CN103500594B - 低放废液“吸附-固化”一体化处理系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低放废液“吸附-固化”一体化处理系统，包括低放废液池，吸附装置，净化水池，碱激发剂容器和高岭土容器，所述低放废液池与吸附装置废液入口相通，所述净化水池与吸附装置净化水池出口相通，所述碱激发剂容器和偏高岭土容器分别与吸附装置碱激发剂入口和偏高岭土入口相通；本发明还公开了一种低放废液的处理工艺，包括原料准备、吸附净化、碱激发沸石和聚合固化步骤。本发明处理低放废液的系统设备数目少，相应处理方法工艺简单，放射性污染小；本发明处理低放废液方法可以充分激发沸石中硅铝的活性，可以显著增强地聚合物固化体性能。

Description

低放废液“吸附-固化”一体化处理系统及工艺
技术领域
本发明涉及处理放射性排放物的系统及处理工艺，具体涉及一种低放废液的“吸附-固化”两阶段一体化处理系统及处理工艺。
背景技术
核能的广泛应用在给人类带来各种便利的同时也带来了巨大的健康威胁，在使用核能的过程中往往产生大量放射性废弃物，这些废弃物降解时间长，极易造成严重的环境污染，如何安全有效地处理这些放射性废弃物已经成为制约核能可持续发展的关键因素。低放射性废液是放射性废弃物的重要组成部分，常用处理低放废液的方法有吸附法、离子交换法和膜分离法，这些方法所涉及的设备数目众多，处理工艺步骤复杂；由于处理低放废液时，废液每经过一种设备或构筑物时都会造成放射性污染，因此处理过程中设备数目越多，工艺步骤越复杂，造成的污染越严重，因此应尽量减少设备数目，缩短处理工艺流程。
沸石是一种多孔硅铝酸盐材料，常用作从废液废液中脱除或回收金属离子，也可用于脱除废液中放射性污染物。利用吸附低放废液的沸石制备地聚合物固化体时，由于沸石的活性较偏高岭土弱，且反应环境含水率低，常规的碱激发方法激发效果较差，因此需要寻求能充分激发沸石活性的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种处理低放废液的系统及相应的处理工艺，该处理系统设备数目少，所涉及的处理工艺简单。
为达到上述目的，本发明提供一种低放废液“吸附-固化”一体化处理系统，包括低放废液池，吸附装置，净化水池，碱激发剂容器和偏高岭土容器，所述低放废液池与吸附装置废液入口相通，所述净化水池与吸附装置净化水池出口相通，所述碱激发剂容器和偏高岭土容器分别与吸附装置碱激发剂入口和偏高岭土入口相通。
本发明还提供一种利用所述低放废液“吸附-固化”一体化处理系统处理低放废液的工艺，包括以下步骤：
a）原料准备：将低放废液、碱激发剂、偏高岭土和沸石分别装入低放废液池、碱激发剂容器、偏高岭土容器和吸附装置中；
b）吸附净化：将低放性废液引入吸附装置中吸附净化；
c）碱激发沸石：首先将碱激发剂引入吸附装置（3）中激发沸石，然后将偏高岭土引入吸附装置（3）并与沸石混合均匀；
d）聚合固化：步骤c）的沸石和偏高岭土混合物在吸附装置（3）中固化聚合形成地聚合物固化体。
进一步，所述原料准备步骤中沸石为天然沸石或人造沸石，其粒径为180-220目。
进一步，所述两阶段碱激发沸石步骤中碱激发剂激发时间为1.8-2.2h。
进一步，所述聚合固化步骤中地聚合物固化体中沸石质量百分比为20-80%。
