一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法

本发明属于水处理，具体涉及一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法。

背景技术：

1、铀(u(vi))是非常重要的天然放射性重金属元素，主要用于核工业原料的生产与制造。自然界中，铀在地壳中的丰度约为3×10-3g/kg，主要以+4、+6价态的形式存在于含铀矿石中。随着砂岩铀矿开采的逐渐兴起，铀矿开采过程中产生了大量的含铀废水，这些废水主要来自洗井废水、废弃钻井液、浸出尾液、离子交换尾液。

2、铀及其化合物具有放射性和重金属毒性，长期接触极易使人体内细胞和组织发生癌变；而且铀在衰变过程中会产生氡和镭，而镭具有极强的放射性，能瞬间对神经系统、血液循环系统和内分泌系统造成不可逆转的伤害。因此，实现u(vi)的长期稳定固化，阐明其原理和成因，研究固定u(vi)的稳定性机制，对于含铀废水的处置处理具有重要的实际意义。

3、目前，国内外主要聚焦于利用吸附法、离子交换法、化学沉淀法、电沉积法、膜分离法等去除水体中的uo22+。其中，吸附法具有成本低、使用简单、使用范围广、高效可行等优点，是处理含铀废水的重要方法之一。吸附法的主要策略是利用吸附剂，通过调控工艺参数，进而实现高效的uo22+去除率，将水体中易迁移的uo22+转移到惰性固相中使其被固化，减缓其在环境中的迁移活性。然而，uo22+转移到固相后的稳定性存疑，且鲜有关注。因此，探索uo22+等重金属在固相中的稳定化固化策略，将是规避其环境污染风险的有效途径。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，该方法通过蒸汽热对吸附铀离子的硅铝矿物进行养护处理，使硅铝矿物通过离子交换和晶胞聚合作用等进一步固定重金属，进而达到重金属离子的稳定固化效果，最终解决重金属固定后再次浸出造成二次污染的问题，实现废水中铀离子的稳定化固化。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、本发明提供了一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，具体为：将硅铝矿物投入含铀废水中，调节ph使硅铝矿物充分吸附铀离子后，对混合物进行蒸汽热养护处理，进而达到强化硅铝矿物固化重金属的目的。

4、本发明方法能强化硅铝矿物固化重金属的效果，提高硅铝矿物固化重金属的稳定性，降低重金属的浸出率，且工艺流程简单，反应条件易控制，可操性强，具有重要的实际应用前景。

5、优选地，调节ph为3-9。

6、优选地，所述硅铝矿物中硅铝元素的摩尔比(3-5)：1。

7、优选地，所述蒸汽热养护处理的温度为25-200℃，时间为20-30h。

8、优选地，使硅铝矿物充分吸附铀离子在振荡条件下进行，吸附的时间为1-6h。进一步地，使硅铝矿物充分吸附铀离子在震荡器中进行。

9、优选地，所述硅铝矿物包括膨润土。

10、优选地，调节ph的调节剂选自盐酸、硫酸、硝酸、石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠中的至少一种。进一步地，ph调节剂为硝酸、氢氧化钠中的至少一种。

11、优选地，所述含铀废水的浓度为5-100mg/l，硅铝矿物的投加量为5-20g/l。

12、优选地，所述蒸汽热养护处理在聚四氟乙烯反应釜内进行，由电热恒温干燥箱提供热源。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、本发明公开了一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，先将硅铝矿物与含铀废水混匀并调节ph，使铀离子通过离子交换作用和表面吸附作用与硅铝矿物结合，然后利用蒸汽热对混合反应所得沉淀物进行养护处理，强化硅铝矿物对重金属铀的固化作用，在蒸汽热强化中，铀与硅铝矿物的聚合物三维网络结合，部分铀通过取代硅铝酸盐中硅原子或铝原子的位置而进入聚合物结构中，并被逐步稳定在硅铝矿物膨润土的聚合物中，从而提高硅铝矿物固化重金属的稳定性，降低重金属的浸出率。可见，本发明方法通过离子交换，参与聚合反应及三维网络包容作用实现了硅铝矿物对铀离子的稳定固化效果，使其浸出率低至15.2％。此外，本发明方法工艺流程简单，反应条件易控制，可操作性强，具有重要的实际应用前景。

技术特征：

1.一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，其特征在于，将硅铝矿物投入含铀废水中，调节ph使硅铝矿物充分吸附铀离子后，对混合物进行蒸汽热养护处理，进而达到强化硅铝矿物固化重金属的目的。

2.根据权利要求1所述的一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，其特征在于，调节ph为3-9。

3.根据权利要求1所述的一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，其特征在于，所述硅铝矿物中硅铝元素的摩尔比(3-5)：1。

4.根据权利要求1所述的一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，其特征在于，所述蒸汽热养护处理的温度为25-200℃，时间为20-30h。

5.根据权利要求1所述的一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，其特征在于，使硅铝矿物充分吸附铀离子在振荡条件下进行，吸附的时间为1-6h。

6.根据权利要求1所述的一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，其特征在于，所述硅铝矿物包括膨润土。

7.根据权利要求1所述的一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，其特征在于，调节ph的调节剂选自盐酸、硫酸、硝酸、石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，其特征在于，所述含铀废水的浓度为5-100mg/l，硅铝矿物的投加量为5-20g/l。

9.根据权利要求1所述的一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法，其特征在于，所述蒸汽热养护处理在聚四氟乙烯反应釜内进行，由电热恒温干燥箱提供热源。

技术总结
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种蒸汽热强化硅铝矿物固化重金属的方法。该方法先将硅铝矿物与含铀废水混匀并调节pH，使铀离子通过离子交换作用和表面吸附作用与硅铝矿物结合，然后用蒸汽热对混合反应所得沉淀物进行养护处理，强化硅铝矿物对重金属铀的固化作用，在蒸汽热强化中，铀与硅铝矿物的聚合物三维网络结合，部分铀通过取代硅铝酸盐中硅原子或铝原子的位置而进入聚合物结构中，并被逐步稳定在硅铝矿物膨润土的聚合物中，从而提高硅铝矿物固化重金属的稳定性，降低重金属的浸出率。可见，本发明方法能强化硅铝矿物固化重金属的效果，降低重金属的浸出率，且工艺流程简单，反应条件易控制，可操性强，具有重要的实际应用前景。

技术研发人员：孔令军,刘茂茹,陈迪云
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/6