吸附法處理低濃度含鈾廢水的研究進(jìn)展

高軍凱，顧 平，張光輝，高 鑫，侯立安，4

(1.天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072；2.河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，天津 300401；3.第二炮兵工程設(shè)計(jì)研究院，北京 100011；4.第二炮兵后勤科學(xué)技術(shù)研究所，北京 100011)

吸附法處理低濃度含鈾廢水的研究進(jìn)展

高軍凱1，2，顧 平1，張光輝1，高 鑫3，侯立安1，4

(1.天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072；2.河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，天津 300401；3.第二炮兵工程設(shè)計(jì)研究院，北京 100011；4.第二炮兵后勤科學(xué)技術(shù)研究所，北京 100011)

本文簡(jiǎn)要介紹了鈾的危害及其在水溶液中的存在形態(tài)，綜述了吸附法處理低濃度含鈾廢水的最新研究進(jìn)展，分析了不同吸附技術(shù)的特點(diǎn)，評(píng)論了它們的吸附性能和應(yīng)用前景，并對(duì)進(jìn)一步的研究方向提出了一些看法。

放射性廢水；鈾；吸附；零價(jià)鐵

1 前言

近年來(lái)，核工業(yè)迅速發(fā)展，鈾作為重要核工業(yè)原料，需求量日益增加，同時(shí)鈾導(dǎo)致的水體污染越來(lái)越受到重視。水體中鈾的來(lái)源主要包括鈾礦開(kāi)采、冶煉及加工，核電站異常事故導(dǎo)致的鈾泄露，核武器的生產(chǎn)、試驗(yàn)及貧鈾武器的使用等。

低濃度含鈾廢水的放射性比活度范圍為37～3.7×105Bq/L。美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（EPA）規(guī)定廢水中鈾的排放標(biāo)準(zhǔn)為30μg/L；加拿大建議排放標(biāo)準(zhǔn)為20μg/L；世界衛(wèi)生組織建議值為2μg/L，中國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)為50 μg/L[1]。

廢水中鈾的凈化方法主要包括：化學(xué)沉淀、蒸發(fā)濃縮、離子交換、吸附、膜處理和生物處理等。吸附法因具有效率高、占地省、易于操作及產(chǎn)生污泥少等優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，并取得了顯著的研究成果。本文簡(jiǎn)要介紹了鈾的危害及其在水溶液中的存在形態(tài)，對(duì)吸附法處理低濃度含鈾廢水的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

2 鈾的危害及其在水溶液中的存在形態(tài)

金屬鈾及鈾化合物都具有放射性，當(dāng)鈾為外照射源時(shí)，其放出的α射線在空氣中的射程僅有2.7～3.5 cm，危險(xiǎn)性較小，但鈾的衰變子體釋放出β射線和弱γ射線[2]，危害較大。鈾可通過(guò)呼吸道和消化道進(jìn)入體內(nèi)，易溶性鈾化合物還可經(jīng)無(wú)傷的皮膚進(jìn)入體內(nèi)，從而產(chǎn)生內(nèi)照射和化學(xué)毒性[3]。因此，鈾對(duì)人體具有化學(xué)毒性和輻射毒性兩方面的危害，可對(duì)人的腎臟、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及生育能力產(chǎn)生損害，并可能導(dǎo)致基因突變和癌癥的發(fā)生[4]。

鈾在水溶液中的價(jià)態(tài)包括：三價(jià)、四價(jià)、五價(jià)和六價(jià)。三價(jià)鈾離子是強(qiáng)還原劑，易被氧化為四價(jià)和六價(jià)。四價(jià)鈾能夠被溶液中的氧緩慢氧化為六價(jià)。五價(jià)鈾在酸性溶液中會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)，一部分被還原為四價(jià)，一部分被氧化為六價(jià)[5]。通常情況下，水溶液中的鈾為六價(jià)——U(VI)，對(duì)廢水中鈾的凈化也就是去除U(VI)。不同pH值下U(VI)的存在形式不同，當(dāng)pH<2.5時(shí)，溶液中的U(VI)以UO22+離子的形式存在；當(dāng)pH>3時(shí)，UO22+離子發(fā)生水解，水解產(chǎn)物為 UO2(OH)+、(UO2)2(OH)22+和(UO2)3(OH)52+等。隨著pH值的升高，UO22+離子的最終水解產(chǎn)物包括鈾酸、多鈾酸和UO2(OH)2沉淀。

