CN117133498A - 一种后处理污溶剂净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种后处理污溶剂净化方法，包括：S1，对后处理污溶剂进行碱酸洗涤，取样分析，并判断洗涤后的溶剂中的降解产物、铀、钚及其裂变产物含量是否达到复用标准；S2，对洗涤后未达到复用标准的溶剂进行吸附处理，并再次取样分析，并判断吸附后的溶剂中的降解产物、铀、钚及其裂变产物含量是否达到复用标准；S3，对吸附后未达到复用标准的溶剂进行精馏处理，得到净化后的溶剂。本发明可实现污溶剂的净化，大大提高溶剂的循环利用率，使放射性废物最小化，并且，相比于现有技术，能够减少精馏处理的量，甚至避免进行工艺复杂的精馏处理。
Description
技术领域
本发明属于乏燃料后处理技术领域，具体涉及一种后处理污溶剂净化方法。
背景技术
乏燃料后处理过程中，TBP、煤油等有机溶剂(作为萃取剂及稀释剂)经过化学试剂、放射性辐照的作用，会发生断链、水解、聚合、硝化和氧化等现象(统称为溶剂的降解反应)，使溶剂产生不同程度的损伤和破坏，导致其萃取性能变差，不利于萃取过程的长期稳定运行，所以有机溶剂的质量对萃取过程至关重要。损伤和破坏后的溶剂经过净化后可除去其中的降解产物及其他杂质，使其恢复萃取效率，恢复后的溶剂能够返回系统中重复使用，不仅可以提高溶剂的利用率，还能大大降低放射性废物的产生。
目前，使用最普遍的净化方法是洗涤法，利用化学试剂对污溶剂(即损伤和破坏后的溶剂)进行洗涤，可以除去DBP、MBP等大部分降解产物和铀、钚及其裂变产物，但是仍有部分不易去除的降解产物会导致生成界面污物、限制溶剂循环次数，并且，洗涤后的金属离子保留量仍较高；对于不易去除的降解产物，需要采用精馏法进行进一步处理，但是，由于洗涤后金属离子保留量仍较高，导致去往精馏过程的料液放射性超标，精馏处理的溶剂量大，影响最终放射性固体废物处置的问题。此外，虽然精馏处理得到的溶剂质量高，但是，此法涉及工艺复杂、设备较多，处理成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种后处理污溶剂净化方法，在洗涤无法实现较好的污溶剂净化效果的时候，采用吸附作为备用净化手段，大大提高溶剂的循环利用率，使放射性废物最小化，并且，相比于现有技术，能够减少送去精馏处理的量，甚至避免进行工艺复杂的精馏处理。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种后处理污溶剂净化方法，包括：
S1，对后处理污溶剂进行碱酸洗涤，取样分析，并判断洗涤后的溶剂中的降解产物、铀、钚及其裂变产物含量是否达到复用标准；
S2，对洗涤后未达到复用标准的溶剂进行吸附处理，并再次取样分析，并判断吸附后的溶剂中的降解产物、铀、钚及其裂变产物含量是否达到复用标准；
S3，对吸附后未达到复用标准的溶剂进行精馏处理，得到净化后的溶剂。
优选的是，所述碱酸洗涤，包括：
先将后处理污溶剂通入碱洗槽用0.2-2mol/L的碳酸铵或碳酸氢钠溶液洗涤，然后通入酸洗槽用0.5-2mol/L的碳酸氢钠溶液洗涤，洗涤温度控制在20-80℃。
优选的是，所述吸附处理是将洗涤后未达到复用标准的溶剂通入到吸附固定床中，通过吸附剂进行吸附净化。
优选的是，所述吸附剂采用活性Al2O3、硅胶、硅铝分子筛、活性炭、TiO2以及交换树脂中的一种或多种。
优选的是，所述吸附剂的粒径为1～5mm，比表面积为200～600m2/g。
优选的是，所述吸附处理为常压吸附，吸附温度为20～80℃，吸附时间为10～90min。
优选的是，所述吸附温度为30～60℃，吸附时间为30～60min。
优选的是，溶剂通入到吸附固定床内的速度为800～1000L/h。
优选的是，本方法还包括：
S4，对吸附完成后的吸附固定床进行原位再生，再生方式为加热再生或洗涤再生。
