BE535584A - - Google Patents

Description

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   La présente invention est relative au traitement des liquides e n vue de diminuer leur radio-activité. 



   L'application des récentes découvertes de physique et de chimie nucléaire a souvent pour effet de développer, dans l'eau et les liquides aqueux, des phénomènes radio-actifs. Cet effet peut aller jusqu'à la conta- mination radio-active des rivières ou nappes d'eau de régions entières. cette eau contaminée devenant non seulement impropre à tout usage, mais en- core dangereuse. 



   La radio-activité de ces eaux est due le plus souvent à la pré- sence d'ions naturellement radio-actifs ou encore d'ions devenus radio-actifs par induction. 



   La purification de telles eaux ne peut être obtenue qu'en extra-' yant ces ions radio-actifs. 



   Or, il a été découvert selon l'invention qu'on pouvait extraire ces ions radio-actifs, et par suite   di@nuer   la radio-activité des liquides contaminés par ceux-ci, en les fixant sur les échangeurs d'ions, c'est-à- dire sur des substances insolubles dans l'eau et contenant un certain pour-   oentage   d'ions mobiles susceptibles d'être remplacée par d'autres ions lors- que ces substances sont mises en contact avec des liquides contenant des sels dissous. 



   L'invention a donc pour   bbjet   un procédé de traitement des liqui- des en vue de diminuer leur radio-activité consistant à mettre en contact le liquide contaminé avec des échangeurs d'ions. 



   Tous les échangeurs d'ions habituels, c'est-à-dire contenant des cations de métaux alcalins, ou des cations calcium ou des anions tels que CH-, Cl-, CO3-, SO4- etc... peuvent être utilisés selon l'invention. 



   Parmi les échangeurs de cations on peut citer les zéolithes ou les silico-aluminates naturels ; sable vert, argile bentonitique, etc... les zéolithes ou les silico-aluminates artificiels:   silicoaluminate   de sou- de, certaines matières sulfonées, notamment les charbons et les lignites sulfonés, certaines résines organiques sulfonées de la famille des formol- phénol du polystyrène, etc... 



   Parmi les échangeurs d'anions, on peut citer certaines substances organiques naturelles comme la laine, la corne, ainsi que les   produits   ar- tificiels   commet   noir d'aniline et la plupart des résines aminées, notam- ment les résines à base de cyanamide, mélamine et les polystyrènes aminés, etc... 



   Tous ces échangeurs d'ions sont caractérisés par une grande poro- sité et une grande surface de contact, celle-ci étant d'ailleurs plus élevée dans les produits artificiels que dans les produits naturels. 



   Il a en outre été découvert selon l'invention que la diminution de radio-activité obtenue par passage des liquides fortement contaminés sur des échangeurs d'ions habituels est parfois insuffisante. Ceci est dû   pro-     blment   en grande partie à ce que les réactions d'échange, toupours incomplè- tes et aboutissant à un équilibre ,laissent subsister dans l'eau traitée - lorsque l'échangeur ne contient au départ que les ions habituels rappelés ci-dessus - une quantité d'ions radio-actifs qui, bien qu'extrêmement faible suffit à maintenir dans l'eau effluente, une radio-activité dangereuse. 



   Le remplacement des ions habituels par des tons doués d'un meil- leur coefficient d'échange vis-à-vis des tions radio-actifs à éliminer néces- site cependant un choix délicat des ions de remplacement. Ces ions qui pas- sent en solution dans le liquide effluent ne doivent pas devenir eux-mêmes 

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 radio-actifs et en outre ne doivent pas charger les   liquides  tels que l'eau d'ions indésirables les rendant impropres à de nombreux usages, en parti- culier à   l'alimentation.   



   Ces difficultés sont éliminées selon l'invention en associant ou en substituant aux ions habituels des échangeurs d'ions,des ions choisis, d'une part en fonction des ions radio-actifs à éliminer, de manière à dépla- cer l'équilibre d'échange dans le sens de la fixation maximum de ces ions radio-actifs et, d'autre part, de façon que les ions choisis ne soient pas susceptibles depasser en solution dans le liquide effluent dans les condi- tions de mise en oeuvre de l'échangeur. 