3 吸附法處理低濃度含鈾廢水的研究進(jìn)展

吸附法凈化廢水中鈾的主要機(jī)理包括：離子交換、表面復(fù)合、表面沉淀和表面還原沉淀等[6]。吸附劑的性質(zhì)是影響吸附效果的關(guān)鍵因素，常用的吸附劑有活性炭、殼聚糖、膨潤(rùn)土、沸石、凹凸棒及生物質(zhì)吸附劑等。傳統(tǒng)吸附劑的機(jī)械強(qiáng)度較低，熱力學(xué)穩(wěn)定性較差，并且吸附容量低，吸附效果無(wú)法滿足要求，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)吸附劑改性或合成新型吸附劑提高吸附效率是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

3.1 介孔硅吸附

介孔硅比表面積大，孔徑較大且均一、可調(diào)，水及熱穩(wěn)定性良好，被廣泛應(yīng)用于吸附、催化、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。介孔硅表面含有大量硅羥基，增強(qiáng)了其親水性及對(duì)鈾的吸附能力，并且硅羥基的存在有利于表面的功能化改性。Wang等[7]利用合成的介孔二氧化硅SBA-15，凈化U(VI)初始濃度為100 mg/L的溶液，當(dāng)pH值為6.0時(shí)，飽和吸附容量可達(dá)203 mg/g，吸附效率為95.25%。凈化過(guò)程具有吸附速度快（30 min接近平衡）、吸附劑投加量?。?.7 g/L）等優(yōu)點(diǎn)。

介孔二氧化硅表面的Si—OH基可與某些含官能團(tuán)的有機(jī)分子反應(yīng)實(shí)現(xiàn)功能化改性，增強(qiáng)對(duì)鈾的吸附能力和選擇性。含O原子或N原子的官能團(tuán)與U(VI)具有較強(qiáng)的配位能力，Liu等[8]利用3-氨丙基三乙氧基硅烷嫁接到SBA-15表面，制得氨基功能化SBA-15，將其用于凈化pH值7.0，初始濃度207 mg/L的含U(VI)溶液，當(dāng)吸附劑投加量為0.4 g/L時(shí)，去除效率大于96%。對(duì)介孔二氧化硅改性時(shí)嫁接的官能團(tuán)量越多越有利于對(duì)U(VI)的吸附，但大量官能團(tuán)容易導(dǎo)致孔道的堵塞，減小了吸附劑與鈾的有效接觸表面積，吸附效率降低。為此Yuan等[9]將小分子配體二氫咪唑嫁接到介孔二氧化硅表面，合成咪唑功能化介孔硅（DIMS），有效降低了孔道堵塞問(wèn)題，獲得了較好的凈化效果。研究結(jié)果表明，溶液中U(VI)初始濃度為190 mg/L，pH值為7.0，吸附劑DIMS用量為0.4 g/L時(shí)，去除效率大于97%。

介孔二氧化硅用于凈化含鈾廢水具有抗輻射、耐高溫、吸附效果較好及無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但目前仍存在吸附劑投加量較大及凈化成本較高等問(wèn)題。

3.2 炭材料吸附

炭材料吸附劑孔隙結(jié)構(gòu)豐富、比表面積大、吸附容量高，并且其用于凈化含鈾廢水時(shí)具有抗輻射性、耐熱性及酸堿適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。Zhang等[10]利用水熱反應(yīng)將葡萄糖碳化制得球形炭CSs，其表面富含羥基和羰基等含氧功能基團(tuán)，對(duì)溶液中的U(VI)具有較強(qiáng)的吸附能力。當(dāng)pH值為6.0，初始U(VI)濃度15 mg/L，球形炭CSs投加量3.0 g/L時(shí)，去除效率高達(dá)99.9%。為進(jìn)一步增加球炭CSs表面的含氧功能基團(tuán)數(shù)量，Zhang等[11]在水熱反應(yīng)、過(guò)濾、洗滌和干燥等合成球炭CSs的過(guò)程中，降低干燥溫度，延長(zhǎng)干燥時(shí)間，使球炭表面生產(chǎn)大量羧基，提高了其對(duì)溶液中U(VI)的吸附能力，研究結(jié)果表明，吸附容量約增大為原來(lái)的2.5倍。

