CN104389011B - 一种电化学去污电解液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理固体放射性污染材料的去污溶液。为解决现有放射性污染不锈钢的电化学去污存在的电解液不适用，无法较好的兼顾去污效果和去污废液处理问题，本发明提供了一种电化学去污电解液。该电化学去污电解液组成如下：硝酸：0.25mol/L－0.5mol/L，草酸：5g/L－10g/L，柠檬酸：1g/L－10g/L。本发明的电化学去污电解液对放射性污染不锈钢具有良好的去污效果，去污速度快，各组分均与放射性废液处理系统相容，去污废液产生量小且易于处理，电解液可回收利用，环境污染小，较好的兼顾了去污效果和去污废液处理问题。

Description

一种电化学去污电解液
技术领域
本发明涉及一种用于处理固体放射性污染材料的去污溶液，特别涉及一种电化学去污电解液。
背景技术
在核工业领域，核设施在运行过程中会被放射性物质污染，从而使其具有放射性。基于现实的需求，当需要对核设施进行诸如维护或退役等操作时，为确保操作人员和公众的健康和安全，减少潜在的放射性物质释放量，需要对受到放射性物质污染的核设施进行去污。
针对固体放射性污染材料，国内外主要采用物理法、化学法和电化学法等进行去污。
物理法包括吸尘法、擦拭法、高压喷射法和超声法等，其优点如下：工艺简单，去污成本低，在金属与非金属表面上都可使用。但其缺点也十分明显，例如会产生大量放射性尘埃，严重危害操作人员健康及环境，某些情况下还可能形成爆炸性混合物。
化学法采用化学试剂对固体放射性污染材料表面进行去污，去污能力较强，可用于复杂表面的处理。但化学法存在化学试剂消耗量大，成本较高，处理时间长，会产生大量放射性废液等缺点。
相对于物理法和化学法，电化学法是一种近年来发展较快的新的去污方法，其原理是通过电化学作用对导电材料表面的放射性污染进行去除。电化学法的优点为：去污能力强，处理时间较短，化学试剂用量较少，对固定性污染的去除十分有效，但需要开发出合适的去污电解液才能获得良好的去污效果。为满足实际应用的需求，去污电解液应具备高电流密度下稳定，能容纳高浓度的离子和盐类，不会产生沉淀等特性。
在核设施的各种结构材料中，不锈钢由于其本身的优良特性而获得了广泛的应用，因此在核设施维护或退役时，必然会涉及大量的放射性污染不锈钢的去污问题。由于不锈钢属于易导电的金属材料，因此理论上适用于电化学法去污。
然而，现有的电化学法去污电解液中往往含有磷酸、硫酸、盐酸或对应的酸根离子等成分，这些成分与放射性废液处理系统不相容，导致去污废液产量大且难以处理，对去污后的不锈钢存在长期的腐蚀作用，从而使得电化学法在放射性去污中的应用受到极大的限制。
根据现有文献，含高浓度硝酸钠的碱性电解液可用于放射性污染不锈钢的去污，但去污过程中不锈钢的焊接点等部位会受到优先氧化，产生结构性的破坏，并生成各种不期望的含氮产物；含硫酸盐(如硫酸钠)的碱性电解液可以产生较理想的去污效果，电解后不锈钢表面状况良好，需要的电压和电流也较低，且已有实际应用，但该电解液与放射性废液处理系统不相容，废液量大，处理十分复杂，成本高昂；体积百分比为75％的磷酸在放射性污染不锈钢的去污中应用较为广泛，具有优良的去污效果，但同样存在着废液量大，处理复杂，成本高昂等难以克服的缺点。
总之，当前的放射性污染不锈钢的电化学去污均存在着电解液不适用的问题，无法较好的兼顾去污效果和去污废液处理问题。
发明内容
为解决现有放射性污染不锈钢的电化学去污存在的电解液不适用，无法较好的兼顾去污效果和去污废液处理问题，本发明提供了一种电化学去污电解液。
该电化学去污电解液为水溶液，其组成如下：
