BR112018077506A2 - Método de processamento de resíduos líquidos de usina atômica com regulamentação borácica - Google Patents
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Abstract
a invenção refere-se ao processamento complexo de resíduos lquidos contendo boro de usinas nucleares de composição complexa, formadas durante a operação de usinas nucleares, incluindo rrun , e pode ser usado para isolar ácidos bórico e nítrico e hidróxidos de sódio e potássio para seu reuso no ciclo tecnológico de usinas nucleares. a introdução de nitrato de cálcio a um ph de 9.3-11.0 na solução inicial de borato contendo nitratos e sulfatos de sódio e potássio para obter um precipitado coletivo de borato e sulfato de cálcio, que é separado das águas-mães. em seguida, o precipitado coletivo de borato e sulfato de cálcio é tratado com uma solução de ácido nítrico para fornecer um ph de 5-7 com a transferência de borato de cálcio na solução e a separação do precipitado de sulfato de cálcio. a solução de borato de cálcio é tratada com ácido nítrico a uma temperatura de 10-20 ° c para fornecer um ph de 1-3 para formar um precipitado de ácido bórico que é separado da solução de nitrato de cálcio, lavado com uma solução de ácido nítrico com um ph de 2-3 contendo 30-35 g / l e seco a uma temperatura não superior a 60 ° c. uma solução de nitrato de cálcio após separação do precipitado de ácido bórico é adicionada à solução de borato original. a água mãe é submetida à eletrodiálise em um eletrodia- lisador de três câmaras com membranas de troca catiônica e troca aniônica em uma intensidade de corrente de 1-3 a e uma voltagem de 4-10 v. a eletrodiálise é realizada na proporção do volume da água mãe vmp na câmara média do vaso de eletrodiálise e volumes de anólito va e katólito v¿, respectivamente nas câmaras anódica e catódica igual a v¿¿:va=1:0,5-1,0 ¿ v¿¿:v¿=1:0,4-0,6, com a obtenção na câmara anódica de uma solução de ácido nítrico, e na câmara catódica - uma solução de hidróxidos de sódio e potássio. o método proposto possibilita a obtenção de ácido bórico cristalino e soluções altamente concentradas de ácido nítrico e hidróxidos de sódio e potássio, adequados para reutilização no ciclo tecnológico de usinas nucleares e para aplicações industriais em geral. realizar a eletrodiálise com valores mais baixos de intensidade de corrente e tensão fornece uma redução na intensidade de energia do método. o envolvimento de todos os principais componentes das águas-mães residuais no processamento reduz a quantidade de resíduos perigosos a serem armazenados e enterrados.
Description
MÉTODO DE PROCESSAMENTO DE RESÍDUOS LÍQUIDOS DE USINA ATÔMICA COM REGULAMENTAÇÃO BORÁCICA
[0001] A invenção refere-se ao processamento complexo de resíduos líquidos contendo boro que é complexo na composição de usina atômica, acumulados durante a operação de usinas nucleares, incluindo BBEP, e pode ser usado para isolar ácidos bórico e nítrico, bem como compostos de metais alcalinos, para sua reutilização no ciclo tecnológico A3C.
[0002] Dos resíduos radioactivos líquidos (RRL) gerados nas centrais nucleares, os mais difíceis de processar são os fundos. Esses resíduos são soluções de nitrato de sal elevado de sais contendo sódio e potássio de ácido bórico e produtos de corrosão de equipamentos na forma de sais de metais de transição, bem como reagentes usados na descontaminação e caindo em uma solução com várias águas de drenagem. Após a desativação, a solução é enviada para a evaporação e transferida para o material fundido, que é posteriormente armazenado. Não há reciclagem completa desses resíduos.
[0003] Existe um método conhecido para o processamento de resíduos líquidos de usinas nucleares com controle de boro (patento 2012076 ER, MPK5G21F 9/08, 1994), que inclui a evaporação de resíduos, a cristalização do concentrado contendo boro formado, a sua separação do licor-mãe, a solução, a ultrafiltração da solução resultante, a sua passagem através de um filtro selective de iões, evaporação a 80-250 g/l em termos de ácido bórico e cristalização do ácido. O rendimento de ácido bórico não é superior a 84% com um teor de impurezas de 10-2-10-3% em peso.
[0004] As principais desvantagens deste método são os altos custos de energia para a condução da operação de evaporação, a extração insuficiente de ácido bórico e a
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2/16 necessidade de purificação adicional das soluções resultantes. 0 método prevê a regeneração de apenas ácido bórico, o que leva à formação de uma quantidade significativa de resíduos enterrados.