新型炭材料石墨烯具有機(jī)械強(qiáng)度高、質(zhì)輕和比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，氧化處理可提高其產(chǎn)物氧化石墨烯表面的含氧功能基團(tuán)數(shù)量，增強(qiáng)對(duì)鈾的吸附能力。Li等[12]利用天然石墨顆粒制得的氧化石墨烯處理初始濃度為119 mg/L的含鈾溶液，當(dāng)pH值為4.0時(shí)，去除效率接近100%，并且吸附劑投加量?jī)H為0.4 g/L。

Nie等[13]利用以介孔硅SBA-15為模板，以蔗糖為炭源制備的有序介孔炭CMK-3具有孔結(jié)構(gòu)有序，孔徑分布均勻和孔容和比表面積大等優(yōu)點(diǎn)。將其用于凈化初始濃度為15 mg/L的含鈾溶液，當(dāng)pH值為6.0，吸附劑投加量為2.0 g/L時(shí)，去除效率達(dá)99.9%。

富氧球形炭CSs、氧化石墨烯及有序介孔炭CMK-3等新型炭材料凈化含鈾廢水時(shí)不僅效率高，而且吸附劑投加量低，表現(xiàn)出了優(yōu)異的吸附性能，但成本較高，應(yīng)用受到制約。

3.3 粘土礦物吸附

海泡石、膨潤(rùn)土、硅藻土、凹凸棒等粘土礦物比表面積大，具有較強(qiáng)的吸附性，可用于含鈾廢水處理。并且其處理產(chǎn)物與玻璃、水泥等有較好的相容性，有利于處理產(chǎn)物的最終處置。但粘土礦物吸附劑使用前需進(jìn)行改性，提高吸附容量和選擇性。某些有機(jī)物含有與鈾配位能力較強(qiáng)的官能團(tuán)，常用作粘土礦物的改性劑。Wang等[14]的研究結(jié)果表明，經(jīng)十六烷基三甲基溴化銨（HDTMA）改性后膨潤(rùn)土對(duì)U(VI)的吸附能力從65.02 mg/g增加到106.38 mg/g，當(dāng)U(VI)初始濃度為10 mg/L，pH值為6，吸附劑用量為1.5 g/L時(shí)，凈化效率接近100%。Sprynskyy等[15]利用HDTMA將硅藻土改性后處理初始濃度為47.6 mg/L的含U(VI)溶液，吸附劑用量為2 g/L時(shí)，吸附效率隨pH值的增大而升高，當(dāng)pH值為8時(shí)，凈化效率接近100%。加熱及酸處理可以提高海泡石的比表面積，增強(qiáng)其吸附性能。Kilislioglu等[16]利用天然海泡石、加熱及鹽酸處理的海泡石對(duì)水溶液中U(VI)進(jìn)行吸附，相同實(shí)驗(yàn)條件下，吸附容量分別為661.6 mg/g、747.3 mg/g、852.0 mg/g，有效提高了海泡石的吸附能力，并且加熱及酸改性具有操作簡(jiǎn)單，成本低的特點(diǎn)。

磁改性不僅能提高吸附劑的比表面積，而且吸附完成后可通過(guò)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)固液分離。Fan等[6]利用共沉淀法將磁性氧化鐵以共價(jià)鍵結(jié)合到凹凸棒表面，使凹凸棒比表面積從110 m2/g增大到135 m2/g，用于處理pH值6.0，初始濃度4.76 mg/L的含U(VI)溶液，凈化效率大于99%，吸附劑用量為0.3 g/L。凹凸棒與磁性氧化鐵的復(fù)合顆粒不僅吸附效率高，并且可以通過(guò)磁場(chǎng)完成固液分離，具有操作簡(jiǎn)單，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

