CN110391032B - 放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于放射性废物处理技术领域，涉及放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法。所述的方法包括如下步骤：(1)将放射性废树脂芬顿氧化废液送入电解池进行电解，电解池分割出两侧的电解池阴极室和电解池阳极室，电解池阴极室内设置电解池阴极对阴离子进行浓集，电解池阳极室内设置电解池阳极将

离子进行浓集；(2)电解池阴极室内电解产物送入还原池进行还原，还原池分割出还原池阴极室和还原池阳极室，还原池阴极室内设置还原池阴极对流入还原池阴极室的放射性金属核素阳离子进行还原，还原池阳极室内设置还原池阳极。利用本发明的方法，能够更好的实现放射性废树脂氧化废液的净化处理及硫酸的回收再利用。

Description

放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法

技术领域

本发明属于放射性废物处理技术领域，涉及放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法。

背景技术

含有机质的放射性废树脂是目前国内外放射性废物管理的难点之一(目前核军工单位产生的放射性废树脂多处于暂存状态，核电厂产生的放射性废树脂多采用传统水泥固化工艺进行处理)。

放射性废树脂氧化废液的处理目前在用的有两种技术方案，一是水泥固化处理，二是深度净化处理，而国际上通用的方法是放射性废树脂氧化废液经蒸发浓缩后进行水泥固化处理。

水泥固化处理的优点是工艺简单成熟、处理成本低，废液水泥固化后可直接满足最终处置要求，但不足之处是固化前，氧化废液需要使用大量的化学试剂进行pH调制，调制后废液还需经长时间蒸发浓缩后再进行水泥固化，且存在废物增容和固化体长期稳定性的技术瓶颈。

深度净化是将放射性核素从废液中分离出来，吸附到少量的固体介质中或还原为稳定态。该方法可弥补传统直接水泥固化的上述不足。放射性废液深度净化常用的技术路线有两条：一是膜处理工艺，其不足之处是膜的高选择性与废液特性密切相关，膜处理前需要过滤、离子交换、微滤甚至超滤等预处理，工艺环节多，二次废物量大；二是离子交换与吸附，其需要针对不同核素选择使用高吸附性能的吸附剂(日本福岛事故后，采用了大量分子筛对事故产生的放射性废水中Cs-137和Sr-90进行吸附分离)。

目前，放射性废树脂的无机化减容处理技术是国内外的研究热点，其核心技术有蒸汽重整、超临界水氧化和芬顿氧化等。其中，放射性废树脂芬顿氧化是在酸性条件下对有机树脂颗粒进行高效氧化分解，过程中放射性废树脂含有的放射性核素及生成的

留在废液中。

考虑放射性废树脂无机化处理的目标是废物最小化，同时结合废树脂氧化废液的特性，本发明基于电解工艺提出一种放射性废树脂芬顿氧化废液中放射性核素及

的分离工艺，以实现废液的净化处理及硫酸的回收再利用，达到放射性废物最小化的目的。

发明内容

本发明的目的是提供放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，以能够更好的实现放射性废树脂氧化废液的净化处理及硫酸的回收再利用，达到放射性废物最小化的目的。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，所述的方法包括如下步骤：

(1)将放射性废树脂芬顿氧化废液送入电解池进行电解，电解池被其中的电解池阳膜和电解池阴膜分别分割出两侧的电解池阴极室和电解池阳极室，电解池阴极室内设置电解池阴极对阴离子进行浓集，电解池阳极室内设置电解池阳极将

离子进行浓集；

(2)电解池阴极室内电解产物送入还原池进行还原，还原池被其中的还原池阳膜分割出还原池阴极室和还原池阳极室，还原池阴极室内设置还原池阴极对流入还原池阴极室的放射性金属核素阳离子进行还原，还原池阳极室内设置还原池阳极。

