[发明专利]一种光催化-电氧化联产回收水中铀的方法

说明书

本发明涉及铀回收技术领域，具体涉及一种光催化‑电氧化联产回收水中铀的方法，包括以下步骤：向含铀废液中投加光催化剂，在光照条件下，将含铀废液中的铀离子还原沉积于光催化剂表面；将沉积有铀的光催化剂进行电化学氧化使光催化剂表面沉积的铀脱附于电化学氧化电解液中；向得到的脱附有铀的电化学氧化电解液中通入氨气至沉淀完全后固液分离，回收沉淀，实现铀的回收。经过试验验证，本发明方法可以实现含铀废液中铀的有效富集和分离，对铀的重复有效利用具有重要意义。

技术领域

本发明涉及铀回收技术领域，具体涉及一种光催化-电氧化联产回收水中铀的方法。

背景技术

发展清洁能源不仅可以减小对能源进口的依赖度，提高能源安全，并且可以有效保护生态环境，促进社会经济可持续发展。核能作为一种重要的清洁能源，其广泛应用(如发电)是缓解能源危机的一种经济有效的措施。

铀是目前大多数核能发电的主要燃料，是支持核能发展的重要基础。但是铀对环境中的许多生物都有放射性和生物毒性。如果不加以控制，废水中的铀会在较大的空间尺度上向不同的环境介质迁移，威胁生态环境安全。因此，发展稳定高效的铀矿废液提铀技术对保障生态环境安全至关重要。

现阶段报道最多的是采用电化学还原的方法从水体中提取铀，电化学还原方法由于电源本身为电子的供体，可以实现零添加剂还原提取铀，因此该方法具有无二次污染的风险。但是电化学方法由于在还原的工程中，需要在铀污染水体中接入电源，在电化学还原的过程中需要不断地提供电能，因此具有能耗高的特点。而光催化提取铀，是利用光能，在光催化剂表面产生光生电子，光生电子还原含铀水体中的铀，不需要外加能量供给。因此，采用光催化还原提取铀的方法相较于电还原提取铀具有能耗低的特点，受到了学界以及工业界的关注。但是，现有的粉体光催剂化体系仅能实现从水体中去除铀，对于水体中的铀则无法实现简便的回收。

发明内容

基于上述内容，本发明提供一种光催化-电氧化联产回收水中铀的方法，利用光催化技术还原固定水中铀，利用电氧化技术氧化脱附沉积于光催化剂表面的铀，实现铀的富集与分离，对铀的重复有效利用具有重要意义。

一种光催化-电氧化联产回收水中铀的方法，包括以下步骤：

(1)向含铀废液中投加光催化剂，在光照条件下，将含铀废液中的铀离子还原沉积于光催化剂表面；

(2)将沉积有铀的光催化剂进行电化学氧化使光催化剂表面沉积的铀脱附于电化学氧化电解液中；

(3)向步骤(2)得到的脱附有铀的电化学氧化电解液中通入氨气至沉淀完全后固液分离，回收沉淀，实现铀的回收。

进一步地，所述步骤(1)中光催化剂为固定还原型催化剂；所述步骤(2)中电化学氧化过程中在双室反应器中进行，阳极室和阴极室用质子膜分离，沉积有铀的光催化剂置于阳极室；所述步骤(3)中，固液分离采用离心或膜滤法。

进一步地，所述步骤(1)中，所述固定还原型光催化剂为负载有二氧化钛的石墨烯气凝胶光催化剂；所述步骤(2)中，电化学氧化电压1.5V，电化学氧化时间2-3h，使用稀硫酸溶液作为电化学氧化电解液。

进一步地，所述负载有二氧化钛的石墨烯气凝胶光催化剂的制备方法包括：

将二氧化钛添加入氧化石墨烯水溶液中搅拌混匀后高温焙烧得到负载有二氧化钛的石墨烯气凝胶光催化剂。

进一步地，所述氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的质量分数为1-5mg/L，所述二氧化钛在氧化石墨烯水溶液中的浓度为0.5-1mg/L，所述焙烧温度为100-200℃，所述焙烧时间为0.5-2h。

进一步地，高温焙烧前，向分散有二氧化钛的氧化石墨烯水溶液中投加碳纳米管分散液。