[0005] Também conhecido como um método protótipo para processar resíduos líquidos de usinas nucleares com controle de boro (patente 7323613 EUA, MPK G21F 9/06, 9/20, G21C 1/00,B01D 61/42 (2006.01), 2008), contendo nitratos de sódio e potássio, incluindo a recolha separada de resíduos ácidos com um pH inferior a 5,5, sem resíduos de ácido bórico e alcalinos com um pH superior a 5,5 contendo sais de ácido bórico, a sua concentração e mistura, cristalização de borato de sódio a pH 8 0-10.1, separando-o do licor-mãe, tratando a solução com sais de cálcio ou magnésio, preferencialmente nitrato de cálcio ou cloreto de magnésio, e separando o depósito de borato resultante de cálcio ou magnésio. Em seguida, o precipitado de borato de sódio é dissolvido para fornecer uma concentração de solução de 20-25 g / le submetido a eletrodiálise em um eletrodia- lisador com troca catiônica e membranas de troca aniônica para preparar soluções de ácido bórico com concentração de 0,1-60 g / le hidróxido de sódio contendo até 150 g / 1 NaOH. A eletrodiálise é realizada com uma intensidade de corrente de 0,2-45 Am e uma voltagem de 5-55 V.
[0006] Método conhecido é caracterizado pelos seguintes inconvenientes principais. Quando é realizado, apenas o ácido bórico e o hidróxido de sódio são regenerados, e o licor-mãe com alto teor de sal que não contém sais de boro não é processado, o que leva a um aumento na quantidade de resíduos a serem descartados. As deficiências do método incluem o recebimento de soluções não manufaturadas de ácido bórico e solução de hidróxido de
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3/16 sódio de baixa concentração, o que limita a possibilidade de seu uso repetido. A desvantagem do método é também o aumento do consumo de energia causado pela eletrodiálise da solução de borato de sódio com baixa concentração de sódio e alta resistência elétrica, o que requer o uso de valores elevados de corrente e tensão para a eletrodiálise.
[0007] A presente invenção é dirigida à obtenção de um resultado técnico que consiste no processamento de resíduos líquidos complexos das usinas com alto teor de sal para produzir uma gama mais ampla de produtos, incluindo o ácido bórico como produto comercial, bem como soluções concentradas de ácido nítrico e hidróxidos de sódio e potássio, adequados para reutilização no ciclo tecnológico Ada usina. O resultado técnico também é redução a intensidade energética do método e redução a quantidade de resíduos perigosos armazenados e descartados.
[0008] Resultado técnico é alcançado pelo fato de que no método de processamento de resíduos líquidos de usinas nucleares com controle de boro contendo sais de sódio e potássio, que inclui a introdução de nitrato de cálcio em uma solução de borato com precipitação de borato de cálcio e sua separação da água mãe, a electrodiálise usando um electrodialyser com troca catiônica e membranas de troca aniônica, a preparação de ácido bórico e uma solução de hidróxidos de sódio e potássio de acordo com a invenção, a solução de borato como sais de sódio e potássio contém seus nitratos e sulfatos, nitrato de cálcio é introduzido na solução de borato inicial para obter um coletivo um precipitado de borato e sulfato de cálcio, Obtém-se ácido bórico tratando o borato colectivo e sulfato de cálcio com uma solução de ácido nítrico, separando o precipitado de sulfato de cálcio da solução de borato de cálcio, após o que a solução de borato de cálcio é tratada
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4/16 com ácido nítrico para formar um precipitado de ácido bórico e solução de nitrato de cálcio, o precipitado de ácido bórico é separado e seco. A eletrodiálise é submetida diretamente ao licor-mãe para produzir soluções de ácido nítrico e hidróxidos de sódio e potássio.
[0009] Resultado técnico é também conseguido pelo facto de o nitrato de cálcio ser introduzido na solução de borato a um pH de 9,3-11,0.
[0010] Resultado técnico também é alcançado tratando o lodo de borato coletivo e o sulfato de cálcio com uma solução de ácido nítrico até que um pH de 5-7 seja fornecido.
[0011] Resultado técnico é conseguido através do processamento da solução de ácido nítrico de borato de cálcio a uma temperatura de 10-20 ° C até se atingir pH 13 .
