一种检测稀土废水中锕-227分离程度的方法
阅读说明：本技术 一种检测稀土废水中锕-227分离程度的方法 (Method for detecting separation degree of actinium-227 in rare earth wastewater ) 是由 张魁芳 刘志强 朱薇 曹洪杨 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种检测稀土废水中锕-227分离程度的方法。该方法,包括如下步骤：取稀土废水加入氧化钙或氢氧化钙调整稀土废水溶液的pH为6.0,测量上清液钙离子浓度记为W-(1)；过滤分离滤渣后,再向调整pH值后的稀土废水溶液中加入可溶性碳酸盐,沉淀分离稀土废水溶液中钙离子和锕-227离子,调整稀土废水溶液的pH为7.0～10.0,测量上清液钙离子浓度记为W-(2),并计算稀土废水溶液中钙离子分离率为：W-(1)-W-(2)/W-(1)×100％,以钙离子分离率评价稀土废水溶液中锕-227的分离率。本发明通过利用钙离子与锕-227离子沉淀分离过程性能相似的特点,采用钙离子的分离率评价锕-227离子的分离率。(The invention discloses a method for detecting the separation degree of actinium-227 in rare earth wastewater. The method comprises the following steps: adding calcium oxide or calcium hydroxide into the rare earth wastewater to adjust the pH value of the rare earth wastewater solution to 6.0, and recording the concentration of calcium ions in the supernatant as W 1 (ii) a Filtering and separating filter residues, adding soluble carbonate into the rare earth wastewater solution with the adjusted pH value, precipitating and separating calcium ions and actinium-227 ions in the rare earth wastewater solution, adjusting the pH value of the rare earth wastewater solution to 7.0-10.0, and measuring the concentration of the calcium ions in the supernatant and recording as W 2 And calculating the calcium ion separation rate in the rare earth wastewater solution as follows: w 1 ‑W 2 /W 1 X 100%, and evaluating the separation rate of actinium-227 in the rare earth wastewater solution by using the separation rate of calcium ions. The invention utilizes the performance of the precipitation separation process of calcium ions and actinium-227 ionsSimilarly, the separation rate of the actinium-227 ions is evaluated by the separation rate of calcium ions.)
技术领域
本发明涉及湿法冶金技术领域，尤其涉及一种检测稀土废水中锕-227分离程度的方法。
背景技术
南方离子型稀土中含有一定数量的锕-227，锕-227是铀-235的子体，属于极毒类天然放射核素，吸入其α辐射体相对危险度远甚于镭-226。随着南方离子型稀土企业对于稀土产品的分离提取，相当部分的锕-227进入稀土废水中，污染严重，必须进行分离。
锕-227的直接测定方法有放化分析法、α能谱和HPGe-γ谱法等，这些方法仪器设备昂贵、专业性强，稀土企业无该类设备和操作条件。目前，稀土企业主要通过简单采用低本底α、β测量仪测定其总α和总β总和来间接判断锕-227浓度。然而，研究发现，随着萃取过程母体铀-235被分离去除，刚进入废水的锕-227放射性可能是很低的，但放置一段时间后会显著增加，在约140天(锕7个半衰期)才可达99.2％的平衡，放射性可增长数百倍之多。为此，只有在放置平衡后(140天左右)检测的总α和总β数据才能反映该锕-227浓度的真实水平。
基于上述特点，在稀土企业实际生产中，无法快速、准确反映废水中沉淀分离过程的锕-227真实分离程度，导致废水放射性难以控制、超标严重，给环境带来巨大压力。因此，急需一种快速检测稀土废水中锕-227分离程度的方法。
发明内容
本发明解决了现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种检测稀土废水中锕-227分离程度的方法，改善了现有的稀土废水中锕-227分离程度的检测周期过长的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种检测稀土废水中锕-227分离程度的方法，包括如下步骤：取稀土废水加入氧化钙或氢氧化钙调整稀土废水溶液的pH为6.0，测量上清液钙离子浓度记为W1；过滤分离滤渣后，再向调整pH值后的稀土废水溶液中加入可溶性碳酸盐，沉淀分离稀土废水溶液中钙离子和锕-227离子，调整稀土废水溶液的pH为7.0～10.0，测量上清液钙离子浓度记为W2，并计算稀土废水溶液中钙离子分离率为：W1-W2/W1×100％，以钙离子分离率评价稀土废水溶液中锕-227的分离率。