硝酸：0.25mol/L－0.5mol/L，
草酸：5g/L－10g/L，
柠檬酸：1g/L－10g/L。
该电化学去污电解液的组成优选为：
硝酸：0.3mol/L－0.4mol/L，
草酸：8g/L－9g/L，
柠檬酸：5g/L－9g/L。
本发明的电化学去污电解液通过对硝酸、草酸和柠檬酸三种组分的选用及合理搭配，并通过各组分的协同作用，较好的实现了放射性污染不锈钢的整体或局部电化学去污。
理论上，在所采用的三种组分中，草酸能够较好的络合铁离子、铬离子等金属离子，促进金属在阳极不断溶解并阻止其在阴极析出，有利于去污反应的进行；而柠檬酸对铁离子具有很强的络合能力，进一步促进不锈钢中最主要的组分——铁的溶解。另一项优势在于：草酸和柠檬酸均为有机酸，因此对去污废液的处理十分有利。
然而实践证明，仅采用草酸和柠檬酸的电解液对不锈钢的电化学去污速度极慢，无法有效实现放射性污染不锈钢的电化学去污。
本发明通过大量的试验，发现采用较低浓度的硝酸与草酸和柠檬酸混配能够极大的促进草酸和柠檬酸在电化学去污中的作用，使得电化学去污反应得以快速进行，获得了良好的去污效果。同时，硝酸还与放射性废液处理系统相容，不对去污废液的处理产生负担。
综上所述，本发明的电化学去污电解液对放射性污染不锈钢具有良好的去污效果，去污速度快，各组分均与放射性废液处理系统相容，去污废液产生量小且易于处理，电解液可回收利用，环境污染小，较好的兼顾了去污效果和去污废液处理问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1
采用本发明的电化学去污电解液对放射性污染不锈钢进行电化学去污，所采用的电解液配比为：0.5mol/L硝酸+5g/L草酸+1g/L柠檬酸。
具体操作为：在电解槽内加入适量上述电解液，将不锈钢片待去污部分浸入电解液中，采用8V直流电进行恒电位电解120s，测得不锈钢片的失重量为6.4mg/cm2。采用去离子水对去污后的不锈钢片进行冲洗，实测不锈钢片表面放射性水平符合复用要求。
实施例2
采用本发明的电化学去污电解液对放射性污染不锈钢进行电化学去污，所采用的电解液配比为：0.5mol/L硝酸+5g/L草酸+10g/L柠檬酸。
操作方法与实施例1相同，测得不锈钢片的失重量为8.0mg/cm2，实测锈钢片表面放射性水平符合复用要求。
实施例3
采用本发明的电化学去污电解液对放射性污染不锈钢进行电化学去污，所采用的电解液配比为：0.25mol/L硝酸+9g/L草酸+5g/L柠檬酸。
操作方法与实施例1相同，测得不锈钢片的失重量为5.7mg/cm2，实测锈钢片表面放射性水平符合复用要求。
对比例1
分别测量304不锈钢在实施例1的电化学去污电解液与体积百分比为75％的磷酸中的电化学腐蚀行为，所得电化学参数列于下表：
由表中数据可见，采用本发明的电化学去污电解液对不锈钢进行电化学腐蚀的电流密度高，具有与采用体积百分比为75％的磷酸相近的电化学参数，而体积百分比为75％的磷酸对不锈钢的优良电化学腐蚀性能为本领域所公认，进一步肯定了其对不锈钢优良的电化学去污能力。

Claims (2)

1.一种电化学去污电解液，该电化学去污电解液为水溶液，其特征在于其组成如下：
硝酸：0.25mol/L－0.5mol/L，
草酸：5g/L－10g/L，
柠檬酸：1g/L－10g/L。
2.如权利要求1所述的电化学去污电解液，其特征在于其组成如下：
硝酸：0.3mol/L－0.4mol/L，
草酸：8g/L－9g/L，
柠檬酸：5g/L－9g/L。
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