[0012] Resultado técnico é também conseguido pelo facto de se adicionar uma solução de nitrato de cálcio após a separação do precipitado de ácido bórico à solução inicial de borato.
[0013] Resultado técnico é conseguido pelo fato de que a eletrodiálise da solução uterina se executa em um eletrodialyser de três câmaras com uma proporção do volume do licor-mãe VMp na câmara media do tanque de eletrodiálise e volumes de anólito Va e katólito Vk, respectivamente nas câmaras anódica e catódica iguais a VMp:Va=l:0,5-1, 0 n Vmp:Vk=1:0,4-0, 6 obtendo na câmara anódica de uma solução de ácido nítrico, e na câmara catódica - uma solução de hidróxidos de sódio e potássio.
[0014] Resultado técnico é também facilitado pelo fato de que a eletrodiálise é realizada com uma força de corrente de 1-3 Am e uma tensão de 4-10 V.
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[0015] Resultado técnico é também facilitado pelo facto de o precipitado de ácido bórico ser lavado com uma solução de ácido nítrico com um pH de 2-3 contendo 30-35 g/1 de ácido bórico.
[0016] Resultado técnico também é reforçado pelo fato de que o precipitado de ácido bórico é seco a uma temperatura não superior a 60 ° C.
[0017] As características essenciais da invenção reivindicada, determinando o escopo da proteção legal e suficiente para obter o resultado técnico acima, executam funções e se correlacionam com o resultado como segue.
[0018] A presença de nitratos e sulfatos de sódio e potássio na solução inicial de borato possibilita obter durante a eletrodiálise soluções de ácido nítrico e álcalis adequadas para reutilização após remoção dos ions sulfato da solução inicial na forma de compostos pouco solúveis, por exemplo, gesso, que pode ser usado na indústria de construção.
[0019] A introdução de nitrato de cálcio na solução inicial de borato garante a formação de um precipitado coletivo de borato e sulfato de cálcio, que permite isolar suficientemente os compostos de boro da solução e purificar a solução direcionada à eletrodiálise a partir de ions sulfato.
[0020] Tratamento do borato coletivo e sulfato de cálcio precipitado com uma solução de ácido nítrico com transferência de borato de cálcio para a solução e separação do precipitado de sulfato de cálcio da solução de borato de cálcio permite a mais completa separação de compostos de boro das impurezas presentes e garante seu alto rendimento no produto.
[0021] Tratamento da solução de borato de cálcio com ácido nítrico proporciona um precipitado de ácido
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6/16 bórico que pode ser facilmente separado da solução de nitrato de cálcio.
[0022] A secagem do precipitado de ácido bórico lavado torna possível aumentar o teor de massa de ácido bórico no produto.
[0023] Realizar a eletrodiálise da água mãe obtida após a separação do borato coletivo e sulfato de cálcio permite, a valores baixos de corrente e tensão, extrair componentes úteis na forma de soluções altamente concentradas de ácido nítrico e hidróxidos de sódio e potássio adequados para reutilização no ciclo tecnológico da usina nuclear.
[0024] A combinação das características acima é necessária e suficiente para alcançar o resultado técnico da invenção, que consiste em obter uma gama maior de produtos, incluindo ácido bórico comercial e soluções concentradas de ácido nítrico e hidróxidos de sódio e potássio, adequados para reutilização no ciclo tecnológico de usinas nucleares, bem como na redução a intensidade energética do método e a redução da quantidade de resíduos nocivos armazenados e eliminados.
[0025] Em formas de realização particulares da invenção, as seguintes operações e parâmetros de modo são preferidos.
[0026] A introdução de nitrato de cálcio na solução de borato em pH 9.3-11.0 garante o isolamento mais completo do composto de boro da solução e permite que a solução direcionada à eletrodiálise seja purificada a partir de ions sulfato. A introdução de nitrato de cálcio a um pH inferior a 9,3 e superior a 11,0 leva a uma dissolução parcial do borato de cálcio, que reduz sua extração em um precipitado coletivo.
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[0027] Tratamento do borato coletivo e do sulfato de cálcio com uma solução de ácido nítrico é preferencialmente realizado até que um pH de 5-7 seja fornecido, uma vez que nesta faixa de pH os compostos de borato têm a maior solubilidade. A um pH de uma solução de borato inferior a 5, o rendimento de boro na solução diminui devido à formação de ácido bórico menos solúvel. Portanto, a obtenção de soluções altamente concentradas contendo boro torna-se impossível. A um pH de uma solução de borato superior a 7, formam-se boratos de cálcio ligeiramente solúveis, o que elimina a possibilidade de separar o precipitado coletivo.
