核化學與放射化學CuFC吸附1濾工藝處理含137Cs廢水王露、趙軍w，胥要2，肖湘竹、鄧1，楊楊1 1.中國工程物理研究院核物理與化學研究所，四川綿陽621900；2.天津大學環(huán)境科學與工程學院，天津300072度（C.）、吸附時間、pH值、競爭離子以及CuFC投加量對去污因子的影響。分別用去離子水、地表水和海水配制模擬廢水，當模擬廢水中137Cs的初始活度濃度分別為424X105、2 84X105Bq/L，吸附時間為90min，pH值為7，CuFC投加量為80mg/L，不投加競爭離子時，本工藝的去污因子分別達到206X104、162X104和9.36X101，說明CuFC吸附、微濾工藝是一種高效的含137Cs廢水處理工藝，且具有可觀的應用前景。

137Cs；吸附；微濾隨著我國原子能科學技術的發(fā)展，產生的含137Cs廢水量也越來越大。含137Cs廢水的水質體系一般為去離子水（例如反應堆出水）、地表水（例如受到137Cs污染的地表水）和海水（例如因137Cs泄露受到污染的海水）。137Cs半衰期較長，可長期在環(huán)境中存在，其放射出的卩粒子及伴隨的Y射線可對人體造成較大傷害，并對自然環(huán)境產生嚴重威脅，將含137Cs的廢水處理后達標排放，對人類和環(huán)境均具有積極的意義。

―般采用分離-固化的途徑進行處理。常用的分離方法有：沉淀法、揮發(fā)法、溶劑萃取法以及無機離子交換法等。其中，無機離子交換劑大多具有耐熱、耐輻照、選擇性好、操作簡便、與環(huán)境相容性好等優(yōu)點而受到廣泛的關注。國內外研究較多的無機離子交換劑有天然/人造沸石、不溶性多價金屬磷酸鹽、金屬亞鐵氰化物、雜多酸鹽復合離子交換劑和硅鈦化合物等。

其中，金屬亞鐵氰化物M，如亞鐵氰化鎳鉀（KNiFC）、亞鐵氰化鈷鉀（KCoFC）、亞鐵氰化鈦鉀（KTiFC）和亞鐵氰化鐵FeT 3、亞鐵（CN）對Cs+表現出了良好的吸附（交換）性能，且具有極高的化學穩(wěn)定性，因而受到廣泛關注。

膜分離法由于具有固液分離效率高和適應性強等特點，可將吸附后的金屬亞鐵氰化物從液相中分離出來。因此可將金屬亞鐵氰化物吸附與膜分離技術相結合用于含137Cs廢水的處理。Rao等用亞鐵氰化銅（CuFC）吸附結合超濾工藝去除地表水中的137Cs，當水中137Cs的初始活度濃度為1.258X105Bq/L時，去污因子為102；用亞鐵氰化鉀鋅吸附+微濾工藝去除模擬廢水中的137Cs，當廢水中137Cs初始活度濃度為510X0Bq/L、亞鐵氰化鉀鋅投加量為83mg/L時，單級無機吸附微濾段的去污因子為5.韓非等采用單級亞鐵氰化銅（CuFC）吸附-微濾工藝去除實驗廢水（用天津自來水配制，水質參數列于表1）中的133Cs，當CuFC投加量為20 m/L時，平均去污因子達2 102463X102.由于在韓非等的實驗中，廢水的初始Cs+質量濃度高達100fg/L，達到了實際含137Cs的低放射性廢水中Cs+的質量濃度（<10pg/L）的1000倍以上，且廢水水質不同（實際含137Cs的低放射性廢水普遍為去離子水體系），為更好地考察CuFC吸附微濾工藝對含137Cs的低放射性廢水的處理效果，分別用去離子水、地表水和海水，加入放射性137Cs配制實驗模擬廢水，并采用單級吸附微濾工藝去除模擬廢水中的137Cs，研究廢水中137Cs初始活度濃度、CuFC投加量、吸附時間、廢水pH值、競爭離子投加量對去污因子的影響，以期為采用CuFC吸附微濾組合工藝處理含137Cs放射性廢水提供借鑒。

表1天津自來水水質分析指標總硬度（CaC3）總堿度（CaC3）實驗所用主要試劑純度均為分析純，各試劑除了溶解稀釋外不經過其他預處理。氯化氫、氫氧化鈉、氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣均為成都市科龍化工試劑廠生產。

WX型混合纖維素酯微孔濾膜（孔徑0 22fm，直徑50mm）用于混合液過濾。

富華79-1磁力攪拌儀，上海富華實驗儀器有限公司，用于攪拌CuFC懸濁液；HNY-2102恒溫培養(yǎng)振蕩器，天津市歐諾儀器儀表有限公司，用于振蕩目標溶液；AP-01P真空抽濾機、天津奧特賽恩斯儀器有限公司，溶劑過濾器、500mL、杭州常勝科教器具廠，用于混合液抽濾；CANBERRABE5030高純鍺伽馬譜儀，美國CANBERRA公司，用于檢測溶液中137Cs的活度濃度；PHS2FpH計，上海精科公司，用于測廢水的pH值；METTLERTOLEDO電子天平，精度為Q000用于稱量固體藥品。所有測量儀器均在檢定有效期內。

