對放射性廢水采取有效的處理技術。膜處理技術便是對放射性廢水實現有效處理的一種分離技術，為了進一步對此項技術進行研究，本文將闡述對放射性廢水膜處理技術的研究進展，從而為實際放射性廢水處理提供方法和依據。

1 放射性廢水的傳統處理工藝技術

1.1 化學沉淀法

這種處理方法主要是通過沉淀劑與放射性廢水之中存在的一些微量放射性核素相結合后，形成沉淀反應。比較常見的沉淀劑包括鋁鹽、鐵鹽、高錳酸鹽、磷酸鹽、蘇打、石灰等，而對于釕、銫、碘等難除放射性核算則需要采用特殊化學沉淀劑，例如，放射性核素銫可用亞鐵氰化銅、亞鐵氰化鐵、亞鐵氰化鎳等沉淀劑，放射性核素釕可用仲高碘酸鉛、硫化亞鐵等，放射性核素碘可用硝酸銀與磺化鈉反應，形成碘化銀沉淀。化學沉淀法偏重于體積較大、低凈化要求、較高含鹽量的一類低放射性廢水。

1.2 蒸發濃縮法

放射性廢水之中存在部分核素在加熱后會自動汽化蒸發，蒸發濃縮法便是對此原理進行了應用，將放射性廢水加熱然后冷凝，從而得到放射性核素含量較少的廢液，進而實現凈化，這種方法可普遍應用于高中低級別的放射性廢水之中，靈活性比較高，且具有較高的凈化程度和安全性，但此法操作成本較高，需要較大的熱能。

1.3 離子交換法

當放射性廢水與樹脂相互接觸的情況下，其中形成的交換離子會主動同廢水之中的放射性離子發生交換，從而形成離子交換法，采用此法可有效去除廢水中的發射性核素，使廢水達到凈化的目的，此法適用于溶解性無機污染物，也適用于低含鹽量、少懸浮物的低級放射性廢水之中。這種方法對廢水中的放射性核素去除率比較高，有著較好的凈化效果，但使用成本相對較高，故推廣應用比較困難。

2 放射性廢水膜處理技術的應用

膜處理技術的應用原理主要是膜分離原理，這種處理技術是通過半透明膜當做分離間隔，由于物質的物理性質及化學性質不同，當膜兩側受到一定作用力的情況下，物質便會出現分離，從而使放射性廢水之中含有的核素成功的分離出來，最終使廢水實現凈化。從目前放射性廢水對膜處理技術進行應用的現狀來看，主要的膜處理技術包括微濾、納濾、超濾以及反滲透等處理工藝技術，以下將對放射性廢水膜處理技術的具體應用進行研究。

2.1 微濾技術

在對放射性廢水進行預處理過程中，微濾處理的應用非常普遍，微濾處理所使用的微濾膜孔徑一般在0.1～10μm之間，其范圍比較大，無法有效的將放射性核素凈化，微濾技術的應用目的在于將放射性廢水之中的懸浮物進行濾除，個別情況下還可以與吸附等處理技術聯合應用。伴隨微濾技術的不斷推廣應用，人們發現當跨膜壓差不斷增加時，產水通量也會不斷增加，通量一般不會受廢水流速的變化而受到影響。且在廢水凈化時，懸浮物會導致微濾膜模孔堵塞，進而造成膜通量降低，采取常規清洗的方法很難將通量完全恢復。