[0028] Tratamento da solução de borato de cálcio com ácido nítrico é preferencialmente realizado até se atingir um pH de 1-3. O tratamento de uma solução de borato de cálcio a um pH menor que 1 leva a um gasto desnecessário de ácido nítrico na precipitação de ácido bórico. Em valores de pH superiores a 3, o rendimento de ácido bórico na fase sólida diminui.
[0029] Tratamento da solução de borato de cálcio com ácido nítrico a uma temperatura de 10-20 ° C permite criar as condições mais favoráveis para a precipitação do ácido bórico a partir da solução. Um aumento na temperatura acima de 20 ° C leva a um aumento na solubilidade do ácido
| bórico e a | uma | l diminuição | no rendimento | do | produto. |
| Processar a | uma | temperatura | abaixo de 10 ° | C | requer o |
| resfriamento | da | solução e | não leva a | um | aumento |
| significativo | no | rendimento do | produto. | ||
| [0030] | A | adição de uma | solução de nitrato | de cálcio |
após a separação do precipitado de ácido bórico com a solução de borato original reduz a quantidade de resíduos e utiliza mais completamente os reagentes.
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[0031] Eletrodiálise do liquido-mãe a uma determinada razão entre os volumes de águas-mães VMp na câmara do meio de um eletrodialyser de três câmaras e volumes de anólito Va e Katólito Vk, respectivamente, nas câmaras anódica e catódica, é possível regular as concentrações dos produtos obtidos - uma solução de ácido nítrico e uma solução de hidróxidos de sódio e potássio. Exceder os intervalos de valores declarados VMp:Va=l:0,51,0 m VMp:Vk=1:0,4-0, 6 o volume do licor-mãe processado em relação ao volume de anólito e católito não permitirá obter soluções de ácido nítrico e álcalis na faixa de concentração necessária de 300-600 g/1 para reutilização.
[0032] A realização de eletrodiálise com uma corrente de 1-3 Am e uma tensão de 4-10 V garante, com consumo de energia reduzido, a extração de mais de 99% de ions da solução salina com uma saída de corrente de cerca de 50-70%. A eletrodiálise com uma corrente de força menor que 1 Am e tensão menor que 4 V leva a um aumento não razoável na duração do processo e uma diminuição em sua produtividade, e com intensidades atuais de mais de 3 Am e tensões maiores que 10 V, a produção atual diminui e os custos de energia aumentam.
[0033] A lavagem do precipitado de ácido bórico com uma solução de ácido nítrico com um pH de 2-3 contendo 3035 g / 1 de ácido bórico assegura a remoção de impurezas para obter a pureza necessária do produto comercial - ácido bórico H3BO3. Nestas gamas de valores dos parâmetros do regime, o ácido bórico apresenta a menor solubilidade. A presença de ácido bórico na solução de ácido nítrico de lavagem fornece um valor estável para a faixa de pH aceitável da solução de ácido nítrico.
[0034] Lavar com uma solução de ácido nítrico contendo menos de 30 g/1 de ácido bórico resulta na
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9/16 dissolução parcial do sedimento lavado, e se mais de 35 g/1 estiver contido na solução de lavagem, um precipitado irá precipitar.
[0035] A secagem do precipitado de ácido bórico lavado a uma temperatura não superior a 60 ° C permite proporcionar um teor de massa de ácido bórico no produto não inferior a 99,9% em peso. A uma temperatura superior a 60 ° C, o ácido pode ser convertido em uma forma de óxido devido à sua desidratação profunda. O menor valor de temperatura é devido a considerações de tempo de secagem e pode depender da rarefação da atmosfera de trabalho.
[0036] As características particulares acima da invenção tornam possível implementar o método num modo óptimo do ponto de vista da obtenção de uma gama mais ampla de produtos adequados para reutilização no ciclo tecnológico de centrais nucleares, bem como reduzir a intensidade energética do método e o número de resíduos perigosos armazenados e descartados.
[0037] A essência do método proposto pode ser ilustrada pelos seguintes exemplos.