优选的是，所述加热再生，包括：在空气气氛中将吸附剂加热到150～300℃，维持1～6h。
优选的是，所述洗涤再生，包括：将洗涤剂由吸附固定床床层上部加入，洗涤温度为20～80℃，洗涤时间为10～90min，所述洗涤剂为0.1～1mol/L的硝酸、0.1～1mol/L的盐酸、乙醇中的一种。
有益效果：
本发明的后处理污溶剂净化方法，在现有后处理污溶剂的净化工艺的基础上，提出了将吸附净化作为补充手段的工艺方法，吸附净化对后处理污溶剂中残留的金属离子、降解产物等的净化能力可达到洗涤净化的10～100倍，可解决洗涤净化未达到复用要求的工况下的污溶剂的处理问题，大大提高溶剂的循环利用率，能够有效减少往下游输送的污溶剂的量，降低送去精馏处理的量，甚至避免进行工艺复杂的精馏处理，切实缓解精馏工序的处理压力，降低运行成本，并能够使放射性废物最小化。
附图说明
图1为本发明实施例的后处理污溶剂净化方法的流程图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明公开一种洗涤与吸附结合的后处理污溶剂净化方法，包括：
S1，对后处理污溶剂进行碱酸洗涤，取样分析，并判断洗涤后的溶剂中的降解产物、铀、钚及其裂变产物含量是否达到复用标准；
S2，对洗涤后未达到复用标准的溶剂进行吸附处理，并再次取样分析，并判断吸附后的溶剂中的降解产物、铀、钚及其裂变产物含量是否达到复用标准；
S3，对吸附后未达到复用标准的溶剂进行精馏处理，得到净化后的溶剂。
本方法通过将洗涤与吸附合理结合，能够实现污溶剂净化，大大提高溶剂的循环利用率，使放射性废物最小化，并且，与现有技术相比，可以减少送去精馏处理的量，甚至避免进行工艺复杂的精馏处理。
实施例1
如图1所示，本实施例公开一种后处理污溶剂净化方法，包括：
S1，对后处理污溶剂进行碱酸洗涤，取样分析，判断洗涤后的溶剂中的降解产物、铀、钚及其裂变产物含量是否达到复用标准(复用标准具体根据实际情况确定，这里不作进一步限定)，若达到复用标准，即得到净化后的溶剂(合格溶剂)，则将洗涤后的溶剂回收复用，若未达到复用标准，即得到不合格溶剂，则继续进行步骤S2作进一步净化；
S2，对洗涤后未达到复用标准的溶剂进行吸附处理，并再次取样分析，并判断吸附后的溶剂中的降解产物、铀、钚及其裂变产物含量是否达到复用标准，若达到复用标准，即得到净化后的溶剂，则将吸附处理后的溶剂回收复用，若未达到复用标准，即仍得到不合格溶剂，则继续进行步骤S3作进一步净化；
S3，对吸附后未达到复用标准的溶剂进行精馏处理，得到净化后的溶剂。
在一些实施方式中，碱酸洗涤过程，包括：先将后处理污溶剂通入碱洗槽用碱性洗涤剂洗涤，即碱洗；再通入酸洗槽用酸性洗涤剂洗涤，即酸洗。
碱性洗涤剂为碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠等碱性溶液(文中简称碱液)，但不限于此。本实施例中，碱性洗涤剂优选为碳酸铵、碳酸氢钠。碱性洗涤剂的浓度为0.2-2mol/L，优选为0.25-1.5mol/L，更优选的为0.6-1.5mol/L。
酸性洗涤剂为碳酸、硝酸等酸性溶液(文中简称酸液)，但不限于此。酸性洗涤剂的浓度为0.5-2mol/L，优选为0.8-1.5mol/L，更优选的为1.1-1.5mol/L。
碱酸洗涤过程的温度控制在20-80℃，碱洗/酸洗的时间控制在0.5-5h。更优选的是，碱酸洗涤过程的温度优选控制在56-80℃，碱洗/酸洗的时间可缩短至0.5-2h。
在一些实施方式中，为了提高洗涤效果，碱酸洗涤过程还可以包括：将酸洗涤后的溶剂再次用碱性洗涤剂洗涤，并将再次经过碱液洗涤的溶剂再次用酸性洗涤剂洗涤，依次类推，可重复若干次，也就是说，碱酸洗涤过程可以是按先用碱性洗涤剂洗涤再用酸性洗涤剂洗涤的顺序循环若干次，之后再取样分析。
