專利名稱：一種工業含鈾廢棄物資源化處理的方法
技術領域：
本發明涉及エ業含鈾廢棄物的浸出液或者エ業含鈾廢水，以生物質(Biomass)為還原劑，通過水熱法還原六價鈾生成納米浙青鈾顆粒沉淀，從而凈化處理該類含鈾廢棄物并使其資源化處的方法。
背景技術：
隨著近年來原子能事業的高速發展，人類對鈾的需求急劇增加。據國際原子能結構數據，截止到2011年I月，全球有30個國家的442個核電廠正在運行，16個國家的65核電廠正在建設中。在運行的核電廠，每年要消耗金屬鈾燃料66000-69000噸。每生產20噸金屬鈾燃料(一 22. 7噸UO2)需要開采I %的鈾礦17000噸。從鈾礦的開采冶煉到濃縮的過程中產生了大量的含鈾廢棄物和廢水。僅僅是美國，在36個地區120個場地分布有放射性核素污染物，有超過300萬m3被掩埋廢棄物，估計有4750億加侖受影響的地下水和7500 萬m3受污染的沉積物。在全球范圍內，有超過2X 109t鈾污染的尾礦正長期威脅著人類健康。已在眾多地方發現鈾污染地下水和地表水，包括農業蒸發池、核武器制造地、礦山尾礦場址。這些含鈾廢棄物的露天長期堆放和含鈾廢水的隨意排放，給周圍環境造成嚴重的污染，對人類健康和自然生態環境產生重大影響。因此，人類對含鈾廢棄物的治理提出了迫切的需求。當前，用于治理核素污染的主要方法有物理方法和化學方法。如固體填埋、玻璃固化、沸石吸附、離子交換、溶劑萃取等。但這些方法成本較高，且難以用于治理被放射性核素大面積污染的土壌和水體。由于微生物的低成本、持續自我復制的功能，若能實現細菌把可遷移的U(VI)轉變為不溶的鈾沉淀，可望在大面積土壌和水體鈾污染的修復上發揮重要作用。研究表明，微生物主要通過以下幾種方式把可遷移的U(VI)轉變為不溶的鈾沉淀1)通過少數特異的細菌把U(VI)還原成浙青鈾(UO2) (D. R. LOVLEY, 1991, Letters to nature)； 2)通過水體中的P042_或細菌產生磷酸酯酶還原三磷酸甘油酯(G3P)產生P042_與鈾結合形成 HUO2PO4 或 Ca (UO2)2 (PO4) 2(L.E. Macaskie, 2000，Science) ；3)鈾與細胞壁的肽聚糖配位形成 R-COO-UO2+復合物而沉降(A. Barkleit, 2009, Dalton transactions)。然而，研究者們也注意到，經生物修復后，所形成的HUO2PO4沉淀在CO2含量高的水體中又會逐漸形成可溶的UO2CO3在水體中繼續遷移和擴散。隨著有機質的分解，R-COO-UO2+復合物中的UO2+又會重新釋放到水體；被微生物還原所形成的浙青鈾的尺寸都小于3nm，這種小尺寸的納米浙青鈾不僅易遷移，而且自身也不穩定，在氧化環境中它又可重新被氧化成可溶的U(VI)。由上可知，要解決鈾的污染問題，必須發展相關的方法進行鈾資源的回收，使其有效地從環境中去除。基于這一思路，我們選用多類代表性的生物質(細菌、酵母和藻類)， 通過生物質進行快速富集可溶性的鈾酰離子；進而通過水熱法在生物質作為還原劑的條件下，把六價鈾轉化成較大尺寸的浙青鈾顆粒，進行回收利用
發明內容
本發明的目的在于提供一種エ業含鈾廢棄物資源化處理的方法，有效解決鈾的污染問題的方法。本發明采用如下技術方案以生物質(Biomass)為還原劑，采用水熱法還原エ業含鈾廢棄物浸出液或含鈾廢水中的六價鈾，生成納米浙青鈾顆粒，進而回收鈾資源。所述的エ業含鈾廢棄物為鈾尾礦或鈾冶煉產廢渣的浸出液或含鈾廢水。可溶性的 U(VI)濃度使用范圍是 42iimol/L-4. 2mmol/L。該生物質(Biomass)包括細菌，酵母和藻類中的一種或其中任意幾種的組合。生物質按干重10-1000mg/L的量加入到相應的含鈾浸出液和含鈾エ業廢水中。所述水熱法還原的溫度為150-300°c，水熱法還原的時間為12-72小時。所述水熱法還原的最適溫度為240°C,還原最佳時間為48小時。所述的納米浙青鈾顆粒的粒徑為5_20nm。這種較大尺寸的浙青鈾有利于回收利用。鈾的沉淀回收率大于97%。