[0038] Exemplo 1. Tomar 1000 ml da solução inicial de borato contendo g/1: 104 Na +, 50,8 K +, 263 NO3-, 24 SO42-, 5,3 Cl-, 42 H3BO3, a uma solução pH de 8,7. O pH da solução mãe é ajustado para 11 pela adição de 69 ml de uma solução de hidróxido de sódio NaOH 8,5 mol / 1. Em seguida, 149 ml de solução de nitrato de cálcio de Ca (NO3)2 com uma concentração de 5,5 mol / 1 são introduzidos na solução de borato. Obtém-se um precipitado coletivo de borato e sulfato de cálcio. Depois de filtrar o precipitado coletivo, 1168 ml das águas-mães são enviados para eletrodiálise e o precipitado de borato e sulfato de cálcio é enviado para o ácido bórico.
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[0039] Precipitado coletivo de borato e sulfato de cálcio é tratado com uma solução contendo 48,4 ml de ácido nítrico na concentração de 12,2 mol/le 120 ml de água até atingir o pH 5, transferindo o borato de cálcio para a solução e separando 34 g do precipitado de sulfato de cálcio, em termos de sal anidro 6,95% do teor total de sais na solução original. A solução de borato de cálcio é então tratada com 48,4 ml de solução de ácido nítrico a uma concentração de 12,2 mole /ia uma temperatura de 20 °C até se atingir o pH 1.
[0040] Precipitado de ácido bórico resultante é separado da solução de nitrato de cálcio, lavado com uma solução de ácido nítrico a pH 2 contendo 35 g/l de ácido bórico e seco a 55 °C. Obtém-se 32,4 g de ácido bórico. Uma solução de nitrato de cálcio após separação do precipitado de ácido bórico é adicionada à solução de borato original.
[0041] A eletrodiálise da água mãe é realizada em um eletrodializador de três câmaras com troca de cátions e membranas de troca aniônica.
[0042] A electrodiálise é submetida a 1168 ml de um licor-mãe contendo g/l: 319 NO3-, 0,8 SO42-, 4,6 Cl-, 102 Na+, 44 K+ e 4,8 H3BO3, com amperagem 2 A, tensão 6 B e correlação VMp:Va=l:0,5 m Vmp:Vk=1:0,5 com uma câmara anódica 584 ml solução de ácido nítrico contendo, g/l:
648,3 HNO3, 1,63 H2SO4, 9,5 HC1, na câmara catódica - 584 ml solução de hidróxidos de sódio e potássio contendo, g/l:
354,8 NaOH, 181,4 KOH, mas na câmara media - 1168 ml um licor mãe dessalinizado contendo 1,6 g/l de iões NO3-, SO42-, Cl-, Na+, K+ m 4,8 r/ji H3BO3. A extração de ions do licor-mãe é de 99,5%. O rendimento de produtos de eletrodiálise por corrente é de 60%.
[0043] Exemplo 2. Tome 1000 ml da solução inicial de borato contendo, g/l: 111,3 Na+, 31,5 K+, 244,3 NO3-,
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35,5 SO42-, 10,2 Cl-, 34,6 H3BO3, a uma solução com pH de 8,5. O pH da solução-mãe é ajustado para 9,3 através da introdução de 54 ml de uma solução de 8,5 mol/1 de hidróxido de sódio NaOH. Em seguida, 132 ml de solução de nitrato de cálcio são introduzidos na solução de borato Ca(NO3)2 com uma concentração de 5,5 mol/1. Obtém-se um precipitado coletivo de borato e sulfato de cálcio. Após separação do precipitado coletivo por filtração, 1150 ml de água mãe são enviados para eletrodiálise e o precipitado de borato e sulfato de cálcio - para ácido bórico.
[0044] Collective precipitar o borato e sulfato de cálcio tratado com ras-criar, contendo 41 ml de ácido nítrico com uma concentração de 12,2 mol / L e 150 ml de água a pH 7 com transferência disposição borato de cálcio em solução e separando o precipitado de 50,3 g de sulfato de cálcio, que é em termos de sal anidro 10,8% do teor total de sais na solução original. Em seguida, uma solução de borato de cálcio é tratado com 41 ml de solução de ácido nítrico com uma concentração de 12,2 mol /ia uma temperatura de 10 ° C para assegurar a pH 3. O precipitado resultante é separado a partir da solução de ácido bórico de nitrato de cálcio, nitrato de sódio lavado com pH 3, que contém 30 g / 1 ácido bórico e seco a uma temperatura de 60 ° C. Obtém-se 27,5 g de ácido bórico. Uma solução de nitrato de cálcio após separação do precipitado de ácido bórico é adicionada à solução de borato original.