在一种优选的实施方案中，本发明提供放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，其中步骤(1)中，所述的电解池阴极室内的电解液为含Co²⁺、Cs⁺、Sr²⁺和Fe^{2 +}的硫酸盐溶液，所述的电解池阳极室内的电解液为硫酸溶液。

在一种优选的实施方案中，本发明提供放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，其中步骤(1)中，所述的电解池阴极为钛合金板、铅锑合金板或不锈钢板，所述的电解池阳极为钛合金板、铅锑合金板或不锈钢板。

在一种优选的实施方案中，本发明提供放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，其中步骤(1)中，所述的电解池阳极室浓集得到的硫酸被送入酸回收储罐。

在一种优选的实施方案中，本发明提供放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，其中步骤(2)中，所述的电解池阴极室内电解产物在被送入还原池进行还原前先被送入放射性电解液储罐。

在一种优选的实施方案中，本发明提供放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，其中步骤(2)中，所述的还原池阴极室内的电解液为水，所述的还原池阳极室内的电解液为含Co²⁺、Cs⁺、Sr²⁺和Fe²⁺的硫酸盐溶液；所述的还原池阴极为汞阴极，所述的还原池阳极为钛合金板、铅锑合金板或不锈钢板。

在一种优选的实施方案中，本发明提供放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，其中步骤(2)中，所述的还原池阴极室的还原产物被送入产物收集槽。

在一种优选的实施方案中，本发明提供放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，其中步骤(1)中，所述的放射性废树脂芬顿氧化废液储存在放射性废液储槽中。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，其中步骤(1)中，所述的电解池中间段内溶液被送回所述的放射性废液储槽。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，其中所述的方法还包括如下步骤：

(3)对所述的放射性废液储槽中的放射性活度浓度进行检测，当核素总活度浓度或关键核素活度浓度达到安全排放要求时停止操作。

本发明的有益效果在于，利用本发明的放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，能够更好的实现放射性废树脂氧化废液的净化处理及硫酸的回收再利用，达到放射性废物最小化的目的。

本发明基于电解工艺建立了一种放射性废树脂芬顿氧化废液的电解深度净化处理工艺和方法。该方法在基本不改变原废液特性的情况下，可实现对废液中Co-60、Cs-137、Sr-90等关键特性核素的深度净化处理，并对废液中的

进行分离和回收再利用。分离处理后的废液核素总活度浓度<100Bq/L，pH值接近中性，满足直接排放要求。该方法具有工艺简单、成本低、适用性强(适用于不同特性的废液)的优点。方法涉及的设施可设计为独立废物处理设施或小型移动式处理装置加以推广应用。

本发明的有益效果具体体现在：

(1)本发明提供的放射性废树脂氧化废液电解深度净化工艺和方法针对树脂氧化废液的特性，通过简单的电解工艺，实现放射性核素和

从废液中的高效分离；

(2)本发明提供的放射性废树脂氧化废液电解深度净化工艺和方法不需要对废液进行化学调制预处理；

(3)本发明提供的放射性废树脂氧化废液电解深度净化工艺和方法不受废树脂类型和来源的影响，也不受废树脂氧化废液特性(pH值、含盐量、核素种类和浓度等)的影响，可实现对各类树脂氧化废液中Co-60，Cs-137，Sr-90等关键核素的深度净化处理，三种核素的去除率均大于99％，废液经核素去除后，废液核素总活度浓度<100Bq/L(其中，单一核素活度浓度<10Bq/L)，可满足直接排放要求；

(4)本发明提供的放射性废树脂氧化废液电解深度净化工艺和方法可对废树脂氧化废液中

进行分离和浓集，生成的硫酸可用于废树脂芬顿氧化处理体系，实现资源回收利用；

(5)本发明提供的放射性废树脂氧化废液电解深度净化工艺和方法无温度和压力要求，无尾气处理要求，具有较好的安全性和经济性。

附图说明

图1为示例性的本发明的放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法的操作原理图。

具体实施方式

示例性的本发明的放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法的操作原理如图1所示，该方法包括如下步骤。

