[发明专利]一种电吸附去除水中铀元素的方法

说明书

本发明提供了一种电吸附去除水中铀元素的方法，属于水处理技术领域。本发明以碳气凝胶作为电吸附的原料，碳气凝胶经CO₂热活化后，具有丰富的中孔结构，且比表面积增大，提高电吸附过程中的吸附效果；本发明利用电吸附去除铀元素，在电吸附的过程中，电吸附模块间形成电场，含铀水在电吸附模块间流动，水中的铀离子通过电场力移动到带相反电荷的活化碳气凝胶电极表面，并最终吸附于活化碳气凝胶电极的孔中，从而降低水中铀元素的总浓度。本发明提供的方法操作简单，成本较低，适于大规模推广应用。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种电吸附去除水中铀元素的方法。

背景技术

铀是一种非常常见的放射性元素，是自然界中最重的元素，通常在世界各地的地下水中发现。铀的毒性是由其化学和放射性特性决定的。所有的铀混合物都被认为是有毒的，可能会引起肾毒性作用。人体内存在较高水平的铀会影响肾功能，甚至导致肾衰竭。铀进入人体的主要机制是通过摄入被放射性废物污染的地下水。

目前，水中铀元素的去除方法主要为反渗透处理方法，所用反渗透系统包括过滤膜、活性炭过滤器、终端碳过滤器等，但是反渗透处理方法复杂，成本较高，不适宜大规模推广使用。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种电吸附去除水中铀元素的方法。本发明提供的方法操作简单，成本较低，能够有效去除水中铀元素。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种电吸附去除水中铀元素的方法，包括以下步骤：

(1)在CO₂气氛中，对碳气凝胶进行热活化，得到活化碳气凝胶；

(2)以所述活化碳气凝胶作为电极，将所述活化碳气凝胶组装成电吸附模块，在所述电吸附模块上施加电压，使含铀水循环通过电吸附模块，进行电吸附。

优选的，所述步骤(1)中热活化的温度为800～1000℃，时间为1.5～3h。

优选的，所述活化碳气凝胶的比表面积为1200～2000cm²·g^-1，总孔容为1.5～3cm³·g^-1。

优选的，在所述组装前，还包括对所述活化碳气凝胶进行改性，所述改性包括：

将所述活化碳气凝胶与可溶性二价锰盐、高锰酸钾溶液超声混合，固液分离后得到二氧化锰改性的活化碳气凝胶。

优选的，所述活化碳气凝胶与可溶性二价锰盐的质量比为1:0.15～0.4。

优选的，所述施加的电压为0.8～1.4V。

优选的，所述含铀水中铀离子的含量为10～200mg/L。

优选的，所述含铀水通过电吸附模块的速率为10～25mL/min。

优选的，所述电吸附的过程中，还包括对电吸附中的含铀水的电导率进行监测，当含铀水的电导率保持稳定时，电吸附结束。

优选的，所述步骤(1)中碳气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

将间苯二酚、甲醛和乙酸混合，得到前驱体溶液；

将所述前驱体溶液与水混合，得到碳气凝胶。