复合反渗透膜对模拟放射性废水的脱盐性能研究_杜志辉

核工业自20世纪早中期诞生以来，各国在核活动过程中产生的放射性废物（废水、废气和废渣），对我们的生存环境构成了巨大的威胁。进入21世纪以来，随着越来越严格的环境监测和环境保护与恢复的进行，放射性“三废”治理成为各国不得不面对的一个问题，而放射性废水的处理尤为受到关注。以前通常用蒸发、混凝或离子交换浓缩低水平放射性废水，然后固化储存，而在现代废物管理实践中需采用更有效，更经济的净化技术，反渗透技术为浓缩低水平放射性废水开辟了一条新途径，它能将放射性物质浓缩30～100倍，甚至高达300倍[1]。本文采用预处理→反渗透工艺处理模拟放射性废水，通过探讨不同工艺参数下该方法处理模拟放射性废水时脱盐率的变化来研究复合反渗透膜对放射性核素的去除效果，以期为放射性废水的处理提供依据。1试验部分1.1试验试剂及试验仪器试验过程中所用到的化学试剂均为分析纯试剂，配制模拟放射性废水时用氯化钴、硫酸锰、三氯化铁、氯化镍来模拟废水中相应的58Co、60Co、54Mn、59Fe、63Ni放射性核素。主要仪器包括：CM－230型在线电导率仪；DDS－307型台式电导率仪；PHS－3D型精密酸度计，pH电极为E-201-C型复合电极。1.2试验装置及流程试验装置分为预处理和反渗透。原水箱的水先由原水泵加压后，进入机械过滤器，除去大颗粒的杂质，然后通过活性炭过滤器将水中残留的有机物、胶状物、微小的颗粒和余氯去除，经过活性炭处理的水再依次经过过滤精度为10μm和5μm聚丙烯纤维滤芯进行精密过滤，之后经过保安过滤的水进入2个并联的超滤器除去水中剩余的胶体、悬浮固体和高分子量的有机分子。经过预处理的水贮存在中间水箱中，然后经过高压泵加压后进入反渗透压力容器中，反渗透的浓水直接排放掉，透过水则进入产水箱。反渗透膜元件为试验装置中的核心部件，材料为高交联和全芳香结构聚酰胺，具有高度的化学物理稳定性和耐久性，能够承受强烈的化学清洗；其高密度的亲水性酰胺基团使得膜具有高产水量和高脱盐率的综合性能。膜组件的主要性能参数：Ф99.4mm×1016mm；脱盐率99%；进水要求：pH为4～10，温度<45℃，浊度<1NTU；净水流量0.35m3·h-1；操作压力最大为4.1MPa；有效膜面积7.6m2。原水泵，SZD060，流量2m3·h-1，高度为30m；机械过滤器，Φ250mm×1200mm，不锈钢筒体；活性炭过滤器，Φ250mm×1200mm，不锈钢筒体；保安过滤器，聚丙烯熔喷纤维，10μm、5μm；超滤器，聚丙烯腈；高压泵，CDL2-200，流量2复合反渗透膜对模拟放射性废水的脱盐性能研究杜志辉，贾铭椿，王晓伟（海军工程大学，湖北武汉430033）摘要：配制模拟放射性废水，研究了废水含盐量、pH、操作压力和回收率对复合反渗透膜脱盐率的影响。结果表明，随着进水含盐量的降低，脱盐率呈逐渐上升的趋势；随着原水pH的升高，脱盐率逐渐升高；在回收率一定时，脱盐率则随着操作压力的升高而提高；在操作压力保持不变的情况下，脱盐率随着回收率的增加而逐渐降低。虽然受到上述因素的影响，但脱盐率仍能保持在97.3%以上，表明反渗透对盐及放射性核素有很好的截留效果。关键词：反渗透；模拟放射性核素；脱盐率中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000-0770(2010)12-0023-004收稿日期：2010-03-10作者简介：杜志辉（1986－），男，硕士研究生，研究方向为水处理技术；联系电话：13554107727；E-mail：3072004003@163.com第36卷第12期2010年12月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.12Dec.,201023DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2010.12.008m3·h-1，高度为220m；反渗透膜，BW30-4040，卷式。装置工艺流程如图1所示。1.3试验过程1.3.1压力和回收率的影响在操作压力分别为0.80、0.90、1.00、1.10、1.20MPa的条件下，处理配制好的模拟放射性废水（废水中铁、锰、镍、钴质量浓度约为6.0mg·L-1），通过调节浓水出水阀门来改变浓水流量和透过水流量，从而调节回收率。在每个压力下改变回收率5次，改变回收率后，在透过水电导率基本稳定时，记录透过水电导率数据，进而分析压力和回收率对反渗透膜脱盐率的影响。1.3.2原水含盐量的影响在不同的原水含盐量（电导率范围为3270～5930μS·cm-1）条件下，处理配制好的模拟放射性废水（废水中铁、锰、镍、钴质量浓度约为10mg·L-1）。通过向原水桶内加化学纯NaCl来改变废水含盐量，每次改变废水含盐量后，在透过水电导率基本稳定时，记录透过水电导率数据，进而分析原水含盐量对反渗