Page 12 - 《精细化工》2023年第12期

·2554· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

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全球尾矿量超过 9×10 m ，覆盖面积近 6×10 m ，并 改性后比表面积增大、活性位点增加、孔隙增多增
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伴随着土壤、沉积物和地下水的污染 。铀矿开采 大，从而有利于提高其吸附效率 [11] 。在双碳背景下，
和加工过程中产生大量“三废”，而且铀被广泛应用 重视循环经济，固体废弃物资源化有较大的提升空
在国防、工业、科研中，核电站泄漏、核武器的实 间，在处理含铀废水方面可达到“以废治废”的目
验及使用、核燃料的制备等产生的含铀废水进一步 的。因此，研究者将目光投向农林业固体废弃物、
加剧了环境污染情况，给农业、林业、渔业造成损 工业固体废弃物和城市固体废弃物上，并取得了一
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失的同时，也严重威胁着人类的健康 。铀有 5 种 定的成果。
氧化状态：+2、+3、+4、+5、+6 价，其中废水中铀 本文简单介绍了农林业固体废弃物、工业固体
主要是以 U（Ⅳ）和 U（Ⅵ）两种价态形式存在。 废弃物、城市固体废弃物的综合利用现状及特性，
由于 U（Ⅳ）能与无机碳形成稳定的络合物沉淀， 总结了 3 类固体废弃物中常用的作为铀吸附材料的
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去除简单，而 U（Ⅵ）以稳定的 UO 2 的形式存在， 制备和改性的方法，并对未来铀吸附材料的发展方
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溶于水，迁移性强 ，不易去除。 向进行了展望。
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含铀废水的处理方法主要有混凝沉淀法 、离
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子交换法 、过滤法 、膜处理法 、吸附法 等。 1 固体废弃物的来源及综合利用现状
在所有方法中，吸附法具有操作简单、去除效果好、
材料具有选择性和可再生性，克服了生物过程吸附 随着资源的开发和利用，产生的废物种类越来
容量有限的缺点 [10] ，被认为是废水除铀的一种经济 越丰富，按来源可分为农林业固体废弃物、工业固
有效的方法。固体废弃物是广泛易得、廉价、可循 体废弃物和城市固体废弃物，3 类固体废弃物的性
环的资源，改性前材料比表面积小、吸附率不高， 能如表 1 所示。

表 1 3 类固体废弃物性能对比
对铀酰离子的
优缺点 主要组成 改性方法 吸附机理 循环再生
吸附容量
农林业 固 具有表面粗糙、再生周 纤维素、半纤维 酸/碱改性、磁改 中、高吸附 主要是含氧 经 3 次吸附-解吸实验，
体废弃物 期短、可生物降解的优 素、木质素等 性、基团修饰改 容量 官能团的配 部分材料对 U（Ⅵ）的
势；但存在官能团单一、 性、其他金属氧化 位络合和静 吸附效 率能够 保持在
选择吸附性能差、部分 物复合改性 电吸引 80%以上，循环效果好
难分离难回收问题
工业固体 价格低廉、来源丰富； 成分复杂，部分 酸碱改性、盐改 低吸附容量 主要是离子 部分材料吸附不可逆，
废弃物 一般水溶液呈强碱性， 含有 SiO 2、CaO、 性、煅烧改性、修 交换、静电 大部分材料 3 次吸附-解
难从溶液中分离 Al 2O 3 、 Fe 2O 3 、 饰改性、复合改性 吸引和沉淀 吸实验对 U（Ⅵ）的吸
TiO 2、Na 2O、K 2O 反应 附效率能够保持在 60%
等金属氧化物 以上，循环效果较好
城市固体 污泥易得，通过简单的 重金属、有机残 酸改性、氧化改 中、高吸附 主要是含氧 经 3 次吸附-解吸实验，
废弃物 方法可使其具有吸附能 片、细菌菌体、 性、复合凝胶改性 容量 官能团的配 部分材料对 U（Ⅵ）的
力；污泥会造成环境污 胶体等 位络合和静 吸附效 率能够 保持在
染 电吸引 80%以上，循环效果好

农林业生产、加工过程中产生大量农林固体废 体废渣，主要成分是 SiO 2 、CaO、Al 2 O 3 、Fe 2 O 3 、
弃物，包括果皮、甘蔗渣、茶叶渣、稻壳、花生壳、 TiO 2 、Na 2 O、K 2 O 等，因含有大量的氧化铁成分而
椰壳、丝瓜络、木屑动物粪便等，经处理后可用于 显示赤色。根据提炼工艺的不同可将赤泥分为拜耳
制作肥料、加工饲料、生产能源 [12] 。农林固体废弃 法赤泥、烧结法赤泥和拜耳-烧结联合法赤泥。每生
物含有纤维素、半纤维素、木质素等成分，具有羰 产 1 t Al 2 O 3 约产出 1.0~2.0 t 赤泥 [14] ，不仅占用了大
基、羧基、羟基、酚羟基、酸酐和氨基等多种活性 量的土地，其高碱性也会造成地下水污染。粉煤灰
官能基团，对金属离子具有很强的亲和力 [13] ，可用 主要成分以 SiO 2 和 Al 2 O 3 为主，是燃煤电厂产生的
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于吸附金属离子。 固体废弃物，历史积累量已达 3×10 t 以上，利用率
电力、热力生产业，金属冶炼和采矿业等行业 占年产总量的 70% [15] 。粉煤灰颗粒内孔丰富、比表
产生大量工业固体废弃物，包括采矿废石、废渣、 面积较大，具有较高的吸附活性。煤矸石是煤炭开
各种煤矸石、炉渣及金属碎屑、建筑用砖、瓦、石 采和清洗过程中产生的固体废弃物，主要成分是
块等。赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的工业固 Al 2 O 3 、SiO 2 、MgO、Na 2 O、Fe 2 O 3 、CaO、K 2 O、SO 3