3.4 生物質(zhì)吸附

某些生物質(zhì)材料，尤其是農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，如秸稈等具有獨(dú)特的化學(xué)成分，如半纖維素、木質(zhì)素、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖和淀粉等，這些成分包含不同的功能團(tuán)，可用于凈化廢水中的U(VI)。Li等[17]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了柚子皮吸附水溶液中的U(VI)，當(dāng)初始pH值為5.5，U(VI)初始濃度為50 mg/mL，吸附容量可達(dá)270.71 mg/g。Al-Masri等[18]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)白楊樹(shù)葉子和樹(shù)枝的粉末可以吸附水溶液中的鈾、鉛及鎘等金屬離子，最大吸附容量分別為2.3 mg/g、1.7 mg/g及2.1 mg/g。Bagherifam等[19]研究了木屑和小麥桿吸附溶液中鈾離子的性能，U(VI)初始濃度為200 mg/L，pH值為8.0，吸附劑用量為30 g/L時(shí)，吸附效率為94%。Ding等[20]利用茶葉廢料吸附水溶液中的U(VI)，最大去除效率達(dá)到了86.80%。

生物質(zhì)吸附劑具有成本低、吸附材料量大、容易獲取、吸附材料環(huán)境友好及無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但直接應(yīng)用時(shí)吸附效率不高，可通過(guò)改性提高其吸附容量，應(yīng)用前景廣闊。

3.5 微生物吸附

微生物吸附是指通過(guò)酶促反應(yīng)、靜電吸附、氧化還原、無(wú)機(jī)微沉淀等作用，將污染物吸附的過(guò)程。Ghasemi等[21]利用鈣預(yù)處理后的囊鏈藻吸附廢水中的鈾（VI），當(dāng)吸附床高度為6 cm，處理量為2.3 mL/min時(shí)，吸附率為59.32%，吸附容量達(dá)318.15 mg/g。Akhtar等[22]研究了將哈茨木霉固定在海藻酸鈣上作為吸附劑凈化并回收廢水中的鈾，研究結(jié)果表明，固定了哈茨木霉的海藻酸鈣對(duì)鈾的吸附能力及穩(wěn)定性都會(huì)增強(qiáng)。每1.5 g吸附劑可以凈化8.5 L濃度為58 mg/L的含鈾廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，吸附完成后用0.1 mol/L的鹽酸洗脫，鈾的回收率達(dá)到了98.1%～99.3%。Silva等[23]利用馬尾藻吸附廢水中的鈾，吸附床高度為40.0 cm時(shí)對(duì)鈾的去除率最高，達(dá)到64%。完成吸附操作后的馬尾藻經(jīng)煅燒后體積可減少85%～87%，為含鈾馬尾藻的儲(chǔ)存提供了便利。Khani[24]研究了扇藻吸附廢水中鈾的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)，根據(jù)朗格繆爾等溫式計(jì)算出的10℃時(shí)的最大吸附容量為434.8 mg/g。Ding等[25]利用固定化黑曲霉菌吸附凈化水溶液中的U(VI)，最大吸附容量為649.4 mg/g。Pang等[26]研究了桔青霉死菌體對(duì)水溶液中U(VI)的吸附性能，當(dāng)溶液中U(VI)濃度為50μg/mL時(shí)，最大吸附容量為127.3 mg/g。

微生物吸附技術(shù)具有效率高、成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、可再生及吸附劑可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，在含鈾廢水凈化領(lǐng)域越來(lái)越受到研究者的重視。