1.2實驗方法在250mL錐形瓶內加入一定量的137Cs標準溶液（用北京同輻同位素公司生產的137Cs原液加去離子水配制，活度濃度為424X107Bq/L），然后加入150mL去離子水或地表水或海水，配制模擬廢水。去離子水用Millipore純水發(fā)生器制備，電導率為0.7us/cm；地表水、海水的水質參數列于表2.表2實驗用水水質分析指標地表水海水總硬度（CaC3）總堿度（CaC3）用Na4Fe（CN）和Cu（N3）2進行沉淀反應，制備CuFC（分子式為Cu2Fe（CN）7氏0），制備得到CuFC的懸濁液，其沉降性能良好，懸濁液顆粒粒徑*小為0.55um，*大為45um，粒徑為0.5511.24um的顆粒體積分數為50%.大于實驗用微濾膜的孔徑（0.22um）過濾時顆粒不會穿過濾膜。

0（2.3節(jié)實驗中分別調節(jié)模擬廢水pH值為2.211.2），在模擬廢水中加入一定量的吸附劑CuFC（2. 4節(jié)及2.5節(jié)實驗中先加入一定量的K+、Na+、Ca2+或腐殖酸），在25°C和200r/min下，震蕩一定時間（吸附時間）后，用抽濾裝置抽濾，濾液制樣后用Y譜儀測量137Cs的活度濃度。13去污因子的計算去污因子（DF）按公，**不同的是本實驗廢水中Cs+初始質量濃度小3個數量級。由此可以推斷，盡管CuFC對Cs+有很強的親和力和高選擇性，但質量濃度的不足會使Cs+在與其他離子競爭的過程中處于劣勢。

5CuFC投加量的影響分別用去離子水、地表水和海水配制三組模擬廢水，使其C.分別為424X105Bq/L、2.84X105Bq/L和2.84X105Bq/L，分別向每組投加不同量的CuFC后進行廢水處理實驗，結果示于。由可知：DF隨CuFC投加量的增大而增大，當CuFC投加量小于30mg/L時，DF迅速增大；CuFC投加量從30mg/L增加到80mg/L時，DF緩慢增大，當CuFC投加量達到80mg/L時，對于分別用去離子水、地表水和海水配制的模擬廢水，DF分別達到2. 104、1.62X104和9.36X101.綜合考慮137Cs去除效果及藥劑成本，采用單級CuFC吸附濾工藝處理含137Cs廢水時，合適的CuFC投加量為3060mg/L.在相同的CuFC投加量下，對于分別用去離去離子水，C0――地表水，C0子水、地表水、海水配制的三種模擬廢水，df的大小順序為：去離子水>地表水>海水，這是因為三種廢水中競爭離子濃度的大小順序為：去離子水<地表水<海水。對于用地表水配制的模擬廢水，當CuFC投加量為2040mg/L時，DF達23X1033.96X103，而韓非等的研究中，DF僅為2. 102463X102，兩次研究中DF的差異主要是由實驗模擬廢水中離子種類及濃度的差別（見表1和表2）所致。

本實驗中，對于用地表水配制的模擬廢水，當CuFC投加量為80mg/L時，DF達1.62X104.而鄧等的研究中，當亞鐵氰化鉀鋅投加量為87X101.可見，用單級吸附濾工藝處理含137Cs廢水時，采用CuFC作吸附劑的處理效果遠優(yōu)于采用亞鐵氰化鉀鋅作吸附劑。

葉明呂等用斜發(fā)沸石去除模擬地下水中的Cs，當沸石投加量為105mg/L（固液比為1：10g/mL）、吸附時間為10d時，DF為103；可見，采用CuFC作吸附劑處理含137Cs廢水的處理效果也優(yōu)于沸石，且吸附平衡時間僅為90min.福島核事故后，采用沸石填充柱結合加壓上浮裝置、絮凝沉降三級組合工藝處理含高濃度137Cs的海水，DF為106；本實驗中采用單級CuFC吸附濾工藝處理含137Cs的模擬海水（CuFC投加量為80mg/L），DF接近102（DF為96）。綜上所述，CuFC吸附濾工藝對于含137Cs廢水有較高的去污因子，且當廢水含鹽量較高時，仍具有較好的去污效果。因此可用于核燃料后處理廢水及海水等高含鹽量的含137Cs廢水處理，應用前景非?？捎^。

3結論采用單級CuFC吸附濾工藝處理含137Cs廢水時，當吸附時間大于20min，pH值為137Cs的去除效果較好。且模擬廢水中137Cs的初始活度濃度越大、競爭離子投加量越小時，對137Cs的去除效果越好。

采用單級CuFC吸附濾工藝處理含137Cs的模擬海水時，去污因子接近102，表明CuFC吸附微濾工藝可用于核燃料后處理廢水及海水等高含鹽量廢水中137Cs的去除，具有可觀的應用前景。