本发明的有益效果在于：本发明低放废液处理系统吸附和固化两个处理阶段在一体化处理系统中完成，吸附装置既是吸附阶段的吸附器，又是固化阶段的模具，减少了设备数目，可以有效降低放射性污染。本发明低放废液处理方法吸附完成后沸石无需转运，直接进行固化处理，缩短了处理时间，并且可以有效降低放射性污染；本发明处理低放废液时沸石既是吸附剂，又是固化剂，降低了核废物固化处置时增容比；本发明处理低放废液的方法采用先碱激发沸石在加入偏高岭土的方法，充分激发沸石中的硅铝活性，增强地聚合物固化体性能。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明低放废液“吸附-固化”一体化处理系统结构示意图，图中箭头表示物料走向；
图2为本发明实施例1地聚合物固化体的核素浸出率和累计浸出分数；
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
图1为本发明低放废液“吸附-固化”一体化处理系统结构示意图，包括低放废液池1，吸附装置3，净化水池2，碱激发剂容器4和偏高岭土容器5，所述低放废液池1与吸附装置废液入口6相通，所述净化水池2与吸附装置净化水池出口7相通，所述碱激发剂容器4和偏高岭土容器5分别与吸附装置碱激发剂入口8和偏高岭土入口9相通。低放废液经废液入口6进入吸附装置3，吸附净化后经净化水池出口7进入净化水池2；之后碱激发剂经碱激发剂入口8进入吸附装置3对沸石进行碱激发，碱激发完成后偏高岭土经偏高岭土入口9进入吸附装置3与沸石混合，之后经激发的沸石和偏高岭土在吸附装置3内形成地聚合物固化体。
由于实验条件限制，以下实施例中采用含Sr(NO3)2的废液作为实验原料,Sr(NO3)2是一种模拟放射性核素，其性能与真实放射性物质相近，以下实施例的实验结果对真实核素同样适用。
实施例1：
本实施例处理低放废液的工艺，包括以下步骤：
a）原料准备：将低放废液、碱激发剂、偏高岭土和沸石分别装入低放废液池1并压实、碱激发剂容器4、偏高岭土容器5和吸附装置3中；
b）吸附净化：将低放性废液引入吸附装置3中净化吸附；
c）碱激发沸石：首先将碱激发剂引入吸附装置（3）中激发沸石，然后将偏高岭土引入吸附装置（3）并与沸石混合均匀；
d）聚合固化：步骤c）的沸石和偏高岭土混合物在吸附装置（3）中固化聚合形成地聚合物固化体。
本实施例中，所述沸石为天然沸石，其粒径为200目。
本实施例中，所述两阶段碱激发沸石步骤中碱激发剂激发时间为2h。
本实施例中，所述聚合固化步骤所得地聚合物固化体中沸石质量百分比为20%。
实施例2：
本实施例处理低放废液的工艺，包括以下步骤：
a）原料准备：将低放废液、碱激发剂、偏高岭土和沸石分别装入低放废液池1并压实、碱激发剂容器4、偏高岭土容器5和吸附装置3中；
b）吸附净化：将低放性废液引入吸附装置3中净化吸附；
c）碱激发沸石：首先将碱激发剂引入吸附装置（3）中激发沸石，然后将偏高岭土引入吸附装置（3）并与沸石混合均匀；
d）聚合固化：步骤c）的沸石和偏高岭土混合物在吸附装置（3）中固化聚合形成地聚合物固化体。
本实施例中，所述沸石为天然沸石，其粒径为180目。
本实施例中，所述两阶段碱激发沸石步骤中碱激发剂激发时间为2h。
本实施例中，所述聚合固化步骤所得地聚合物固化体中沸石质量百分比为30%。
实施例3：
本实施例处理低放废液的工艺，包括以下步骤：
a）原料准备：将低放废液、碱激发剂、偏高岭土和沸石分别装入低放废液池1并压实、碱激发剂容器4、偏高岭土容器5和吸附装置3中；
b）吸附净化：将低放性废液引入吸附装置3中净化吸附；
c）碱激发沸石：首先将碱激发剂引入吸附装置（3）中激发沸石，然后将偏高岭土引入吸附装置（3）并与沸石混合均匀；
d）聚合固化：步骤c）的沸石和偏高岭土混合物在吸附装置（3）中固化聚合形成地聚合物固化体。
本实施例中，所述沸石为天然沸石，其粒径为220目。