3.6 零價(jià)鐵還原吸附

廢水中的U(VI)能夠被零價(jià)鐵還原為U(IV)，生成UO2沉淀，同時(shí)零價(jià)鐵被氧化為Fe2+和Fe3+，并發(fā)生水解反應(yīng)，水解生成的絮狀Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀通過(guò)吸附、絮凝等作用去除廢水中的U(VI)。Yan等[27]利用納米級(jí)零價(jià)鐵在厭氧系統(tǒng)中還原去除U(VI)，當(dāng)U(VI)濃度為47.6 mg/L，pH值為6.92，吸附劑用量為27.57 mg/L時(shí)，去除率可達(dá)98.4%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，U(VI)的去除率隨溶液pH值的升高及重碳酸鹽和鈣離子濃度的增加而降低。萬(wàn)小崗等[28]研究結(jié)果表明，當(dāng)模擬含U(VI)廢水的初始濃度為10mg/L，pH值為5，吸附劑用量為20 g/L時(shí)，納米級(jí)零價(jià)鐵對(duì)U(VI)去除率達(dá)到99%；二價(jià)陰離子SO42-、CO32-的存在不利于U(VI)的去除。Dickinson等[29]利用零價(jià)鐵納米顆粒凈化含鈾廢水，吸附劑用量為5 g/L，當(dāng)U(VI)初始濃度為601μg/L，pH值為7.86，溶解氧濃度為3 mg/L，及U(VI)初始濃度為54μg/L，pH值為7.25，溶解氧濃度為10 mg/L時(shí)，吸附反應(yīng)1 h內(nèi)去除效率均超過(guò)了98.5%。

零價(jià)鐵法不僅處理效率高，而且成本低，尤其是納米級(jí)零價(jià)鐵，具有比表面積大，反應(yīng)活性強(qiáng)，凈化速度快等優(yōu)點(diǎn)。

3.7 其他吸附劑

多孔納米結(jié)構(gòu)吸附材料同時(shí)具有比表面積大、吸附效率高、凈化速度快等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境污染控制中的應(yīng)用越來(lái)越受到研究者的重視。Lee等[30]利用羧甲基聚乙烯亞胺改性納米孔硅膠吸附溶液中的U(VI)，當(dāng)初始濃度為12.5 mg/L，pH值為4.0，吸附劑用量為4.38 g/L時(shí)，吸附效率達(dá)99%。Deb等[31]利用二乙醇酰胺改性后的多壁碳納米管吸附溶液中的U(VI)，當(dāng)初始濃度為100 mg/L，吸附劑用量為1 g/L時(shí)，去除效率大于98.5%。無(wú)定形結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)吸附劑雖然具有較大的比表面積，但其細(xì)孔的利用率低，導(dǎo)致吸附效率下降。具有規(guī)則晶體結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)吸附劑具有有序的孔道，可使吸附效率提高。Kimling等[32]通過(guò)改變TiO2與ZrO2的比例合成具有規(guī)則晶體結(jié)構(gòu)的多孔TiO2/ZrO2顆粒，用于凈化溶液中的UO22+取得了較好的效果，當(dāng)吸附劑用量為10 g/L，pH值 4.0，初始 U(VI)濃度為 8.81～440.74 mg/L時(shí)，凈化效率都可達(dá)到99%。溶液中存在鐵離子時(shí)能夠改善殼聚糖對(duì)U(VI)的吸附性能，Wang等[1]同時(shí)利用鐵離子（FeSO4·7H2O）和殼聚糖處理含U(VI)廢水，當(dāng)初始濃度為100 mg/L，pH值為7.0，殼聚糖和FeSO4·7H2O用量分別為7 g/L和2 g/L時(shí)，處理效果最佳，出水可達(dá)到中國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)(50μg/L)。鐵離子和殼聚糖的協(xié)同凈化作用包括吸附、凝聚及共沉淀等。

4 結(jié)語(yǔ)

本文綜述了近幾年來(lái)利用吸附法處理低濃度含鈾廢水的研究成果。介孔硅、炭材料和粘土礦物等無(wú)機(jī)吸附劑及其改性吸附劑均具有較高的吸附效率，但有機(jī)物改性吸附劑的熱穩(wěn)定性較差，在應(yīng)用過(guò)程中當(dāng)溫度較高時(shí)會(huì)產(chǎn)生有機(jī)物的揮發(fā)，吸附處理產(chǎn)物最終處置過(guò)程中遇高溫會(huì)導(dǎo)致有機(jī)物及核素的揮發(fā)擴(kuò)散。無(wú)機(jī)吸附劑具有較好的熱穩(wěn)定性，更適于生產(chǎn)應(yīng)用。零價(jià)鐵還原吸附效率較高，但廢水中溶解氧濃度的升高會(huì)增加零價(jià)鐵的消耗量，使得濃縮倍數(shù)（CF）減小，因此凈化過(guò)程需要厭氧環(huán)境，在實(shí)際應(yīng)用中受到了一定限制。生物質(zhì)吸附劑和微生物吸附劑具有來(lái)源廣泛、成本低及無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，而且完成吸附后經(jīng)煅燒可使其體積大大縮小，有利于對(duì)最終處理產(chǎn)物的處置，但同時(shí)存在凈化效率不高的問(wèn)題。通過(guò)以上分析可知，無(wú)機(jī)吸附劑吸附是低濃度含鈾廢水凈化中最有前景的處理技術(shù)之一。