[0045] A eletrodiálise da água mãe é realizada em um eletrodializador de três câmaras com troca de cátions e membranas de troca aniônica. A electrodiálise é submetida a 1150 ml de um licor-mãe contendo, g/1: 291,4 NO3-, 1,2 SO42-, 8,9 Cl-, 106,7 Na+, 27,4 K+ m 3,1 H3BO3, com amperagem 2 A, tensão 6,2 Be correlação VMp:Va=l:0,5 m Vmp:Vk=1:0,4 com obtenção na câmara anódica 575 ml solução
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12/16 de ácido nítrico contendo, g/1: 592,2 HN03, 2,45 H2SO4,
18,3 HC1, na câmara catódica - 460 ml de uma solução de hidróxidos de sódio e potássio contendo, g/1: 463,9 NaOH,
56,2 KOH, com na câmara media - 1150 mji um licor-mãe dessalinizado contendo 1,17 g /1 de ions de NO3-, SO42-, 01-, Na+, K+ m 3,1 γ/ji H3BO3. A extração de ions do licormãe é de 99,6%. 0 rendimento de produtos de eletrodiálise por corrente - 60%.
[0046] Exemplo 3. Tome 1000 ml da solução inicial de borato contendo, g/1: 101,9 Na+, 19 K+, 141,1 NO3-, 4,8 SO42-, 15,1 01-, 80,3 H3BO3, com pH de solução de 8,2. O pH da solução mãe é ajustado para 10,1 através da introdução de 82 ml de uma solução de hidróxido de sódio NaOH 8,5 mol/1. Então 236 ml de solução de nitrato de cálcio de Ca (NO3)2 com uma concentração de 5,5 mol/1 são introduzidos na solução de borato. Obtém-se um precipitado coletivo de borato e sulfato de cálcio. Após separação do precipitado coletivo por filtração, 1250 ml das águas-mães são direcionados para a eletrodiálise e o precipitado de borato e sulfato de cálcio é enviado para o ácido bórico.
[0047] Collective precipitar do borato e sulfato de cálcio tratado com ras-criar, contendo 103 ml de ácido nítrico com uma concentração de 12,2 mol / L e 200 ml de água para proporcionar um pH de 6,6 a transferência de borato de cálcio em solução e separando o precipitado, 6,8 g de sulfato de cálcio, isto é, com base no sal anidro de 1,9% do teor total de sal da solução de partida. Em seguida, uma solução de borato de cálcio é tratado com 103 ml de solução de ácido nítrico com uma concentração de 12,2 mol/1 a uma temperatura de 18 °C para assegurar a pH 2. O precipitado formado é separado a partir da solução de ácido bórico de nitrato de cálcio, nitrato de sódio lavado com pH 2, contendo 33 g/1 ácido bórico e seco a 40 °C. Obtém-se
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69,3 g de ácido bórico. Uma solução de nitrato de cálcio após separação do precipitado de ácido bórico é adicionada à solução de borato original.
[0048] A eletrodiálise da água mãe é realizada em um eletrodializador de três câmaras com troca de cátions e membranas de troca aniônica. A electrodiálise é submetida a 1250 ml de uma água mãe contendo g/1: 241,8 NO3-, 1,4 SO42, 12,1 Cl-, 94,3 Na+, 15,2 K+ m 1,9 H3BO3, com amperagem 1 A, tensão 4 B e proporção VMp:Va=l:0,6 m Vmp:Vk=1:0,6 com obtensão na câmara anódica 750 ml de solução de ácido nítrico contendo, g/1: 409,5 HNO3, 2,38 H2SO4, 27,7 HCI, na câmara catódica, 750 ml de uma solução de hidróxidos de sódio e potássio contendo, g/1: 273,3 NaOH, 36,4 KOH, na camara media - 1250 mji um licor mãe dessalgado contendo
2,42 g/1 de iões NO3-, SO42-, Cl-, Na+, K+ e 1,9 g/1 H3BO3. A extração de ions do licor-mãe é de 99%. O rendimento de produtos de eletrodiálise por corrente é de 70%.