优选地，所述的稀土废水为含锕-227的稀土废水，总ɑ浓度为100～31000Bq/L，总β浓度为100～6100Bq/L。
优选地，所述的可溶性碳酸盐为碳酸钠。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过利用钙离子与锕-227离子沉淀分离过程性能相似的特点，采用钙离子作为参考元素，以钙的分离率评价锕-227离子的分离率。
2、该方式可以使得锕-227分离程度在分离操作完后立即计算得到，相较于现有的将溶液放置140天后再进行测量，大大缩短了检测时间，可快速判断经沉淀处理的稀土废水锕-227去除效果。
3、本发明提出的方法无须昂贵设备，实验以及分析过程简单方便，实用性强。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。除特别说明，本发明使用的设备和试剂为本技术领域常规市购产品。
一种检测稀土废水中锕-227分离程度的方法，包括如下步骤：取稀土废水加入氧化钙或氢氧化钙调整稀土废水溶液的pH为6.0，测量上清液钙离子浓度记为W1；过滤分离滤渣后，再向调整pH值后的稀土废水溶液中加入碳酸钠，沉淀分离稀土废水溶液中钙离子和锕-227离子，调整稀土废水溶液的pH为7.0～10.0，测量上清液钙离子浓度记为W2，并计算稀土废水溶液中钙离子分离率为：W1-W2/W1×100％，以钙离子分离率评价稀土废水溶液中锕-227的分离率。
下述实施例1～4和对比例1～3所使用的含锕-227稀土废水，放置140天后，测得总ɑ浓度为258Bq/L，总β浓度为172Bq/L。
实施例1
取稀土废水加入氧化钙调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为3201mg/L；过滤分离滤渣后，加入碳酸钠沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为7.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为316mg/L，计算Ca离子分离率为90.13％，根据钙离子分离率，可知废水中锕-227的分离率在90％左右，大部分已分离。
实施例2
取稀土废水加入氧化钙调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为3201mg/L；过滤分离滤渣后，加入碳酸钠沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为8.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为14.5mg/L，计算Ca离子分离率为99.55％，根据钙离子分离率可知废水中锕-227的分离率已接近100％，几乎已完全分离。
实施例3
取稀土废水加入氧化钙调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为3201mg/L；过滤分离滤渣后，加入碳酸钠沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为9.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为3.6mg/L，计算Ca离子分离率为99.89％，根据钙离子分离率可知废水中锕-227的分离率已接近100％，几乎已完全分离。
实施例4
取稀土废水加入氧化钙调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为3201mg/L；过滤分离滤渣后，加入碳酸钠沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为10.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为2.2mg/L，计算Ca离子分离率为99.93％，根据钙离子分离率可知废水中锕-227的分离率已接近100％，几乎已完全分离。
将实施例1-4中得到的最终上清液放置140天，测溶液中总α浓度和总β浓度，并以实际(总α+总β)的分离率间接反映实际锕-227分离率，将得到的锕-227分离率与钙离子分离率比较，并将结果记录至表1中。可以看出，实际锕-227分离率与Ca离子分离率接近，可以用Ca离子分离率来快速评价锕-227分离率。
表1实施例1-4中锕-227分离结果与钙离子分离结果比较
实施例
1
2
3
4
总α浓度(Bq/L)
20.1
4.7
0.81
0.5
总β浓度(Bq/L)
12.6
1.68
1.02
0.68
锕-227分离率(％)
92.39
98.52
99.57
99.73
Ca离子分离率(％)
90.13
99.55
99.89
99.93
对比例1
取稀土废水加入氧化钙调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度W1为3201mg/L；过滤分离滤渣后，加入氧化钙沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为7.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca浓度W2为3210mg/L。过程中钙参考离子浓度W1、W2基本无变化，而实际锕-227分离率接近80％，钙离子的分离率不能评价稀土废水溶液中锕-227的分离率。
对比例2
取稀土废水加入碳酸钠调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度W1；过滤分离滤渣后，加入碳酸钠沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为7.0，搅拌30min，静置，测量上清液液Ca离子浓度为W2。过程中未引入钙参考离子W1、W2均很低，而实际锕-227分离率大于90％，钙离子的分离率不能评价稀土废水溶液中锕-227的分离率。