今后對(duì)于利用吸附法處理低濃度含鈾廢水的研究可在以下幾個(gè)方面開(kāi)展工作。

1）針對(duì)磁性分離技術(shù)的研究。利用吸附法凈化低濃度含鈾廢水時(shí)，當(dāng)吸附劑吸附飽和后如何將其從廢水中分離出來(lái)是實(shí)現(xiàn)廢水凈化的關(guān)鍵技術(shù)之一。生產(chǎn)實(shí)踐中常用的方法包括膜分離和重力沉降分離。膜分離存在的主要問(wèn)題包括膜污染、膜孔堵塞和凈化系統(tǒng)壓力損失較大等，尤其是當(dāng)采用的吸附劑的粒徑大小為納米級(jí)時(shí)，膜孔堵塞現(xiàn)象比較嚴(yán)重；當(dāng)吸附劑比重較小時(shí)，重力沉降分離存在沉降速度慢和分離不完全等問(wèn)題。采用磁性分離技術(shù)可以解決固液分離過(guò)程中存在的以上問(wèn)題，并且磁性分離技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、處理成本低及易于操作等優(yōu)點(diǎn)。目前，磁性吸附劑的合成主要是利用吸附劑與磁性氧化鐵通過(guò)配位反應(yīng)結(jié)合到一起形成的，合成過(guò)程中容易導(dǎo)致吸附劑微孔的堵塞，形成的孔徑過(guò)大或者過(guò)小。因此，如何控制吸附劑合成過(guò)程中形成的孔徑大小，增大吸附劑可被利用的有效利表面積，提高吸附劑效率是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。另外，磁性吸附劑利用過(guò)程中存在磁性氧化鐵從吸附劑表面脫落的風(fēng)險(xiǎn)，如何增強(qiáng)磁性氧化鐵與吸附劑之間的結(jié)合力，從而提高使用壽命是值得關(guān)注的問(wèn)題。當(dāng)前對(duì)磁性吸附劑的研究較少，研究利用常見(jiàn)吸附材料如活性炭、高嶺土、硅藻土、凹凸棒、白云石、天然錳礦石和坩土等以及人工合成納米材料如碳納米材料、金屬氧化物納米材料和金屬礦物納米材料等與磁性氧化鐵合成磁性吸附劑，并用于低濃度含鈾廢水的凈化，是未來(lái)的研究方向之一。

2）針對(duì)生物質(zhì)吸附劑和微生物吸附劑的研究。生物質(zhì)吸附劑和微生物吸附劑自身的諸多優(yōu)點(diǎn)使其具有廣闊的應(yīng)用前景。能否進(jìn)一步提高凈化效率，同時(shí)降低吸附劑投加量成為當(dāng)前制約其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一?？刹捎煤线m的有機(jī)物、無(wú)機(jī)酸或物理方法對(duì)生物質(zhì)吸附劑進(jìn)行改性，或通過(guò)馴化或基因工程培育吸附速度更快、效率更高、選擇性更強(qiáng)的微生物，提高吸附容量和選擇性，使它們適于工業(yè)應(yīng)用。

3）針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)廢水的研究。近年來(lái)針對(duì)于低濃度含鈾廢水的各種吸附凈化技術(shù)大多處于實(shí)驗(yàn)階段，忽略了實(shí)際廢水中各種有機(jī)物、其他金屬離子及碳酸根等對(duì)吸附容量的影響，通過(guò)對(duì)不同干擾因子影響吸附的機(jī)理進(jìn)行研究，同時(shí)通過(guò)吸附劑改性、吸附劑協(xié)同作用及合成新型吸附劑等手段來(lái)提高吸附劑在實(shí)際應(yīng)用中的吸附效率、減少吸附劑的用量，并提高去污因數(shù)（DF）和CF是未來(lái)的重要研究方向。

[1]Wang J S，Bao Z L，Chen S G，et al.Removal of uranium from aqueous solution by chitosan and ferrous ions[J].Journal of Engineering for Gas Turbines and Power-Transactions of The Asme，2011，133(0845028).

