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放射性核素 Cs-137 污染的土壤的修复方法

2017-11-20 01:44:02 93 编辑:admin 来源:本站
    针对现有技术不足,本发明提供了一种被放射性核素 Cs-137 污染的土壤的修复方法。采用异位处理法解决了原有原地处理方法处理效果不好,单独物理、化学或者生物方法效果较差,而且效率不高等问题。
    一、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是 :
    一种被放射性核素 Cs-137 污染的土壤的修复方法 , 包括如下步骤 :
    (1)对被放射性核素 Cs-137 污染的土壤,取其表层 3-7cm 的土壤,破碎过筛,去除石块及砂砾,准备进行后续处理 ;
    (2)破碎过筛后得到的土壤投放入物理淋洗反应器进行淋洗,采用机械搅拌方式使土壤与淋洗液充分混合 ;与此同时土壤通过超声波装置进行大颗粒土壤分解处理 ;
    (3 ) 物理淋洗过后的土壤通过多级分离过滤装置,分为粒径不等的土壤颗粒,分别进行脱水和浓缩,粒径 0.05mm 以上的土壤颗粒直接回填,粒径小于 0.05mm 的土壤颗粒经加热后进入下一步的化学淋洗过程 ;
    (4)上步中得到的粒径小于 0.05mm 的土壤颗粒放入烘箱进行加热,之后经过泵进入化学淋洗装置中,化学淋洗装置内装有离子交换柱,化学淋洗剂从药剂槽中加入化学淋洗装置内,在 KCl 和 FeCl3 的复配化学淋洗剂的淋洗下进行土壤去污 ;
    (5)将经过化学淋洗的土壤颗粒回收,通过脱水筛脱水,pH 的调节完成整个修复过程,最后进行土壤回填。
    步骤(1)中的筛网孔隙为 5-10mm。
    步骤(2)中的淋洗液选用去离子水,通过活性炭吸附和高温氧化实现水和污染物的分离,净化再生后的淋洗液回用于物理淋洗过程。
    步 骤(3) 中 的 多 级 分 离 过 滤 装 置 由 0 . 3 m m,5 0,9 三层高目数滤网构成。
    步骤(4)的化学淋洗过程中离子交换柱被保温层包裹,使反应的温度保持在90℃,化学淋洗时间为 6 个小时。
    步骤(4)中使用的复配淋洗剂中 KCl 的质量浓度为 10%-20%,FeCl3 的质量浓度为5%。
    步骤(2)的超声波装置的超声频率为 20kHz ~ 100kHz,功率为 100W ~ 2kW,超声时间为 5min ~ 30min。
    步骤(2)中以水土质量比为 3-5 ∶ 1 向物理淋洗反应器加入去离子,先以转速10-15rpm 搅拌 5-10min,后再以转速 25-35rpm 搅拌 10-20min。
    二、优点:
    1、本发明中在物理淋洗阶段,采用去离子水和超声波相结合的技术,超声波用超声波所产生的机械效应使经过物理淋洗的大颗粒土壤分解成小颗粒的土壤颗粒。接着通过过滤使得大粒径的低放射性土壤颗粒与小粒径的土壤颗粒高放射性土壤颗粒分离。并且大小土壤颗粒粒径的点值 0.05mm 的选取也使污染去除、处理成本达到了最佳的平衡点,从而使下步的化学淋洗效率更高,不浪费药剂和能量。
    2、在化学淋洗阶段采用的药剂是 KCl 和 FeCl3 的复配药剂,利用了 K+ 对于 Cs+ 的吸附效果有强烈的抑制作用和 Fe3+ 的羟基复合物对 Cs+ 去除有非常好的促进效果。本步中不采用传统的有机萃取剂,减少了下一步的二次污染处理和减少了处理成本。
    3、经过物理淋洗的去污系数 Kd 约为 3,即去污百分比达到 66%。经过化学淋洗的去污系数 Kd 约为 5,即去污百分比达到 80%。本方法总去污百分比达到 93%,大大高于传统方法的去污效率。
    4、本发明工艺易于实现,过程清洁,设备简单、安全性好,运行成本低,可应用于环境放射性防护与修复,同时也为科研人员研究土壤化学淋洗提供了高效便捷的实验手段。
    三、附图说明
  放射性核素 Cs-137 污染的土壤的修复设备的工艺流程示意图
    图 1 是放射性核素 Cs-137 污染的土壤的修复设备的工艺流程示意图。
    图中 :1-土壤存放装置 ;2-筛 ;3-泵 ;4-物理淋洗反应器 ;5-超声波装置 ;6-多级分离过滤装置 ;7- 烘箱 ;8- 化学淋洗装置 ;9- 离子交换柱 ;10- 药剂槽 ;11- 脱水筛。

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