《新能源材料概论》 课件 第6章 能源类防护材料.pptx

新能源材料概论;1.核电废水防护材料;学习目标(Learningoutcomes);(1)核燃料生产过程：核燃料的开采、加工过程是核废料产生的一个重要途径。

(2)反应堆运行过程：在核电站的反应堆中通常会产生大量的裂变物质，这些物质通常是存留在燃料元件内部，但是如果燃料元件发生破损的时候，其中的物质就会扩散泄露到冷却水体中。

(3)核燃料后处理过程：核燃料的处理后阶段的主要产物就是数量较大的裂变产物。而核燃料进行切割与溶解过程也会产生部分气体裂变产物。

(4)其它来源：我国的一些核工业部门中存有部分已经报废的核设施，以及一些核武器生产与调试单位也会产生一部分核废料。;如果放射性物质未经妥善处理就被排放到水中，那么通过食物链的传递，放射性物质最终会进入人体，并对人体产生十分严重的危害。

废液中的放射性物质能产生很强的辐射而导致染色体畸变、基因突变、细胞损伤等。并且放射性物质对人体和动物的损害通常存在较长的潜伏期，有时需经过20年以后才能表现出一些症状。核污染的危害并不是一时能解决的，很多科学家担心核污染会对几代人造成长久的影响。

然而近期发生的福岛核泄漏事件的长久影响还没有完全体现出来。大量的核废水被排放至海水中并未得到妥善处理。;为了环境和人类的健康，高效处理放射性废水是至关重要的。目前，对高水平放射性废水的处理方法一般为固化和分离嬗变。固化即通过玻璃固化、陶瓷固化、水泥固化等形式，将放射性废水的高浓度核素封闭在稳定介质中，防止或减缓核素的迁移泄漏，固化体通常被进行深地质处置。分离嬗变即将锕系元素和长寿命的裂变产物通过化学方法分离出来，使其变为中低水平放射性废水。中低水平放射性废水常见的处理方法有化学沉淀、吸附、离子交换、蒸发浓缩、膜分离及生物法等。;(1)化学沉淀法：化学沉淀法是利用投加的沉淀剂与核电厂放射性微量元素发生沉淀作用，适用于大体积及高盐度废水，与其它方法联用时常用作预处理。常用的沉淀剂有氯化铝、氯化铁、硫酸亚铁、碳酸氢钠、碳酸钙等，适宜的沉淀pH为9~13。化学沉淀法技术成熟，操作方便，费用经济，但也有净化因子低、产生污泥量大等局限性。

(2)吸附法：吸附法是利用多孔性的固体吸附剂处理放射性废水，使核素吸附在它的表面上，从而达到去除放射性核素的目的。常用的吸附剂有活性炭、沸石、高岭土、膨润土、黏土等，吸附剂可吸附分子、离子，对不同的核素有不同的选择性。吸附法工艺简单、去除率高、成本较低、方法有效，但是吸附法对吸附材料的要求较高，比如吸附材料的表面积和吸附容量要大。;(3)离子交换树脂法：离子交换树脂法是一种常见处理放射性废水的方法，是利用放射性废水中的离子与离子交换剂上的可交换离子进行交换，使废水中放射性核素浓度降低，从而使废水得以净化的方法。离子交换法具有良好的化学和热稳定性、选择性高等特点，可用于去除多种放射性核素，但是离子交换法也有树脂堵塞、树脂再生、费用高等局限性。;(4)蒸发浓缩法：蒸发浓缩法是通过加热的方式使溶液中部分溶剂蒸发而汽化，而后冷凝凝结为含溶质较少的冷凝液，从而使溶液得到净化的一种方法。该方法适用于高中低放射性废水，灵活性大、安全、稳定，且净化系数104。但是，蒸发浓缩法也有一些缺陷：产生的浓缩液需进一步处理、费用高、对水质要求高、需预处理。

(5)膜分离法：利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程，较常用的是纳滤、微滤、超滤、电渗析、扩散渗析和反渗透等。膜分离技术具有高水通量和高脱盐率、化学稳定性好、能耗低、设备简单、操作方便、料无相变和适应性强等多种特点，能够以高质量处理各种料液，其操作过程可实现自动化，产生的渗透液也可进行再利用。此方法中主材料膜的相容性受到多因素制约，膜的寿命也较短。

;(6)生物法：生物法吸附放射性物质是指利用自然界中微生物及其衍生物的天然亲和力来吸附放射性物质，细胞的不同部位对放射性元素的络合、离子交换等复杂过程使放射性元素浓缩至微生物体内从而与自然界分离。其优点有：受pH值影响较小；不受碱金

;(1)纳米材料

1)纳米氧化物：多数纳米氧化物主要通过羟基与核素离子形成配位键，发生化学吸附，从而将放射性核素从水体中去除。由于纳米颗粒尺度较小，吸附后回收是阻碍其应用的主要难题之一，因此，纳米磁性氧化物的易回收优点使之备受青睐。另外，纳米Ag2O在放射性核素去除中主要依赖于其与I?形成稳定的不溶性沉淀物而达到去除放射性碘的目的，因此，主要应用于放射性碘的去除。;(1)纳米材料

2)纳米金属颗粒：虽然可用于放射性废水处理的纳米金属颗粒种类较少，但其应用领域比较广泛，通常可与放射性核素形成不溶性沉淀物，吸附后易于回收。然而，纳米金属颗粒的分散性