[2]王同生，張秀儒，劉忠文.輻射防護(hù)基礎(chǔ)[M].第一版.北京：原子能出版社，1983：25.

[3]鈾礦工人放射防護(hù)常識(shí)編寫(xiě)組.鈾礦工人放射防護(hù)常識(shí)[M].第一版.北京：原子能出版社，1977：58-59.

[4]商照榮，劉 華，葉 民.貧化鈾的環(huán)境污染影響及其對(duì)人體健康的危害[J].核安全，2004(1)：43-48.

[5]董靈英.鈾的分析化學(xué)[M].第一版.北京：原子能出版社，1982：13.

[6]Fan Q H，Li P，Chen Y F，et al.Preparation and application of attapulgite/iron oxide magnetic composites for the removal of U(VI)from aqueous solution[J].Journal of Hazardous Materials，2011，192(3)：1851-1859.

[7]Wang X H，Zhu G R，Guo F.Removal of uranium(Vi)ion from aqueous solution by sba-15[J].Annals of Nuclear Energy，2013，56：151-157.

[8]Liu Y L，Yuan L Y，Yuan Y L，et al.A high efficient sorption of U(VI)from aqueous solution using amino-functionalized SBA-15[J].Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，2012，292(10)：803-810.

[9]Yuan L Y，Liu Y L，Shi W Q，et al.A Novel Mesoporous material for uranium extraction，dihydroimidazole functionalized sba-15[J].Journal of Materials Chemistry ，2012，22(33)：17019-17026.

[10]Zhang Z B，Liu Y H，Cao X H，et al.Sorption study of uranium on carbon spheres hydrothermal synthesized with glucose from aqueous solution[J].Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，2013，295(3)：1775-1782.

[11]Zhang Z B，Nie W B，Li Q，et al.Removal of uranium(VI)from aqueous solutions by carboxyl-rich hydrothermal carbon spheres through low-temperature heat treatment in air[J].Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，2013，298(6)：361-368.

[12]Li Z J，Chen F，Yuan L Y，et al.Uranium(Vi)adsorption on graphene oxide nanosheets from aqueous solutions[J].Chemical Engineering Journal，2012，210：539-546.

[13]Nie B W，Zhang Z B，Cao X H，et al.Sorption study of uranium from aqueous solution on ordered mesoporous carbon cmk-3[J].Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，2013，295(1)：663-670.

[14]Wang Y Q，Zhang Z B，Li Q，et al.Adsorption of uranium from aqueous solution using hdtma(+)—pillared bentonite：isotherm，kinetic and thermodynamic aspects[J].Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，2012，293(1)：231-239.

[15]Sprynskyy M，Kovalchuk I，Buszewski B.The separation of uranium ions by natural and modified diatomite from aqueous solution[J].Journal of Hazardous Materials，2010，181(1-3)：700-707.

[16]Kilislioglu A，Aras G.Adsorption of uranium from aqueous solution on heat and acid treated sepiolites[J].Applied Radiation and Isotopes，2010，68(10)：2016-2019.

[17]Li Q，Liu Y H，Cao X H，et al.Biosorption characteristics of uranium(Vi)from aqueous solution by pummelo Peel[J].Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，2012，293(1)：67-73.

[18]Al-Masri M S，Amin Y，Al-Akel B，et al.Biosorption of cadmium，lead，and uranium by powder of poplar leaves and branches[J].Applied Biochemistry and Biotechnology，2010，160(4)：976-987.

[19]Bagherifam S，Lakzian A，Ahmadi S J，et al.Uranium removal from aqueous solutions by wood powder and wheat straw[J].Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，2010，283(2)：289-296.

