核化学与放射化学CuFC吸附1滤工艺处理含137Cs废水王露、赵军w，胥要2，肖湘竹、邓1，杨杨1 1.中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳621900；2.天津大学环境科学与工程学院，天津300072度（C.）、吸附时间、pH值、竞争离子以及CuFC投加量对去污因子的影响。分别用去离子水、地表水和海水配制模拟废水，当模拟废水中137Cs的初始活度浓度分别为424X105、2 84X105Bq/L，吸附时间为90min，pH值为7，CuFC投加量为80mg/L，不投加竞争离子时，本工艺的去污因子分别达到206X104、162X104和9.36X101，说明CuFC吸附、微滤工艺是一种高效的含137Cs废水处理工艺，且具有可观的应用前景。

137Cs；吸附；微滤随着我国原子能科学技术的发展，产生的含137Cs废水量也越来越大。含137Cs废水的水质体系一般为去离子水（例如反应堆出水）、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半衰期较长，可长期在环境中存在，其放射出的卩粒子及伴随的Y射线可对人体造成较大伤害，并对自然环境产生严重威胁，将含137Cs的废水处理后达标排放，对人类和环境均具有积极的意义。

―般采用分离-固化的途径进行处理。常用的分离方法有：沉淀法、挥发法、溶剂萃取法以及无机离子交换法等。其中，无机离子交换剂大多具有耐热、耐辐照、选择性好、操作简便、与环境相容性好等优点而受到广泛的关注。国内外研究较多的无机离子交换剂有天然/人造沸石、不溶性多价金属磷酸盐、金属亚铁氰化物、杂多酸盐复合离子交换剂和硅钛化合物等。

其中，金属亚铁氰化物M，如亚铁氰化镍钾（KNiFC）、亚铁氰化钴钾（KCoFC）、亚铁氰化钛钾（KTiFC）和亚铁氰化铁FeT 3、亚铁（CN）对Cs+表现出了良好的吸附（交换）性能，且具有极高的化学稳定性，因而受到广泛关注。

膜分离法由于具有固液分离效率高和适应性强等特点，可将吸附后的金属亚铁氰化物从液相中分离出来。因此可将金属亚铁氰化物吸附与膜分离技术相结合用于含137Cs废水的处理。Rao等用亚铁氰化铜（CuFC）吸附结合超滤工艺去除地表水中的137Cs，当水中137Cs的初始活度浓度为1.258X105Bq/L时，去污因子为102；用亚铁氰化钾锌吸附+微滤工艺去除模拟废水中的137Cs，当废水中137Cs初始活度浓度为510X0Bq/L、亚铁氰化钾锌投加量为83mg/L时，单级无机吸附微滤段的去污因子为5.韩非等采用单级亚铁氰化铜（CuFC）吸附-微滤工艺去除实验废水（用天津自来水配制，水质参数列于表1）中的133Cs，当CuFC投加量为20 m/L时，平均去污因子达2 102463X102.由于在韩非等的实验中，废水的初始Cs+质量浓度高达100fg/L，达到了实际含137Cs的低放射性废水中Cs+的质量浓度（<10pg/L）的1000倍以上，且废水水质不同（实际含137Cs的低放射性废水普遍为去离子水体系），为更好地考察CuFC吸附微滤工艺对含137Cs的低放射性废水的处理效果，分别用去离子水、地表水和海水，加入放射性137Cs配制实验模拟废水，并采用单级吸附微滤工艺去除模拟废水中的137Cs，研究废水中137Cs初始活度浓度、CuFC投加量、吸附时间、废水pH值、竞争离子投加量对去污因子的影响，以期为采用CuFC吸附微滤组合工艺处理含137Cs放射性废水提供借鉴。

表1天津自来水水质分析指标总硬度（CaC3）总碱度（CaC3）实验所用主要试剂纯度均为分析纯，各试剂除了溶解稀释外不经过其他预处理。氯化氢、氢氧化钠、氯化钠、氯化钾、氯化钙均为成都市科龙化工试剂厂生产。

WX型混合纤维素酯微孔滤膜（孔径0 22fm，直径50mm）用于混合液过滤。

富华79-1磁力搅拌仪，上海富华实验仪器有限公司，用于搅拌CuFC悬浊液；HNY-2102恒温培养振荡器，天津市欧诺仪器仪表有限公司，用于振荡目标溶液；AP-01P真空抽滤机、天津奥特赛恩斯仪器有限公司，溶剂过滤器、500mL、杭州常胜科教器具厂，用于混合液抽滤；CANBERRABE5030高纯锗伽马谱仪，美国CANBERRA公司，用于检测溶液中137Cs的活度浓度；PHS2FpH计，上海精科公司，用于测废水的pH值；METTLERTOLEDO电子天平，精度为Q000用于称量固体药品。所有测量仪器均在检定有效期内。

