利用碳納米管處理放射性溶液、工業生活污水的方法技術

本發明專利技術是利用碳納米管處理放射性溶液、工業生活污水的方法，是利用碳納米管的高效吸附性能，在放射性溶液或工業生活污水中，投放碳納米管，使放射性元素富集在碳納米管上，可以使高放射性溶液中放射性核素的濃度和放射性強度降低９９－９９．９％，高放射性溶液的體積降低９５－９９％，大大減少高放射性溶液的處理成本和處理費用。同時碳納米管作為高效吸附材料可以處理工業和生活溶水中金屬離子和大部分有機物等許多方面。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及核廢物與工業生活污水處理過程方法，確切地說是核廢物處理過程中產生的高放射性溶液、工業生活污水進行處理的方法。
技術介紹
自1991年Iijima教授發現碳納米管以來，碳納米管在制備、各種物理性質的表征和儲存氣體等方面作了大量的研究工作，以碳納米管為基礎的許多研究得到了國際上的廣泛關注和重視。自1991年至今一直是國際上的研究熱點。核能的和平利用產生大量的核廢物，通過一定的化學處理(如PUREX工藝流程等)可以提取出有用的鈾、钚和其他放射性核素，同時產生大量體積的高放射性溶液，高放射性溶液的處理是核能的和平利用和核廢物處理的關鍵問題，目前國際上采用的方法是混凝土或玻璃固化，最后進行深埋處理。此方法的缺點是成本高，固化后的體積大，對于深埋等進一步處理增加了很大的難度和成本。如何將此高放射性溶液進行濃縮和降低其放射性強度是處理核廢物的關鍵。
技術實現思路
本專利技術的目的是利用碳納米管解決高放射性溶液的濃縮和降低放射性強度、吸附濃縮低放射性溶液中的放射性核素、工業和生活污水中金屬元素以及部分有機污染物等，達到放射性溶液和工業生活污水處理的目的。采用碳納米管處理放射性溶液和工業生活污水的具體方法和步驟是(1)、將放射性溶液或工業生活污水pH值調節到中性或堿性，首先使部分放射性核素和金屬離子形成沉淀，方便分離及減小處理成本。(2)、將普通碳納米管投入到放射性溶液或工業生活污水中，通常用量為大約0.2g~1.0g碳納米管/升溶液，較佳用量為0.5g碳納米管/升溶液。(3)、輕微震蕩1天~2天后，大量的放射性核素和金屬離子被吸附到碳納米管中，靜置1-2天，對溶液進行過濾，可以將吸附大量放射性核素后的碳納米管從溶液中分離出來。(4)、將從溶液中分離出的碳納米管和沉淀的放射性核素放置在容器中，便于以后固化。(5)、如果溶液中放射性核素的濃度或金屬離子的濃度比較低，可以采用將碳納米管制備成交換柱，緩慢過濾溶液，可以完全有效的將溶液中的放射性核素或金屬離子直接吸附到碳納米管交換柱上，達到處理廢液廢水的目的。根據溶液中放射性核素或金屬離子的濃度，可以將步驟(2)和(3)重復幾次，可以達到將溶液中放射性核素或金屬離子的濃度降低99-99.9％的目標。測量處理后的溶液是否可以達到直接排放的標準，根據要求用離子交換樹脂等方法進行進一步處理可以達到最終的要求。碳納米管在溶液中對放射性核素和金屬離子具有非常強的吸附能力，被碳納米管吸附的放射性核素和金屬離子很難從碳納米管上解吸下來，自然沉降法可以使長度為10-30微米的多壁碳納米管從溶液中自然沉淀下來，過濾法可以將顆粒更小的碳納米管從溶液中分離出來，基于碳納米管在溶液中對放射性核素和金屬離子的超強吸附和儲存能力，碳納米管的高效吸附技術可以應用于高放溶液的濃縮和降低放射性強度處理，此項技術同樣可以應用于工業和生活污水的處理。本專利技術解決了核廢物處理過程中放射性溶液的濃縮和降低放射性核素的濃度問題，同時可以解決工業生活污水中金屬離子和部分有機物凈化問題。專利技術操作簡單，而且成本低廉。