   Dans la pratique, ces ions seront ceux qui sont susceptibles de permuter avec les ions radio-actifs du liquide avec un coefficient d'é- change satisfaisant, tels que par exemple la cation hydrogène. On peut éga- lement choisir parmi ces ions ceux qui sont susceptibles d'absorber dans leurs noyaux, les radiations et les particules   radio-acts,   comme c'est le cas pour les ions des métaux lourds non radio-actifs d'un poids atomique supérieur à   100 :   plomb, baryum, mercure, cadmium, argent, bismuth... pour ne citer que les plus courants et les moins coûteux. 



   Pour éviter que ces ions, lorsqu'ils sont utilisés seuls, ne communiquent à l'eau effluente des propriétés indésirables, soit par leur nature même, soit par la radio-active qu'ils ont pu acçuérir; on peut les précipiter de leur solution dans l'eau effluente sous forme de sels insolu- bles par des anions appropriés. Lorsque ces ions sont utilisés en   associa?-   tion avec les ions habituels - sur un seul échangeur contenant les deux types d'ions ou sur deux échangeurs en série contenant chacun un des types d'ions - les ions nocifs peuvent se refixer dans l'échangeur approprié par permutation avec les ions classiques, par exemple les ions alcalins, lesquels passent-alors en solution et remplacent, en définitive, dans le liquide traité, les ions radio-actifs qui sey trouvaient avant le traitement. 



   En plus de son action épurante de l'eau radio-active, la mise en oeuvre d'échangeurs d'ions contenant, conformément à l'invention, des ions susceptibles non seulement de permutation avec les ions radio-actifs, mais encore de fixer eux-mêmes les raditions radio-actives, présente l'avantage supplémentaire de retarder la radio-activité de la masse de l'échangeur usé par effet d'écran, pendant un temps suffisant pour permettre la manipulation sans danger, notamment au moment de la séparation du liquide, et, éventuel- lement, son chargement et son transport avant l'enfouissement. 



   La mise en contact du liquide avec les échangeurs d'ions peut être effectuée notamment par l'un des bois modes opératoires suivants indi- qués à titre non limitatif : a) passage du liquide à travers une couche d'échangeurs granulés ; b) agitation du liquide avec l'échangeur en poudre, suivie de décantation,   @   c) filtration du liquide, à travers une   bougie u   une membrane comportant des échangeurs d'ions, soit dans la masse à titre permament, soit à la surface sous forme d'unl lit filtrant facile à renouveler. 



   On notera que, lorsque les eaux à purifier au point de vue radio- activité, contiennent - comme par exemple les eaux naturelles, divers sels    c'est-à-dire des ions Ca, Mg... et des ions tels que Cl, SO4...., on en t tiendra compte dans le choix de la nature et de la proportion des ions mobi-   les préalablement fixés, suivant l'invention, sur les   'échangeurs,   
On donnera ci-après quelques exemples non limitatifs de mise en 

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 oeuvre de l'invention :   EXEMPLE   1. 



   Une eau naturelle de dureté TE =   22@   et de minéralisation tota- le d'environ 350 mg/litre a acquis, sous l'action d'un composé d'uranium, une radio-activité de 2,5 microcuries par litre. 



   On place dans un tube de verre de 3 cm de diamètre et de 30 cm de hauteur, 200 cm3 d'une zéolithe artificielle (silico-aluminate de soude synthétique) qui a subi préalablement le traitement suivant : 
La zéolithe a été traitée par un excès de solution de chlorure de calcium   a   5% puis lavée à l'eau distillée jusqu'à disparition des ions 
Ca. 



   , On fait alors passer l'eau radio-active sur le tube. au débit de 2 litres à l'heure. 



   Après avoir éliminé les 5 premiers litres, on mesure la radio- activité de l'effluent. Celle-ci est égale à 0,9 microcuries par litre. On a donc obtenu au moyen d'un échangeur   d'ions ..saturé   d'ions   habituels   une diminution très nette de la radio-activité. L'exemple comparatif ci-dessous montre toutefois qu'on peut encore améliorer l'efficacité du traitement en incorporant à l'échangeur les ions particuliers définis plus haut. 



   EXEMPLE   2.-   
On traite la même eau que celle de l'exemple 1 dans les mêmes conditions et avec la même zéolithe, celle-ci ayant toutefois subi le trai- tement préalable suivant. 