在一些实施方式中，吸附处理是将洗涤后未到达复用标准的溶剂通入到填充吸附材料(即吸附剂)的固定床中，通过吸附剂进行吸附净化，即吸附处理在吸附固定床中进行。吸附剂应对溶剂降解产物、铀、钚及其裂变产物具有强力吸附作用。本实施例中，吸附剂优选采用活性Al2O3、硅胶、硅铝分子筛、活性炭、TiO2以及交换树脂等中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，吸附剂的粒径为1～5mm，比表面积为200～600m2/g。吸附剂颗粒太大易造成流速分布不均，颗粒太小可能导致床层阻力过大，均可能导致吸附效果不理想；吸附剂的比表面积在该范围内时，吸附强度适中，能够满足使用要求。
在一些实施方式中，吸附处理为常压吸附，吸附温度为20～80℃，吸附时间为10～90min。吸附温度太低时，吸附反应进行较为缓慢，吸附温度太高，又可能会导致吸附量的减少，不利于吸附反应的进行。在本实施例的吸附温度范围内，吸附反应速度较快，用时较短，且吸附效果好。
本实施例中，吸附温度优选为30～60℃，吸附时间优选为30～60min。
在一些实施方式中，溶剂通入到吸附固定床内的速度为800～1000L/h，更优选的为900L/h。
在一些实施方式中，本方法还包括：
S4，对吸附完成后的吸附固定床进行原位再生。再生方式优选为加热再生或洗涤再生，但不限于此。
在一些实施方式中，加热再生的过程，包括：在空气气氛中将吸附剂加热到150～300℃，维持1～6h。
在一些实施方式中，洗涤再生的过程，包括：将洗涤剂由吸附固定床床层上部通入，对洗涤剂进行洗涤，洗涤温度为20～80℃，洗涤时间为10～90min。洗涤剂优选为0.1～1mol/L的硝酸、0.1～1mol/L的盐酸、乙醇等洗涤剂中的一种，但不限于此。
下面提供几组具体的示例，对本实施例的后处理污溶剂净化方法进行详述，具体如下：
示例1
本示例1公开一种后处理污溶剂净化方法，包括：
将某乏燃料后处理厂的后处理污溶剂通入碱洗槽，用0.8-2mol/L的碳酸氢钠溶液在65℃条件下进行碱洗，碱洗时间为1.5h，再通入酸洗槽，用1.5-2mol/L的碳酸溶液在60℃条件下进行酸洗，酸洗时间为1.5h；重复上述洗涤过程1到2次后，对洗涤后的溶剂进行取样分析，发现洗涤后的溶剂中的降解产物、铀、钚及其裂变产物含量均未超出规定限值，即达到复用标准，洗涤后的污溶剂合格，因此，可将洗涤后的溶剂回收返回系统复用。
示例2
本示例2公开一种后处理污溶剂净化方法，包括：
首先将某乏燃料后处理厂的后处理污溶剂通入碱洗槽，用0.25-1.5mol/L的碳酸氢钠溶液在40℃条件下进行碱洗，碱洗时间为1.2h，再通入酸洗槽，用0.8-1.5mol/L的碳酸溶液在58℃条件下进行酸洗，酸洗时间为1.2h；重复上述洗涤过程1到2次后，对洗涤后的溶剂进行取样分析，发现洗涤后的溶剂中残留的铀离子超标，即未达到复用标准，洗涤后的溶剂不合格，因此，需要将洗涤后的溶剂作进一步净化；
将洗涤后的不合格溶剂以900L/h的速度通入到填充有粒径为2mm、比表面积为500m2/g的硅铝分子筛吸附剂的吸附固定床中，床层温度(即吸附温度)控制为40℃，在床层中的停留时间(即吸附时间)控制为40min，吸附完成后，对出料样品进行取样分析，发现样品溶剂中的铀离子浓度已降低至所述复用标准规定的限值以下，即吸附净化后的溶剂达到复用标准，因此，可以回收返回系统复用。
当吸附固定床的床层总处理溶剂量达到一定数量后，停止通入洗涤后溶剂，并在本次吸附处理完成后，以0.5mol/L的硝酸溶液进行淋洗再生，淋洗温度控制为40℃，淋洗时间为30min，使吸附固定床再生以恢复其吸附效率。
示例3
本示例3公开一种后处理污溶剂净化方法，包括：
首先将某乏燃料后处理厂的后处理污溶剂通入碱洗槽，用0.3-0.5mol/L的碳酸氢钠溶液在50℃条件下进行碱洗，碱洗时间为1h，再通入酸洗槽，用0.6-1mol/L的碳酸溶液在45℃条件下进行酸洗，酸洗时间为1h；重复上述洗涤过程1到2次后，对洗涤后的溶剂进行取样分析，发现洗涤后的溶剂中残留的铀离子超标，即未达到复用标准，洗涤后的污溶剂不合格，因此，需要将洗涤后的溶剂作进一步净化；