对比例3
取稀土废水加入碳酸钠调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度W1；过滤分离滤渣后，加入氧化钙沉淀分离溶液中的钙离子和锕-227离子，调整pH为10.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度W2为3258mg/L。过程中加入碳酸钠步骤未引入钙参考离子W1很低，W2远大于W1，而实际锕-227分离率大于80％，钙离子的分离率不能评价稀土废水溶液中锕-227的分离率。
下述实施例5～8和对比例4～6所使用的含锕-227稀土废水，放置140天后，测得总ɑ浓度为30514Bq/L，总β浓度为6041Bq/L。
实施例5
取稀土废水加入氧化钙调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为3282mg/L；过滤分离滤渣后，加入碳酸钠沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为7.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为408mg/L，计算Ca离子分离率为87.57％，根据钙离子分离率，可知废水中锕-227的分离率在90％左右，大部分已分离。
实施例6
取稀土废水加入氧化钙调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为3282mg/L；过滤分离滤渣后，加入碳酸钠沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为8.0，搅拌30min，静置，测量上清液液Ca离子浓度为38.1mg/L，计算Ca离子分离率为98.84％，根据钙离子分离率可知废水中锕-227的分离率已接近100％，几乎已完全分离。
实施例7
取稀土废水加入氧化钙调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为3282mg/L；过滤分离滤渣后，加入碳酸钠沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为9.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为9.5mg/L，计算Ca离子分离率为99.71％，根据钙离子分离率可知废水中锕-227的分离率已接近100％，几乎已完全分离。
实施例8
取稀土废水加入氧化钙调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为3282mg/L；过滤分离滤渣后，加入碳酸钠沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为10.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度为12.8mg/L，计算Ca离子分离率为99.61％，根据钙离子分离率可知废水中锕-227的分离率已接近100％，几乎已完全分离。
将实施例5-8中得到的最终上清液放置140天，测溶液中总α浓度和总β浓度，并以实际(总α+总β)的分离率间接反映实际锕-227分离率，将得到的锕-227分离率与钙离子分离率比较，并将结果记录至表2中。可以看出，实际锕-227分离率与Ca离子分离率接近，可以用Ca离子分离率来快速评价锕-227分离率。
表2实施例5-8中锕-227分离结果与钙离子分离结果比较
实施例
5
6
7
8
总α浓度(Bq/L)
2245
651
210
159
总β浓度(Bq/L)
339
84.1
17.5
32.6
锕-227分离率(％)
92.93
97.99
99.38
99.48
Ca离子分离率(％)
87.57
98.84
99.71
99.61
对比例4
取稀土废水加入氧化钙调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度W1为3282mg/L；过滤分离滤渣后，加入氧化钙沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为7.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度W2为3285mg/L。过程中钙参考离子浓度W1、W2基本无变化，而实际锕-227分离率接近80％，钙离子的分离率不能评价稀土废水溶液中锕-227的分离率。
对比例5
取稀土废水加入碳酸钠调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度W1；过滤分离滤渣后，加入碳酸钠沉淀分离溶液中钙离子和锕-227离子，调整pH为7.0，搅拌30min，静置，测量上清液液Ca离子浓度W2。过程中未引入钙参考离子W1、W2均很低，而实际锕-227分离率接近90％，钙离子的分离率不能评价稀土废水溶液中锕-227的分离率。
对比例6
取稀土废水加入碳酸钠调整pH为6.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度W1；过滤分离滤渣后，加入氧化钙沉淀分离溶液中的钙离子和锕-227离子，调整pH为10.0，搅拌30min，静置，测量上清液Ca离子浓度W2为3276mg/L。过程中加入碳酸钠步骤未引入钙参考离子W1很低，W2远大于W1，而实际锕-227分离率大于80％，钙离子的分离率不能评价稀土废水溶液中锕-227的分离率。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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