具體實施例方式實施例1溶液中濃縮銪(Eu)選取一系列100毫升銪濃度為4.8×10-6mol/L，NaClO4濃度為0.1mol/L，pH值3-12的溶液，每份溶液中加入0.02克碳納米管(0.2克碳納米管/升溶液)，輕微震蕩1天后離心分離出碳納米管，測量溶液中銪的濃度，在pH值5-12的溶液中85-94％的銪被吸附到碳納米管中。如果將碳納米管的量增加到0.5-1.0克/升溶液，93-97％的銪被吸附到碳納米管上，從而可以達到濃縮以及從溶液中除掉銪的目的。實施例2放射性溶液中濃縮分離243Am選取一系列100毫升243Am濃度為4.8×10-6mol/L，NaClO4濃度為0.1mol/L，pH值3-12的溶液，每份溶液中加入0.02克碳納米管(0.2克碳納米管/升溶液)，輕微震蕩1天后離心分離出碳納米管，測量溶液中243Am的濃度，在pH值4-12的溶液中95-98％的243Am被吸附到碳納米管中，在pH值3-4的溶液中60-90％的243Am被吸附到碳納米管上。經過一次碳納米管吸附放射性核素243Am后，放射性溶液中243Am的濃度降低95-98％，再次用碳納米管吸附放射性溶液中剩余的243Am后，溶液中243Am的濃度可以達到降低99％的要求，濃縮富集243Am的碳納米管體積只是原放射性溶液體積的0.5-1％，大大降低了進一步處理的費用。實施例3對工業污水進行處理，碳納米管的投放量為0.2克碳納米管/升溶液，其余同實施例2。權利要求1.，包括以下步驟(1)、將碳納米管投入到放射性溶液或工業生活污水中，(2)、輕微震蕩，并靜置，(3)、將從溶液中過濾分離出的碳納米管和沉淀的放射性核素放置在容器中，便于以后固化。2.如權利要求1所述的，其特征在于碳納米管的投放量為0.2g~1.0g碳納米管/升溶液。3.如權利要求2所述的，其特征在于碳納米管的投放量為0.5g碳納米管/升溶液。4.如權利要求1所述的，其特征在于所述的(2)、(3)步驟反復多次。5.如權利要求1所述的，其特征在于所述的輕微震蕩1天~2天，靜置1天~2天。6.如權利要求1所述的，其特征在于經過分離得到的溶液再進行離子交換樹脂處理。7.如權利要求1所述的，其特征在于在投放碳納米管之前，將放射性溶液或工業生活污水pH值調節到中性或堿性，首先使部分放射性核素和金屬離子形成沉淀。全文摘要本專利技術是，是利用碳納米管的高效吸附性能，在放射性溶液或工業生活污水中，投放碳納米管，使放射性元素富集在碳納米管上，可以使高放射性溶液中放射性核素的濃度和放射性強度降低99－99.9％，高放射性溶液的體積降低95－99％，大大減少高放射性溶液的處理成本和處理費用。同時碳納米管作為高效吸附材料可以處理工業和生活溶水中金屬離子和大部分有機物等許多方面。文檔編號C02F1/52GK1673105SQ20041001445公開日2005年9月28日 申請日期2004年3月23日 優先權日2004年3月23日專利技術者王祥科, 胡文平, 吳宜燦 申請人:中國科學院等離子體物理研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
利用碳納米管處理放射性溶液、工業生活污水的方法，包括以下步驟：（１）、將碳納米管投入到放射性溶液或工業生活污水中，（２）、輕微震蕩，并靜置，（３）、將從溶液中過濾分離出的碳納米管和沉淀的放射性核素放置在容器中，便于以 后固化。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王祥科，胡文平，吳宜燦，
申請(專利權)人：中國科學院等離子體物理研究所，
類型：發明
國別省市：34[中國|安徽]