2.2 超濾技術

超濾膜孔徑一般在10～100nm，其同微濾原理比較相似，主要是通過壓力這一驅動力來完成過濾的一項膜處理技術。在對放射性廢水進行處理時，超濾技術能夠同其他處理技術之間相互協同應用，也能夠單獨應用來完成凈化處理。但因超濾膜孔徑相對較大，在對放射性廢水處理時，產生處理效果并不是特別理想，故在對超濾技術進行應用時，通常與其他技術配合應用可實現處理效果的提升。超濾技術在應用的過程中面臨兩種選擇：①將放射性廢水之中的放射性核素吸附，通過絮凝之后再實施超濾技術進行處理;②將超濾技術與反滲透技術配合應用，并將超濾技術應用于放射性廢水的預處理操作之中，從而能夠提升應用效果。在應用超濾技術時，通常因加入高分子聚合物造成超濾膜受到污染，繼而導致清潔難度上升，與此同時，針對不同放射性核素還應加入相應絮凝劑，導致超濾技術在實際應用的過程中會產生諸多不便。

2.3 反滲透技術

由于滲透現象以及水擴散現象處于相反狀態，故反滲透便是對高濃度溶液施壓導致溶液經半透膜向稀釋溶液一側滲透的過程。反滲透分離原理主要在于溶解擴散理論，由于水優先吸附于膜表面，同時施加驅動壓（下轉第101頁）（上接第99頁）力，吸附于膜表面上的水便會透過膜，而其他溶質便會在截留于膜上，從而實現溶液脫鹽，此技術應用于放射性廢水處理也是一樣的原理。雖然在反滲透技術在膜處理技術中占有重要的地位，但在實際應用之中也存在一定的不完善表現，故需要與預處理技術相配合，主要是由于預處理技術應用過程中，能夠將大多數放射性核素去除，從而使反滲透膜受到的污染減輕，還可以增強處理效果，保證反滲透膜的持續使用。

2.4 納濾技術

近些年來，納濾技術的應用和發展均比較迅速，納濾膜屬于壓力驅動膜，主要出于超濾膜及反滲透之間。納米級微孔分子篩選效應能夠很好的應用于不帶電荷的中性物質篩除處理，所以納濾工藝技術便通過這一效應廣泛應用。而離子和膜之間形成的靜電作用則可有助于納濾工藝技術將鹽離子有效截留。而事實上，對于含有各種價態的離子所形成的多元體系而言，離子穿透膜具備不同的穿透比例，且鹽離子電荷程度存在差異，同時膜在選擇各種離子時均不相同。納濾技術的應用，有效的彌補了超濾和反滲透之間的空白，并且納濾技術在放射性廢水處理之中也不斷得到應用和推廣。

2.5 膜蒸餾技術

水蒸氣在自然條件下會從熱的一方向冷的一方流動，當憎水多孔膜兩側的含水液存在溫差的情況下，便會產生膜蒸餾反應，這便為膜蒸餾技術的應用提供了重要的驅動力。在此過程中，憎水多孔膜在一側裝帶放射性廢水，當水逐漸形成水蒸氣的情況下，會通過多孔膜向另一側純凈水方向傳遞，當傳遞至純凈水之中，并且通過冷卻形成水之后，便實現放射性廢水凈化處理。膜蒸餾處理也可對化工系統之中形成的廢熱加以利用，這是由于膜蒸餾比廢水沸點低，在這種狀況下，可通過憎水多孔膜完成蒸發分離。膜蒸餾技術的應用能夠有效避免膜污染，從而促進膜持續性應用，且膜蒸餾技術無需較大驅動力，凈化效果也比較好，在應用過程中也比較方便，因此，膜蒸餾技術比較適合工廠化推廣應用。

3 針對放射性廢水膜處理技術發展的建議

從上述內容中可以了解到，各項膜處理技術在應用的過程中，既存在優勢，又存在劣勢，因此，在各項膜處理技術應用時，還應該做到如下幾點：①應該重視膜處理技術的優化，實現運行成本的降低，從而實現經濟效益;②在對膜處理技術應用的研究方面應該加強，并在市場中將此類技術不斷的推廣和應用;③根據各項膜處理技術的優勢和劣勢，可以將各項膜處理技術進行配合應用，從而使放射性廢水凈化處理的有效性提升。總而言之，膜處理技術是放射性廢水處理的有效技術方法，應該對此類技術推廣應用。

參考文獻：

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