具體實施例方式實例I.革蘭氏陰性菌對こ酸鈾酰的轉化人蒼白桿菌，陰溝腸桿菌和大腸桿菌保藏或購買于中國普通微生物保藏管理中心 (CGMCC)。保藏號或購買編號分別為CGMCC1715、1. 1015和I. 1100。所得菌種接入裝有 30ml LB液體培養基的IOOml三角瓶中，在好氧、常壓、30°C條件下將其置于200轉/分鐘搖床中振蕩培養過夜使菌種復蘇。上述三種復蘇后的革蘭氏陰菌，按照菌液與培養基I : 100 的比例轉接入四個分別裝有250ml LB培養基的三角瓶中。在37°C的條件下培養24小時后進入了進行菌體收集。所得菌體稱為生物質。三種生物質按干重500mg/L的量加入到 210iimol/L的U(VI)的可溶性こ酸鈾酰中。作用20-30分鐘之后，有大量沉淀產生，通過離心收集沉淀物，上清中殘留的U(VI)用感應耦合電漿放射光譜儀(ICP-0ES，型號Ultima2， 廠家英國Jobin Yvon，下同)進行測量(如表I所示)。通過三種生物質沉淀的鈾，分別按每毫升0. Ig濕重的量加入到內襯容積為20毫升的水熱釜，每釜中加人15毫升。蓋好釜蓋之后放入240°C的烘箱中孵育48小時之后。X射線衍射(XRD，型號-X Pert PR0，廠家 荷蘭PANalytical,下同)結果表明可溶的U(VI)被還原成浙青鈾,該還原產物--浙青鈾的粒徑分別為10. 9，12. 4和11. 6nm。鈾的沉淀回收率如表I。表I革蘭氏陰性菌對こ酸鈾酰的轉化
權利要求
1.一種エ業含鈾廢棄物資源化處理的方法，其特征在干以生物質作為還原劑，采用水熱法還原エ業含鈾廢棄物中六價鈾，生成可回收納米浙青鈾顆粒，進行鈾資源回收利用。
2.如權利要求I所述的エ業含鈾廢棄物資源化處理的方法，其特征在于所述的エ業含鈾廢棄物為鈾尾礦浸出液。
3.如權利要求I所述的エ業含鈾廢棄物資源化處理的方法，其特征在于所述的エ業含鈾廢棄物為鈾礦冶煉廢渣的浸出液。
4.如權利要求I所述的エ業含鈾廢棄物資源化處理的方法，其特征在于所述的エ業含鈾廢棄物為鈾礦冶煉廠含鈾エ業廢水。
5.如權利要求I所述的エ業含鈾廢棄物資源化處理的方法，其特征在于所述的生物質包括細菌，酵母和藻類中的一種或其中任意幾種的組合。
6.如權利要求I所述的エ業含鈾廢棄物資源化處理的方法，其特征在于所述的納米浙青鈾顆粒的粒徑為5-20nm。
7.如權利要求I所述的エ業含鈾廢棄物資源化處理的方法，其特征在于所述水熱法還原的溫度為150-300°C，還原的時間為12-72小時。
8.如權利要求I所述的エ業含鈾廢棄物資源化處理的方法，其特征在于所述水熱法還原的溫度為240°C，還原的時間為48小吋。
全文摘要
本發明公開一種工業含鈾廢棄物資源化處理的方法。通過生物質共與可溶的U(VI)共存的水熱反應，可溶的U(VI)可被還原成粒徑為5-20nm的瀝青鈾，這種較大尺寸的瀝青鈾有利于沉淀回收。該方法可以有效的從含鈾廢棄物中提取回收鈾資源。
文檔編號C02F3/34GK102603079SQ20121007339
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月19日 優先權日2012年3月19日
發明者吳智誠, 林璋, 殷順高, 潘曉鴻, 程揚健, 陳志 申請人:中國科學院福建物質結構研究所