   La zéolithe a d'abord été régénérée par une solution de NaCl à   5%, rincée   puis traitée par une solution de 7 g de chlorure de baryum cris- tallisé dans 200 cm3 d'eau et rincée à l'eau distillée jusqu'à   disparitioa   des ions Ba. L'échangeur contient ainsi à la mis des ions Na et des ions Ba ; 
Après passage de l'eau dans les mêmes conditions que précédemment et élimination des cinq premiers litres,la radio-activité de   l'affluent   est 0,03 microcuries par litre. La recherche du baryum est négative sur l'eau traitée. 



    EXEMPLE   3. 



   On traite la même eau que celle de l'exemple 1 avec la même zéo- lithe ,celle-ci ayant toutefois subi le traitement préalable suivant. 



   Après régénération avec NaCl comme dans l'exemple 2, la   zéoli,the   est traitée par du nitrate de baryum. 



   L'échangeur contient ainsi comme dans l'exemple 2 à la fois des ions Na et Ba. 



   On fait passer, au débit horaire de 10 litres, l'eau contaminée sur une couche de l'échangeur ayant une volume de 500 cm3. 



   On obtient en régime continu une eau traitée ayant une radio-ac- tivité de 0,03   microcuries.   



  EXEMPLE 4. 



   Un litre de'eau radio-active préparée comme précédemment, est placé dans un vase à précipiter et mis en contact avec 50 g de poudre de résine polystyrène sulfonée préalablement traitée par un mélange de 10 g de NaCl et 30 g de Ba   C12   dans 1 litre d'eau, puis lavée par décantation jusqu'à disparition des ions Ba. 

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     Après   1/4 d'heure d'agitation on constate que la radio-activi- té du mélange liquide-solide correspond à moins de 0,06 microcuries. 



   Après séparation du précipité, celui-ci présente un rayonnement pratiquement nul. 



  EXEMPLE 5. 



   Un litre d'eau   cerner   titrant 27 g/litre en chlorure de sodium, est rendu radio-actif sous l'action d'un composé d'uranium, jusqu'à acqué- rir une radio-activité de 3 microcuries par litre. 



   250 cm3 de poudre de résine polystyrène sulfonée ont été préala- blement traités par un excès de nitrate d'argent à   5%;   puis lavés à l'eau distillée jusqu'à disparition des ions Ag. 



   On agite l'eau et la poudre pendant 10 minutes, puis on les jet- te sur un filtre à vide, type   Buchner.   Le liquide filtré ne contient plus que 0,5 g par litre de chlorure, aucune trace décelable d'ion argent et une radio-activité inférieure à 0,08 microcuries par litre. 



   Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. 



   REVENDICATIONS 
1.- Un procédé de traitement des liquides, tels que l'eau, en vue de diminuer leur radio-activité, caractérisé en.ce qu'il consiste à met- tre en contact le liquide contaminé, avec des échangeurs d'ions.

Claims (1)

1. 2.- Un procédé* selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on associe ou substitue aux ions habituels desdits échangeurs d'ions des ions ehoisis;d'une part en fonction des ions radio-actifs à éliminer, de maniére à déplacer l'équilibre d'échange dans le sens de la fixation maximum de ces ions radio-actifs et, d'autrse part, de fagon que les ions choisis ne soient pas susceptibles de passer en solution dans le liquide.effluent -dansles conditions de mise en oeuvre de l'échangeur.

   3.- Un procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les ions choisis sont de préférence des ions hydrogéne ou des ions de métaux lourds, de poids atomique supérieur à 100, en particulier des ions baryum, argent, plomb, cadmium, mercure, 4.- Un procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ions des métaux lourds étant utilisés seuls, on les précipite de leur solution dans le liquide effluent au moyen d'anions appropriés.

   5.- Un procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'association des ions hydrogène ou des ions des métaux lourds aux ions habituels, tels que les ions des métaux alcalins, est faite dans un même é- changeur.

   60- Un procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'association des ions hydrogène on des ions des métaux lourds aux ions habituels est faite en utilisant en série deux échangeurs contenant chacun un des types d'ions.

   7. - Les échangeurs d'ions destinés à la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 6 et notamment ceux contenant les ions choisis <Desc/Clms Page number 5> définis ci-dessus.