将洗涤后的不合格溶剂以900L/h的速度通入到填充有粒径为4mm、比表面积为300m2/g的TiO2吸附剂的吸附固定床中，床层温度(即吸附温度)控制为50℃，在床层中的停留时间(即吸附时间)控制为50min，吸附完成后，对出料样品进行取样分析，发现吸附后的溶剂中残留的铀离子仍超标，即仍未达到复用标准，吸附后的污溶剂不合格，因此，需要将吸附后的溶剂作进一步净化；
将吸附后的溶剂通入到精馏塔进行精馏处理，通过精馏处理得到达到复用标准的溶剂是净化后处理污溶剂的常用方法，这里不再赘述，将精馏处理后的溶剂回收返回系统复用。
同时，当吸附固定床的床层总处理溶剂量达到一定数量后，停止通入洗涤后的溶剂，并在本次吸附处理完成后，在空气气氛中将吸附剂加热到200℃，维持3h，使吸附固定床再生以恢复其吸附效率。
综上，本实施例的后处理污溶剂净化方法，在现有后处理污溶剂的净化工艺的基础上，提出了将吸附净化作为补充手段的工艺方法，吸附净化对后处理污溶剂中残留的金属离子、降解产物等的净化能力可达到洗涤净化的10～100倍，可较好地解决洗涤净化未达到复用要求的工况下的污溶剂的处理问题，大大提高溶剂的循环利用率，有效减少往下游输送的污溶剂的量，降低送去精馏处理的量，甚至避免进行工艺复杂的精馏处理，切实缓解精馏工序的处理压力，降低运行成本，并能够使放射性废物最小化。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种后处理污溶剂净化方法，包括：
S1，对后处理污溶剂进行碱酸洗涤，取样分析，并判断洗涤后的溶剂中的降解产物、铀、钚及其裂变产物含量是否达到复用标准；
S2，对洗涤后未达到复用标准的溶剂进行吸附处理，并再次取样分析，并判断吸附后的溶剂中的降解产物、铀、钚及其裂变产物含量是否达到复用标准；
S3，对吸附后未达到复用标准的溶剂进行精馏处理，得到净化后的溶剂。
2.根据权利要求1所述的后处理污溶剂净化方法，其特征在于，所述碱酸洗涤，包括：
先将后处理污溶剂通入碱洗槽用0.2-2mol/L的碳酸铵或碳酸氢钠溶液洗涤，然后通入酸洗槽用0.5-2mol/L的碳酸氢钠溶液洗涤，洗涤温度控制在20-80℃。
3.根据权利要求1所述的后处理污溶剂净化方法，其特征在于，所述吸附处理是将洗涤后未达到复用标准的溶剂通入到吸附固定床中，通过吸附剂进行吸附净化；
所述吸附剂采用活性Al2O3、硅胶、硅铝分子筛、活性炭、TiO2以及交换树脂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的后处理污溶剂净化方法，其特征在于，所述吸附剂的粒径为1～5mm，比表面积为200～600m2/g。
5.根据权利要求3所述的后处理污溶剂净化方法，其特征在于，所述吸附处理为常压吸附，吸附温度为20～80℃，吸附时间为10～90min。
6.根据权利要求5所述的后处理污溶剂净化方法，其特征在于，所述吸附温度为30～60℃，吸附时间为30～60min。
7.根据权利要求3所述的后处理污溶剂净化方法，其特征在于，溶剂通入到吸附固定床内的速度为800～1000L/h。
8.根据权利要求3所述的后处理污溶剂净化方法，其特征在于，还包括：
S4，对吸附完成后的吸附固定床进行原位再生，再生方式为加热再生或洗涤再生。
9.根据权利要求8所述的后处理污溶剂净化方法，其特征在于，所述加热再生，包括：
在空气气氛中将吸附剂加热到150～300℃，维持1～6h。
10.根据权利要求8所述的后处理污溶剂净化方法，其特征在于，所述洗涤再生，包括：
将洗涤剂由吸附固定床床层上部加入，洗涤温度为20～80℃，洗涤时间为10～90min，所述洗涤剂为0.1～1mol/L的硝酸、0.1～1mol/L的盐酸、乙醇中的一种。
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