[20]Ding D X，Liu X T，Hu N，et al.Removal and recovery of uranium from aqueous solution by tea waste[J].Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，2012，293(3)：735-741.

[21]Ghasemi M，Keshtkar A R，Dabbagh R，et al.Biosorption of uranium(Vi)from aqueous solutions by ca-pretreated cystoseira indica alga：Breakthrough curves studies and modeling[J].Journal of Hazardous Materials，2011，189(1-2)：141-149.

[22]Akhtar K，Khalid A M，Akhtar M W，et al.Removal and recovery of uranium from aqueous solutions by ca-alginate Immobilized trichoderma harzianum[J].Bioresource Technology，2009，100(20)：4551-4558.

[23]Silva J，F(xiàn)erreira A，Da Costa A.Uranium biosorption under dynamic conditions：Preliminary tests with sargassum filipendula in real radioactive wastewater containing Ba，Cr，F(xiàn)e，Mn，Pb，Ca and Mg[J].Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，2009，279(3)：909-914.

[24]Khani M H.Uranium biosorption by padina sp algae biomass：Kinetics and thermodynamics[J].Environmental Science and Pollution Research，2011，18(9)：1593-1605.

[25]Ding D X，Tan X，Hu N，et al.Removal and recovery of uranium(Vi)from aqueous solutions by immobilized aspergillus niger powder beads[J].Bioprocess and Biosystems Engineering，2012，35(9)：1567-1576.

[26]Pang C，Liu Y H，Cao X H，et al.Biosorption of uranium(Vi)from aqueous solution by dead fungal biomass of penicillium citrinum[J].Chemical Engineering Journal，2011，170(1)：1-6.

[27]Yan S，Hua B，Bao Z Y，et al.Uranium(Vi)removal by nanoscale zerovalent iron in anoxic batch systems[J].Environmental Science&Technology，2010，44(20)：7783-7789.

[28]萬(wàn)小崗，楊勝亞.納米級(jí)零價(jià)鐵處理含鈾廢水初步實(shí)驗(yàn)研究[J].工業(yè)水處理，2012(3)：42-44.

[29]Dickinson M，Scott T B.The Application of zero-valent iron nanoparticles for the remediation of a uranium-contaminated waste effluent[J].Journal of Hazardous Materials，2010，178(1-3)：171-179.

[30]Lee H I，Kim J H，Kim J M，et al.Application of ordered nanoporous silica for removal of uranium ions from aqueous solutions[J].Journal of Nanoscience and Nanotechnology，2010，10(1)：217-221.

[31]Deb A，Ilaiyaraja P，Ponraju D，et al.Diglycolamide functionalized multi-walled carbon nanotubes for removal of uranium from aqueous solution by adsorption[J].Journal of Radioanalyti-cal and Nuclear Chemistry，2012，291(3)：877-883.

[32]Kimling M C，Scales N，Hanley T L，et al.Uranyl-sorption properties of amorphous and crystalline TiO2/ZrO2millimetersized hierarchically porous beads[J].Environmental Science&Technology，2012，46(14)：7913-7920.

Research progress of adsorptive technology in processing wastewater with low concentration of uranium

Gao Junkai1，2，Gu Ping1，Zhang Guanghui1，Gao Xin3，Hou Li’an1，4

(1.School of Environmental Science and Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2.Department of Energy and Environment Engineering，Hebei University of Technology，Tianjin 300401，China；3.The Second Artillery Engineering Design and Research Institute，Beijing 100011，China；4.Institute for Logistic Science and Technology of the Second Artillery,Beijing 100011，China)

In this paper some characteristics of uranium in aqueous solution and its harmness were briefly introduced.The research progress in recent years on adsorption technologies in treatment wastewater with low concentration of uranium was summarized，and the features of every adsorption technologies were analyzed.The performance and industrial application prospect of these adsorption technologies were remarked，and some opinions about the further study aspects were given.

radioactive wastewater；uranium；adsorption；zero-valent iron

TQ028

A

1009-1742(2014)07-0073-06

2014-05-12

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51238006）

高軍凱，1979年出生，男，河北石家莊市人，博士研究生，研究方向?yàn)閺U水處理；E-mail：gjk510@163.com