CN113680394A - 一种含铀废旧强碱阴离子交换树脂的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含铀废旧强碱阴离子交换树脂的处理方法，属于固废处理技术领域。本发明将含铀废旧强碱阴离子交换树脂与可溶性碳酸盐、水加热混合。由于强碱阴离子交换树脂具有季铵离子交换功能基团，通过离子交换的方式吸附铀后，会形成季铵‑铀酰离子络合物，在加热的条件下，含铀酰离子的季铵基团会发生Hofman降解，从树脂中脱落。此外，铀酰离子和碳酸根具有较强的络合能力，本发明利用强碱阴离子交换树脂加热降解和铀酰离子与碳酸根易络合的特点处理含铀废旧强碱阴离子交换树脂，能够有效降低废树脂中的铀含量，使废旧强碱阴离子交换树脂放射性活度小于1Bq/g干树脂，达到豁免水平，能够按照一般废物进行处置。

Description

一种含铀废旧强碱阴离子交换树脂的处理方法
技术领域
本发明涉及固废处理技术领域，特别涉及一种含铀废旧强碱阴离子交换树脂的处理方法。
背景技术
在自然界中，天然铀多以铀酰离子(UO2 2+)的方式存在。铀矿冶设施中天然铀的提取多利用硫酸盐将矿石中的铀浸出，形成的铀络阴离子被强碱阴离子交换树脂选择性吸附，再利用淋洗剂将铀络合物从树脂上淋洗下来，实现天然铀的纯化和浓缩。
在铀矿冶设施中，强碱阴离子交换树脂用量较大，铀矿冶设施退役后遗留了大量含有天然铀的放射性强碱阴离子交换树脂，废树脂中铀的含量一般为0.1～1mg/g干树脂。这些废旧强碱阴离子交换树脂的放射性活度大于1Bq/g，不能按豁免处理，只能放入尾矿库进行填埋处置。
由于强碱阴离子交换树脂吸水后体积会发生膨胀，如果大量废旧强碱阴离子交换树脂进入尾矿库后会对尾矿库的稳定性造成影响，所以有必要对铀矿冶设施的废旧强碱阴离子交换树脂进行处理，使其达到豁免水平，然后再按一般废物进行处置。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种含铀废旧强碱阴离子交换树脂的处理方法。本发明的处理方法能够有效降低含铀废旧强碱阴离子交换树脂中的铀含量，使废旧强碱阴离子交换树脂达到豁免水平。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种含铀废旧强碱阴离子交换树脂的处理方法，包括以下步骤：
将含铀废旧强碱阴离子交换树脂与可溶性碳酸盐和水加热混合。
优选的，所述可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸铵和碳酸氢铵中的一种或几种。
优选的，所述可溶性碳酸盐与水的质量比为2～20:1000。
优选的，所述含铀废旧强碱阴离子交换树脂与水的质量比为1:3～10。
优选的，所述加热混合的温度为60～100℃。
优选的，所述加热混合的时间为2～72h。
优选的，所述含铀废旧强碱阴离子交换树脂中的的铀含量≤1mg/g干树脂。
优选的，所述加热混合后，还包括对混合物进行固液分离，所得固体进行干燥。
本发明提供了一种含铀废旧强碱阴离子交换树脂的处理方法，包括以下步骤：将含铀废旧强碱阴离子交换树脂与可溶性碳酸盐、水加热混合。强碱阴离子交换树脂具有季铵离子交换功能基团，通过离子交换的方式吸附铀后，形成季铵-铀酰离子络合物。在加热的条件下，含铀酰离子的季铵基团会发生Hofman(霍夫曼)降解，从树脂中脱落。此外，铀酰离子和碳酸根具有较强的络合能力。本发明利用强碱阴离子交换树脂加热降解和铀酰离子与碳酸根易络合的特点处理含铀废旧强碱阴离子交换树脂，能够有效降低含铀废旧强碱阴离子交换树脂中的铀含量，使废旧强碱阴离子交换树脂达到豁免水平。实施例结果表明，本发明处理后的树脂放射性活度小于1Bq/g干树脂，能够按照一般废物进行处置。
具体实施方式
本发明提供了一种含铀废旧强碱阴离子交换树脂的处理方法，包括以下步骤：
将含铀废旧强碱阴离子交换树脂与可溶性碳酸盐、水加热混合。
作为本发明的一个具体实施例，所述强碱阴离子交换树脂的结构式如式1所示。
Figure BDA0003233188630000021
由于强碱阴离子交换树脂的季铵离子的键能和分解活化能较低，在较高温度(＞60℃)下强碱基团会发生Hofman降解，强碱基团脱落或降解为弱碱树脂，最终导致树脂的强碱交换功能降低，甚至丧失强碱交换能力，一般强碱阴离子交换树脂的使用温度不大于60℃。由于强碱阴离子交换树脂具有季铵离子交换功能基团，通过离子交换的方式吸附铀后，形成季铵-铀酰离子络合物。在加热的条件下，含铀酰离子的季铵基团会发生Hofman降解，从树脂中脱落。此外，铀酰离子和碳酸根具有较强的络合能力。本发明利用强碱阴离子交换树脂加热降解和铀酰离子和碳酸根易络合的特点处理含铀废旧强碱阴离子交换树脂，能够有效降低含铀废旧强碱阴离子交换树脂中的铀含量，使废旧强碱阴离子交换树脂达到豁免水平。
本发明对所述含铀废旧强碱阴离子交换树脂没有特殊的要求，本领域熟知的含铀废旧强碱阴离子交换树脂均能使用本申请提供的方法进行除铀处理。在本发明中，所述含铀废旧强碱阴离子交换树脂优选为铀矿冶设施退役后产生的含铀废旧强碱阴离子交换树脂。在本发明中，所述含铀废旧强碱阴离子交换树脂中的的铀含量优选为0.1～1mg/g干树脂，更优选为0.2～0.8mg/g干树脂。