(1)将储存在放射性废液储槽1中的放射性废树脂芬顿氧化废液送入电解池2进行电解。电解池2被其中的电解池阳膜21和电解池阴膜22分别分割出两侧的电解池阴极室23、电解池阳极室24和中间的电解池中间段25。电解池阴极室23内设置电解池阴极26对阴离子进行浓集，电解池阳极室24内设置电解池阳极27将

离子进行浓集。电解池阴极室23内的电解液为含Co²⁺、Cs⁺、Sr²⁺和Fe²⁺的硫酸盐溶液，电解池阳极室24内的电解液为硫酸溶液。电解池阴极26为钛合金板、铅锑合金板或不锈钢板，电解池阳极27为钛合金板、铅锑合金板或不锈钢板。电解池阳极室24浓集得到的硫酸被送入酸回收储罐4。电解池中间段25内溶液被送回放射性废液储槽1。

(2)电解池阴极室23内电解产物先送入放射性电解液储罐3(放射性电解液储罐3内的溶液也可输送回电解池阴极室23)，再送入还原池5进行还原。还原池5被其中的还原池阳膜51分割出还原池阴极室52和还原池阳极室53。还原池阴极室52内设置汞阴极54对从还原池阳极室53流入还原池阴极室52的放射性金属核素阳离子进行还原，还原池阳极室53内设置还原池阳极55(还原池阳极55为钛合金板、铅锑合金板或不锈钢板)。还原池阴极室52内的电解液为水，还原池阳极室53内的电解液为含Co²⁺、Cs⁺、Sr²⁺和Fe²⁺的硫酸盐溶液。还原池阴极室52的还原产物被送入产物收集槽6。

(3)对放射性废液储槽1中的放射性活度浓度进行检测，当核素总活度浓度或关键核素活度浓度达到安全排放要求时停止操作。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (8)

1.放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

(1)将放射性废树脂芬顿氧化废液送入电解池进行电解，电解池被其中的电解池阳膜和电解池阴膜分别分割出两侧的电解池阴极室和电解池阳极室，电解池阴极室内设置电解池阴极对阴离子进行浓集，电解池阳极室内设置电解池阳极将

离子进行浓集；

(2)电解池阴极室内电解产物送入还原池进行还原，还原池被其中的还原池阳膜分割出还原池阴极室和还原池阳极室，还原池阴极室内设置还原池阴极对流入还原池阴极室的放射性金属核素阳离子进行还原，还原池阳极室内设置还原池阳极，

其中：

步骤(1)中，所述的电解池阴极室内的电解液为含Co²⁺、Cs⁺、Sr²⁺和Fe²⁺的硫酸盐溶液，所述的电解池阳极室内的电解液为硫酸溶液，

步骤(2)中，所述的还原池阴极室内的电解液为水，所述的还原池阳极室内的电解液为含Co²⁺、Cs⁺、Sr²⁺和Fe²⁺的硫酸盐溶液；所述的还原池阴极为汞阴极，所述的还原池阳极为钛合金板、铅锑合金板或不锈钢板。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的电解池阴极为钛合金板、铅锑合金板或不锈钢板，所述的电解池阳极为钛合金板、铅锑合金板或不锈钢板。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的电解池阳极室浓集得到的硫酸被送入酸回收储罐。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的电解池阴极室内电解产物在被送入还原池进行还原前先被送入放射性电解液储罐。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的还原池阴极室的还原产物被送入产物收集槽。

6.根据权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的放射性废树脂芬顿氧化废液储存在放射性废液储槽中。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的电解池中间段内溶液被送回所述的放射性废液储槽。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括如下步骤：

(3)对所述的放射性废液储槽中的放射性活度浓度进行检测，当核素总活度浓度或关键核素活度浓度达到安全排放要求时停止操作。

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