1.2实验方法在250mL锥形瓶内加入一定量的137Cs标准溶液（用北京同辐同位素公司生产的137Cs原液加去离子水配制，活度浓度为424X107Bq/L），然后加入150mL去离子水或地表水或海水，配制模拟废水。去离子水用Millipore纯水发生器制备，电导率为0.7us/cm；地表水、海水的水质参数列于表2.表2实验用水水质分析指标地表水海水总硬度（CaC3）总碱度（CaC3）用Na4Fe（CN）和Cu（N3）2进行沉淀反应，制备CuFC（分子式为Cu2Fe（CN）7氏0），制备得到CuFC的悬浊液，其沉降性能良好，悬浊液颗粒粒径*小为0.55um，*大为45um，粒径为0.5511.24um的颗粒体积分数为50%.大于实验用微滤膜的孔径（0.22um）过滤时颗粒不会穿过滤膜。

0（2.3节实验中分别调节模拟废水pH值为2.211.2），在模拟废水中加入一定量的吸附剂CuFC（2. 4节及2.5节实验中先加入一定量的K+、Na+、Ca2+或腐殖酸），在25°C和200r/min下，震荡一定时间（吸附时间）后，用抽滤装置抽滤，滤液制样后用Y谱仪测量137Cs的活度浓度。13去污因子的计算去污因子（DF）按公，**不同的是本实验废水中Cs+初始质量浓度小3个数量级。由此可以推断，尽管CuFC对Cs+有很强的亲和力和高选择性，但质量浓度的不足会使Cs+在与其他离子竞争的过程中处于劣势。

5CuFC投加量的影响分别用去离子水、地表水和海水配制三组模拟废水，使其C.分别为424X105Bq/L、2.84X105Bq/L和2.84X105Bq/L，分别向每组投加不同量的CuFC后进行废水处理实验，结果示于。由可知：DF随CuFC投加量的增大而增大，当CuFC投加量小于30mg/L时，DF迅速增大；CuFC投加量从30mg/L增加到80mg/L时，DF缓慢增大，当CuFC投加量达到80mg/L时，对于分别用去离子水、地表水和海水配制的模拟废水，DF分别达到2. 104、1.62X104和9.36X101.综合考虑137Cs去除效果及药剂成本，采用单级CuFC吸附滤工艺处理含137Cs废水时，合适的CuFC投加量为3060mg/L.在相同的CuFC投加量下，对于分别用去离去离子水，C0――地表水，C0子水、地表水、海水配制的三种模拟废水，df的大小顺序为：去离子水>地表水>海水，这是因为三种废水中竞争离子浓度的大小顺序为：去离子水<地表水<海水。对于用地表水配制的模拟废水，当CuFC投加量为2040mg/L时，DF达23X1033.96X103，而韩非等的研究中，DF仅为2. 102463X102，两次研究中DF的差异主要是由实验模拟废水中离子种类及浓度的差别（见表1和表2）所致。

本实验中，对于用地表水配制的模拟废水，当CuFC投加量为80mg/L时，DF达1.62X104.而邓等的研究中，当亚铁氰化钾锌投加量为87X101.可见，用单级吸附滤工艺处理含137Cs废水时，采用CuFC作吸附剂的处理效果远优于采用亚铁氰化钾锌作吸附剂。

叶明吕等用斜发沸石去除模拟地下水中的Cs，当沸石投加量为105mg/L（固液比为1：10g/mL）、吸附时间为10d时，DF为103；可见，采用CuFC作吸附剂处理含137Cs废水的处理效果也优于沸石，且吸附平衡时间仅为90min.福岛核事故后，采用沸石填充柱结合加压上浮装置、絮凝沉降三级组合工艺处理含高浓度137Cs的海水，DF为106；本实验中采用单级CuFC吸附滤工艺处理含137Cs的模拟海水（CuFC投加量为80mg/L），DF接近102（DF为96）。综上所述，CuFC吸附滤工艺对于含137Cs废水有较高的去污因子，且当废水含盐量较高时，仍具有较好的去污效果。因此可用于核燃料后处理废水及海水等高含盐量的含137Cs废水处理，应用前景非常可观。

3结论采用单级CuFC吸附滤工艺处理含137Cs废水时，当吸附时间大于20min，pH值为137Cs的去除效果较好。且模拟废水中137Cs的初始活度浓度越大、竞争离子投加量越小时，对137Cs的去除效果越好。

采用单级CuFC吸附滤工艺处理含137Cs的模拟海水时，去污因子接近102，表明CuFC吸附微滤工艺可用于核燃料后处理废水及海水等高含盐量废水中137Cs的去除，具有可观的应用前景。