在本发明中，所述可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氨和碳酸氢氨中的一种或几种。在本发明中，所述水优选为去离子水。
在本发明中，所述可溶性碳酸盐与水的质量比优选为2～20:1000，更优选为5～15:1000，更优选为8～10:1000。
在本发明中，所述混合的方式优选为：将所述可溶性碳酸盐与水混合，得到可溶性碳酸盐水溶液；将含铀废旧强碱阴离子交换树脂与可溶性碳酸盐水溶液加热混合。
在本发明中，所述可溶性碳酸盐水溶液的质量浓度优选为2～20g/L，更优选为5～15g/L，更优选为8～10g/L。
在本发明中，所述含铀废旧强碱阴离子交换树脂的质量与水的体积比优选为1:3～10，更优选为1:8。
在本发明中，所述加热混合优选在搅拌的条件下进行。在本发明中，所述加热混合的温度优选为60～100℃，更优选为90～100℃；所述加热混合的时间优选为2～72h，更优选为10～20h。在本发明中，升温至所述加热混合温度的升温速率优选为5～10℃/min。本发明自温度达到所述加热混合的温度后开始计算加热混合的时间。
在本发明中，所述加热混合后，本发明优选对所得混合物进行固液分离。本发明对所述固液分离的具体操作方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的固液分离方式即可，具体的如过滤。
在本发明中，所述固液分离后，本发明优选对所得固体进行干燥，得到再处理废旧强碱阴离子交换树脂。在本发明中，所述干燥的温度优选为80～100℃，更优选为90℃，时间优选为2～3h。在本发明中，所得再处理废旧强碱阴离子交换树脂中的铀含量优选≤0.015mg/g干树脂，放射性活度＜1Bq/g干树脂，符合《电辐射防护与辐射源安全基本标准》GB18871-20002标准的豁免水平，可以按一般废物进行处置。
在本发明中，所述固液分离后，所得液体为含铀废液，按照石灰沉淀的方式进行处理。
下面结合实施例对本发明提供的含铀废旧强碱阴离子交换树脂的处理方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例中，所述含铀废旧强碱阴离子交换树脂中的铀含量的测试方法为微波消解树脂，使树脂中的天然铀进入水溶液中，然后分析水中天然铀含量。
实施例1
在带有搅拌桨、温度计的500mL三口瓶中加入碳酸钠10g，加入去离子水200mL，再加入含铀废旧201×7强碱阴离子交换树脂25g，废树脂中铀含量为0.2mg/g干树脂，升温至90℃，搅拌反应24小时。
反应完成后测定废树脂中铀含量为0.02mg/g干树脂，放射性活度小于1Bq/g干树脂，达到放射性废物豁免水平。
实施例2
在带有搅拌桨、温度计的500mL三口瓶中加加入碳酸钠15g，加入去离子水200mL，再加入含铀废旧201×7强碱阴离子交换树脂25g，废树脂中铀含量为0.2mg/g干树脂，升温至95℃，搅拌反应14小时。
反应完成后测定树脂中铀含量为0.015mg/g干树脂，放射性活度小于1Bq/g干树脂，达到放射性废物豁免水平。
实施例3
在带有搅拌桨、温度计的500mL三口瓶中加入加入碳酸钠20g，加热去离子水200mL，再加入含铀废旧201×7强碱阴离子交换树脂25g，废树脂中铀含量为0.2mg/g干树脂，升温至100℃，搅拌反应10小时。
反应完成后测定树脂中铀含量为0.03mg/g干树脂，放射性活度小于1Bq/g干树脂，达到放射性废物豁免水平。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种含铀废旧强碱阴离子交换树脂的处理方法，包括以下步骤：
将含铀废旧强碱阴离子交换树脂与可溶性碳酸盐和水加热混合。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸铵和碳酸氢铵中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述可溶性碳酸盐与水的质量比为2～20:1000。
4.根据权利要求1或3所述的处理方法，其特征在于，所述含铀废旧强碱阴离子交换树脂与水的质量比为1:3～10。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述加热混合的温度为60～100℃。
6.根据权利要求1或5所述的处理方法，其特征在于，所述加热混合的时间为2～72h。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述含铀废旧强碱阴离子交换树脂中的的铀含量≤1mg/g干树脂。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述加热混合后，还包括对混合物进行固液分离，所得固体进行干燥。
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