本实施例中，所述两阶段碱激发沸石步骤中碱激发剂激发时间为2h。
本实施例中，所述聚合固化步骤所得地聚合物固化体中沸石质量百分比为50%。
实施例4：
本实施例处理低放废液的工艺，包括以下步骤：
a）原料准备：将低放废液、碱激发剂、偏高岭土和沸石分别装入低放废液池1并压实、碱激发剂容器4、偏高岭土容器5和吸附装置3中；
b）吸附净化：将低放性废液引入吸附装置3中净化吸附；
c）碱激发沸石：首先将碱激发剂引入吸附装置（3）中激发沸石，然后将偏高岭土引入吸附装置（3）并与沸石混合均匀；
d）聚合固化：步骤c）的沸石和偏高岭土混合物在吸附装置（3）中固化聚合形成地聚合物固化体。
本实施例中，所述沸石为天然沸石，其粒径为200目。
本实施例中，所述两阶段碱激发沸石步骤中碱激发剂激发时间为2h。
本实施例中，所述聚合固化步骤所得地聚合物固化体中沸石质量百分比为70%。
性能测验：
1、抗压性能测试：取实施例1-3养护7d的地聚合物固化体进行抗压强度测试，每个实施例分别选取3组样品，实验结果如表1所示。
表1各实施例所得地聚合物固化体抗压性能比较
由表1可知，上述实施例所得地聚合物固化体抗压强度远大于GB14569.1-2011规定的7MPa。另外，由表1可知，随着沸石含量的逐渐增加，固化体强度呈现先下降后上升的趋势，这主要是因为本发明先用碱激发法剂激发沸石中，然后再加入偏高岭土；沸石中的活性成分被充分激发，参与了地聚合物固化体的形成。
2、固化体抗浸出性能测试：取实施例1的地聚合物固化体在25℃去离子水中浸泡5天，实验结果如图2所示，从图中可以看出，实施例1的Sr2+浸出率为15.17×10-5cm·d-1，累计浸出分数为0.0012cm，远低于GB14569.1-2011《低、中水平放射性废物固化体性能要求-水泥固化体》规定固化体的核素浸出率不高于1×10-3cm·d-1，累计浸出分数不高于0.17cm的标准。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种低放废液“吸附-固化”一体化处理方法，该方法采用的处理系统包括低放废液池(1)，吸附装置(3)，净化水池(2)，碱激发剂容器(4)和偏高岭土容器(5)，所述低放废液池(1)与吸附装置废液入口(6)相通，所述净化水池(2)与吸附装置净化水池出口(7)相通，所述碱激发剂容器(4)和偏高岭土容器(5)分别与吸附装置碱激发剂入口(8)和偏高岭土入口(9)相通；
其特征在于，包括以下步骤：
a)原料准备：将低放废液、碱激发剂、偏高岭土和沸石分别装入低放废液池(1)、碱激发剂容器(4)、偏高岭土容器(5)和吸附装置(3)中；
b)吸附净化：将低放性废液引入吸附装置(3)中吸附净化；
c)碱激发沸石：首先将碱激发剂引入吸附装置(3)中激发沸石，然后将偏高岭土引入吸附装置(3)并与沸石混合均匀；
d)聚合固化：步骤c)的沸石和偏高岭土混合物在吸附装置(3)中固化聚合形成地聚合物固化体。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述原料准备步骤中沸石为天然沸石或人造沸石，其粒径为180-220目。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述碱激发沸石步骤中激发时间为1.8-2.2h。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述方法，其特征在于：所述地聚合物固化体中沸石质量百分比为20-80％。
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