摘要：通过在同一批次萃取废水中调节不同pH条件和添加不同氯化钡量，分析测量废水中天然放射性核素各衰变系的子体γ核素活度浓度，研究较为合适的反应条件和氯化钡用量。通过试验，每吨萃取废水中添加BaCl2约130~135g，并条件废水pH到8左右，可以达到较好的“除放”效果。
关键词：稀土分离 萃取废水 除放
1 前言
稀土分离加工是对稀土精矿通过酸溶、萃取分离、沉淀、灼烧等工序，生产单一稀土元素氧化物的过程。在萃取分离阶段会产生萃取废水，由于稀土精矿中带有一定的伴生的天然放射性核素，经过萃取分离后，稀土元素进入到后续工作，带有天然放射性核素的杂质就转入到萃取废水中，导致萃取废水具有一定的放射性。为降低废水中的放射性，使排放废水满足《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）[1]相关要求，分离加工企业会采用氯化钡共沉淀来去除废水中放射性。但大多企业在“除放”过程中对氯化钡的使用量及反应条件主要建立在经验基础上，也未通过实验验证效果。本文通过试验不同氯化钡的用量和不同反应条件下，废水中放射性的去除情况，探讨较为合理的萃取废水“除放”工艺。
2 试验方案
2.1 试验目的：确定使用氯化钡去除萃取有机相中放射性物质较适合的反应条件和氯化钡的添加量。
2.2试验内容：研究不同pH条件和添加不同氯化钡量时对萃取有机相中放射性物质去除的效果，确定较为合适的pH值和氯化钡的加入量。
2.3测量仪器：高纯锗γ谱仪、1L马林杯
2.4测量项目：天然放射性核素各衰变系的子体γ核素：钍系（Tl-208，Pb-212，Bi-212，Ra-224，Ac-228）；铀系（Pb-214，Bi-214，Th-234）；锕系（Th-227）
2.5实验方法及步骤：
2.5.1、样品制备：取同一批次萃取阶段最终经过回收除油后的萃取废水，过滤澄清，取上清液备用。
2.5.2、原液制备：取1L步骤1的样品装入马林杯，作为萃取废水原液。
2.5.3、分装：取14个3L的烧杯，将步骤1混匀的废水平均分入14个烧杯，并分别编号（1-14），每个烧杯装入1.5L废水。
2.5.4、pH条件实验：取编号为1-7的样，按照编号分别用石灰水调节pH到6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5，然后每个烧杯加入同样量的氯化钡，絮凝剂，混匀沉淀。充分混匀沉淀静置过滤后，每个烧杯取样1L，装入马林杯，进行谱仪分析。
2.5.5、氯化钡添加量实验：取编号为8-14的样，样品先混匀，按照步骤3的结果，将溶液pH均调节至同一值，然后分装到每个烧杯中，每个烧杯1.5L样，然后添加不同量的氯化钡，加入0.2g、0.4g、0.6g、0.8g、1.0g、1.2g、1.4g，加入絮凝剂后混匀沉淀。充分混匀沉淀静置过滤后，每个烧杯取样1L，装入马林杯，进行谱仪分析。
3 实验结果及分析
3.1 pH条件实验结果
按照实验步骤3，使用石灰水调节编号1-7号烧杯中废水（每个烧杯中装样1.5L）的pH，调节后各烧杯中废水的pH值分别为6.49、7.02、7.56、8.13、8.47、8.98、9.58，然后在每个烧杯中加入固定量的BaCl2，充分混匀沉淀静置过滤后，每个烧杯取样1L，装入马林杯，进行谱仪分析。实验结果见表3-1和图3-1。
表3-1 不同pH条件下萃取废水放射性去除实验结果（BaCl2加入量固定）（Bq/L）
.png)
图3-1 不同pH条件萃取废水放射性核素浓度变化曲线图（BaCl2加入量固定）
根据表3-1和图3-1结果，萃取废水中的放射性核素的活度浓度大多在pH=8.13处出现低值，曲线上表现为谷值，表明当添加固定量的BaCl2时，在pH=8左右的反应条件，萃取废水中放射性核素的去除效果较好。因此在下一步对不同BaCl2添加量的实验时，选择将废水的pH均调节至8左右。
3.2氯化钡添加量实验结果
按照实验步骤4，使用石灰水调节步骤1制备的样品的pH，调节后废水的pH值为8.1。将调好pH的废水分别取样1.5L装入编号8-14号烧杯中，然后依次在各烧杯中加入0.2g、0.4g、0.6g、0.8g、1.0g、1.2g、1.4g BaCl2，充分混匀沉淀静置过滤后，每个烧杯取样1L，装入马林杯，进行谱仪分析。实验结果见表3-2和图3-2。
表3-4-2不同BaCl2添加量时萃取废水放射性去除实验结果（pH=8.1）（Bq/L）
.png)
.png)
图3-4-2不同BaCl2添加量时萃取废水放射性核素浓度变化曲线图（pH固定）
根据表3-2和图3-2结果，萃取废水中的放射性核素的活度浓度，除Th-234和Th-227外，大多变化趋势较平缓，和原液相比，各核素的活度浓度均有明显的下降，表明采用BaCl2沉淀萃取废水中的放射性核素可行，但随着BaCl2用量的增加，去除效果基本平缓，考虑到企业运行成本，建议的1.5L废水样中BaCl2添加量为0.2g左右，即每吨废水中添加BaCl2约130g~135g，可以到达较好的放射性核素的去除效果。
4 结论
根据上述试验，在采用氯化钡去除萃取废水中放射性的工艺中，考虑到企业成本和可操作性，每吨废水中添加BaCl2约130~135g，并条件废水pH到8左右，可以达到较好的“除放”效果。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家标准. 稀土工业污染物排放标准（GB26451-2011）[S]，环境保护部，2011，1-13.