[0049] Exemplo 4. Tome 1000 ml da solução inicial de borato contendo, g/1: 155,8 Na+, 11,2 K+, 227 NO3-, 6 SO42-, 3,8 Cl-, 18 H3BO3, de pH 12 de solução. O pH da solução mãe é ajustado para 10,6 introduzindo 130 ml de uma solução de 4 mole/1 de ácido nítrico HNO3. Em seguida, 62 ml de solução de nitrato de cálcio Ca(NO3)2 com uma concentração de 5,5 mol/1 são introduzidos na solução de borato. Obtém-se um precipitado coletivo de borato e sulfato de cálcio. Após separação do precipitado coletivo por filtração, 1190 ml de água mãe são enviados para eletrodiálise e o precipitado de borato e sulfato de cálcio - para ácido bórico. Collective precipitar o sulfato de borato e de cálcio é tratado com uma solução contendo 23 ml de ácido nítrico com uma concentração de 12,2 m/1 e 150 ml de água para proporcionar um pH de 6,2 a transferência de borato de cálcio em solução e otde-leniem 8,5 g de sulfato
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14/16 de cálcio precipitado, que é 2% do teor total de sais na solução inicial em termos de sal anidro. Em seguida, uma solução de borato de cálcio é tratado com 23 ml de solução de ácido nitrico com uma concentração de 12,2 mol/1 a uma temperatura de 16 °C para assegurar a 2,3 pH. 0 precipitado formado é separado da solução de nitrato de cálcio de ácido bórico, lavou-se com uma solução nitrica de pH 2,3, contendo 33 g/l de ácido bórico, e secou-se a 57 °C. Obtémse 15,6 g de ácido bórico. Uma solução de nitrato de cálcio após separação do precipitado de ácido bórico é adicionada à solução de borato original.
[0050] A eletrodiálise da água mãe é realizada em um eletrodializador de três câmaras com troca de cátions e membranas de troca aniônica. A electrodiálise foi submetida a 1190 ml de um licor-mãe contendo, g/l: 346 NO3-, 0,8 SO42-, 3,2 Cl-, 130,9 Na+, 9,44 K+ e 0,6 H3BO3, com amperagem 3 A, tensão 10 B e proporção VMp:Va=l:l n Vmp:Vk=1:0,5 com obtensão na câmara anódica 1190 ml de solução de ácido nitrico contendo, g/l: 352 HNO3, 0,81 H2SO4, 3,3 HC1, na câmara catódica - 595 ml de uma solução de hidróxidos de sódio e potássio contendo, g/l: 455,3 NaOH, 27,0 KOH, na camara media - 1190 ml de licor-mãe dessalinizado contendo 1,04 g /1 de iões NO3-, SO42-, Cl-, Na+, K+ m 0,6 γ/ji H3BO3. A extração de ions do licor-mãe é de 99,7%. O rendimento de produtos de eletrodiálise por corrente é de 50%.
| [0051] | Exemplo | 5. | Tome 1000 | ml da solução inicial | |
| de | borato contendo, g | /1: | 89,2 Na+, | 22,4 K+, 132,7 | NO3-, |
| 17, | 3 SO42-, | 11,7 Cl-, | 37 | H3BO3, com pH da solução | 10,7 . |
Depois, 336 ml de solução de nitrato de cálcio Ca (NO3) 2 com uma concentração de 4 mol / 1 são introduzidos na solução de borato. Obtém-se um precipitado coletivo de borato e sulfato de cálcio. Após separação do precipitado
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15/16 coletivo por filtração, 1220 ml de água mãe são enviados para eletrodiálise e o precipitado de borato e sulfato de cálcio - para ácido bórico.
[0052] Collective sedimento do borato e sulfato de cálcio tratado com ras-criar, contendo 53 ml de ácido nítrico com uma concentração de 12,2 mol /1 e 150 ml de água para proporcionar um pH de 6 com borato de transferência de cálcio em solução e separando o precipitado de 24,5 g de sulfato de cálcio, que é com base no sal anidro, 7,9% do teor total de sal na solução inicial. Em seguida, uma solução de borato de cálcio é tratado com 53 ml de solução de ácido nítrico com uma concentração de 12,2 mol/1 a uma temperatura de 20 °C para assegurar a pH 2. O precipitado formado é separado a partir da solução de ácido bórico de nitrato de cálcio, nitrato de sódio lavado com pH 2, contendo 35 g/1 ácido bórico e seco a uma temperatura de 60 °C. Obteve-se 36,1 g de ácido bórico. Uma solução de nitrato de cálcio após separação do precipitado de ácido bórico é adicionada à solução de borato original.
[0053] A eletrodiálise da água mãe é realizada em um eletrodializador de três câmaras com troca de cátions e membranas de troca aniônica. A eletrodiálise é submetida a
1220 ml de um licor-mãe contendo, g/1: 198,4 NO3-, 0,9
SO42-, 9,6 Cl-, 79,1 Na+, 18,4 K+ e 2,5 H3BO3, com amperagem 1 A, tensão 5 B e proporção VMp:Va=l:0,6 m Vmp:Vk=1:0,5 com obtesão na câmara anódica 732 ml de solução de ácido nítrico contendo, g/1: 336 HNO3, 1,53
H2SO4, 16,4 HC1, na câmara catódica, 610 ml de uma solução de hidróxidos de sódio e potássio contendo, g/1: 275,1
NaOH, 53,1 KOH, e na câmara media - 1220 ml de licor-mãe dessalinizado contendo 1,98 g /1 de ions NO3-, SO42-, Cl-,
Na+, K+ m 2,5 γ/ji H3BO3. A extração de ions do licor-mãe é
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16/16 de 99%. 0 rendimento de produtos de eletrodiálise por corrente é de 70%.
[0054] Da descrição acima e dos Exemplos 1-5, pode ser visto que o método proposto para processar resíduos líquidos em comparação com o protótipo torna possível obter ácido bórico cristalino comercial e soluções altamente concentradas de ácido nítrico (até 648,3 g /1) e hidróxidos de sódio (até 463,9 g/1) e potássio (até 181,4 g/1), adequado para reutilização no ciclo tecnológico de usinas nucleares e para aplicações industriais em geral.
[0055] A realização de eletrodiálise com valores mais baixos de camperagem e tensão fornece uma redução na intensidade de energia. O envolvimento de todos os principais componentes das águas-mães residuais no processamento reduz a quantidade de resíduos perigosos a serem armazenados e enterrados. Ao implementar o método, utiliza-se principalmente equipamento químico convencional.
Claims (9)
- REIVINDICAÇÕES1. Método para processar resíduos líquidos de centrais nucleares caracterizado por conter controlo de boro contendo sais de sódio e potássio, incluindo a introdução de nitrato de cálcio numa solução de borato com precipitação de borato de cálcio e sua separação das águasmães, eletrodiálise com eletrodia- lisador com troca catiônica e troca aniônica, preparação de ácido bórico e solução de hidróxidos de sódio e potássio, caracterizado por a solução inicial de borato como sais de sódio e potássio conter os seus nitratos e sulfatos, o nitrato de cálcio é introduzido na solução inicial de borato para obter um boreto coletivo e sulfato de cálcio bórico, ácido bórico é obtido tratando uma solução coletiva de borato e sulfato de cálcio com ácido nítrico para separar o sulfato de cálcio da solução de borato de cálcio, após o que a solução de borato de cálcio é tratada com ácido nítrico. um precipitado de ácido bórico e uma solução de nitrato de cálcio, o precipitado de ácido bórico é separado e seco, e a água mãe é diretamente submetida à eletrodiálise para obter soluções de ácido nítrico e hidróxidos de sódio e potássio.
- 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o nitrato de cálcio ser introduzido na solução de borato a um pH de 9,3-11,0.
- 3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o tratamento do precipitado colectivo de borato e sulfato de cálcio com uma solução de ácido nítrico ser conduzido até se proporcionar um pH de 5-7.
- 4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o tratamento da solução de borato de cálcio com ácido nítrico ser conduzido a uma temperatura de 10-20 ° C até se atingir um pH de 1-3.Petição 870180169117, de 28/12/2018, pág. 9/572/2
- 5.- Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a solução de nitrato de cálcio após separação do precipitado de ácido bórico ser adicionada à
solução original de borato. 6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a electrodiálise da água mãe ser conduzida num vaso de electrodiálise de três câmaras com uma relação entre o volume da água mãe Vmr na câmara do meio do vaso de electrodiálise e os volumes de anólito Va e católito Vk. respectivamente nas câmaras anódica e catódica igual a VMp : Va=l: 0,5-1, 0 m VMp:VK=1: 0,4-0, - 6 com a obtenção na câmara anódica de uma solução de ácido nitrico, e na câmara catódica - uma solução de hidróxidos de sódio e potássio.
- 7. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 6, caracterizado por a eletrodiálise ser realizada com uma intensidade de corrente de 1-3 A e uma tensão de 4-10 V.
- 8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o precipitado de ácido bórico ser lavado com uma solução de ácido nitrico com um pH de 2-3 contendo 30-35 g / 1 de ácido bórico.
- 9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o precipitado de ácido bórico ser seco a uma temperatura não superior a 60 ° C.
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