DE4117625C2 - Reinigungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung, insbeson­ dere zur Dekontamination, einer Oberfläche eines metallischen Bauteils, insbesondere eines Bauteils, das C-Stahl enthält.

In einem Reinigungsverfahren wird von der Oberfläche eines zu reinigenden Bauteils eine Oxidschicht abgelöst. Auch bei einem Dekontaminationsverfahren wird eine Oxidschicht abgelöst. Auf einem zu dekontaminierenden metallischen Bauteil befindet sich nämlich eine Oxidschicht, die die Kontamination bewirkende Stoffe enthält. Eine Dekontamination ist gegeben, wenn es gelingt, die Oxidschicht zu beseitigen.

Ein bekanntes Reinigungsverfahren nach der EP-A1 0 273 182 sieht in einer Reinigungslösung den Einsatz eines Komplex­ bildners vor, der abgelagerte Oxide durch Komplexierung auf­ löst. Ein neben dem Komplexbildner eingesetztes Reduktions­ mittel bewirkt reduzierende Bedingungen an der zu reinigen­ den oder zu dekontaminierenden Oberfläche, wodurch ein schwer­ löslicher Eisen-III-Anteil der Oxide durch den Komplexbildner zu leicht löslichem Eisen-II reduziert wird.

Die Reinigungslösung kann während des Reinigungsverfahrens regeneriert werden. Dazu wird die im wesentlichen mit Eisen gesättigte Lösung über einen Kationenaustauscher geleitet, der das durch Reduktion aus dem Eisen-III gewonnene Eisen-II auf­ nimmt. Erst eine vorangegangene Reduktion des Eisens ermöglicht also eine Regeneration der Reinigungslösung in einem Kationenaustauscher. Das Vorhandensein von Eisen-III würde die Wirksamkeit des Kationenaustauschers behindern. Die im Kationenaustauscher von Eisen befreite Reinigungslösung steht dann für weitere Oxidauflösung zur Verfügung. Daher müssen wenig Chemikalien eingesetzt werden und es fallen auch wenig Chemikalien an, die nach Beendigung des Reinigungsver­ fahrens entsorgt werden müßten.

Nach der Durchführung eines Reinigungsverfahrens verbleibt nämlich eine Restlösung, die entsorgt werden muß. Häufig wird diese Lösung vom gereinigten oder dekontaminierten Bauteil getrennt, gesammelt und später mit aufwendigen externen Ent­ sorgungsverfahren beseitigt. Es ist aber auch eine Entsor­ gung dieser Lösung dadurch möglich, daß sie über einen Ionen­ austauscher geleitet wird. Dieser nimmt dann aber auch den Komplexbildner auf, so daß ständig neuer Komplexbildner bereit­ gehalten werden muß.

Ein anderes bekanntes Reinigungsverfahren sieht z. B. in Verbindung mit Picolinsäure den Einsatz eines kationischen Reduktionsmittels, z. B. V²⁺ vor. Dieses Reduktionsmittel erlaubt keine wirtschaftliche Regeneration, weil es von einem für die Regeneration notwendigen Kationenaustauscher aufge­ nommen werden würde und dann nicht mehr zur Verfügung stünde.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, zur Reinigung oder Dekontamination Oxalsäure einzusetzen. Falls das Bauteil, dessen Oberfläche zu reinigen ist, aus Kohlenstoffstahl (C-Stahl) besteht, ist der Einsatz von Oxalsäure mit Nachteilen behaftet, da diese mit Eisen-II (Fe²⁺) aus den aufgelösten Oxiden schwer lösliche Niederschläge bildet. Die Oxidauflö­ sung wird dadurch gehemmt.

Bei dem bereits erwähnten Reinigungsverfahren nach der EP-A1 0 273 182 ist der Einsatz von Ethylendiamintetraessigsäure vorgesehen. Ethylendiamintetraessigsäure wirkt sich nach­ teilig auf einen Regenerationsprozeß der Reinigungslösung in einem Kationenaustauscher aus. Ethylendiamintetraessigsäure neigt nämlich zur Ablagerung auf Kationenaustauscherharzen und kann nur bedingt regeneriert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung, insbesondere zur Dekontamination einer Oberfläche eines metallischen Bauteils anzugeben, das besonders gut geeignet ist für die Reinigung oder Dekontamination eines Bauteils aus Kohlenstoffstahl (C-Stahl), auf dem als Oxid­ form Magnetit oder Hämatit vorherrscht. Darüber hinaus sollen zur Durchführung des Verfahrens nur solche Substanzen eingesetzt werden, die vollständig und mit einfachen Mitteln regenerierbar sind.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Oberfläche mit einer wäßrigen Lösung behandelt wird, die Picolinsäure und Ascorbinsäure enthält.

Picolinsäure dient dabei als Komplexbildner und Ascorbinsäure dient als Reduktionsmittel. Es hat sich herausgestellt, daß in einer Mischung aus Picolinsäure und Ascorbinsäure Eisenoxide, z. B. Magnetit und Hämatit, sehr gut zu lösen sind. Daher eignet sich das Verfahren gemäß der Erfindung besonders gut für eine Reinigung oder Dekontamination einer Oberfläche aus Kohlenstoff­ stahl (C-Stahl), auf dem in der Regel relativ dicke Oxidschich­ ten zu erwarten sind.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Grundmetallangriff auf den Stahl bei Verwendung der Mischung aus Picolinsäure und Ascorbinsäure deutlich kleiner ist als bei Verwendung anderer Säuren oder Säuremischungen. Besonders auffallend ist, daß der Grund­ metallangriff durch die Mischung aus Picolinsäure und Ascor­ binsäure sogar kleiner ist als der Grundmetallangriff durch eine dieser beiden Säuren allein. Ein dritter wesentlicher Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß die für die Reinigung verwendete Lösung mit einfachen Mitteln voll regenerierbar ist. Dadurch können für die Reinigung be­ nötigte Chemikalien eingespart werden, was einerseits die benötigte Chemikalienmenge in wirtschaftlicher Weise klein hält und andererseits eine nur sehr kleine zu entsorgende Abfallmenge, z. B. Ionenaustauscherharz, erzeugt.

Beispielsweise werden die Picolinsäure und die Ascorbinsäure demjenigen Wasser zugegeben, das ohnehin mit der zu reinigen­ den Oberfläche in Kontakt steht. Sollen z. B. ein Primärkreis­ lauf oder ein Sekundärkreislauf einer Kernkraftanlage gerei­ nigt oder dekontaminiert werden, können gemäß der Erfindung Picolinsäure und Ascorbinsäure unmittelbar dem im Kreislauf umlaufenden Wasser zugegeben werden. Es ist dann nicht erforderlich, den zu reinigenden Kreislauf vor der Reinigung oder Dekontamination zu entleeren. Insbesondere bei Schwer­ wasser-Reaktoren verbietet sich ein Ablassen des schweren Wassers aus wirtschaftlichen Gründen.

Nach einem anderen Beispiel enthält die wäßrige Lösung zur Reinigung oder Dekontamination neben Picolinsäure und Ascorbin­ säure auch Wasserstoff. Mit dem Einsatz von Wasserstoff wird der Vorteil erzielt, daß während der Reinigung aus Ascorbin­ säure entstehende Dehydroascorbinsäure sofort wieder zu Ascorbinsäure reduziert wird. Der Einsatz von Wasserstoff führt also vorteilhafterweise noch während des Reinigungs­ prozesses zur Regeneration der Ascorbinsäure durch Reduktion ihrer Oxidationsprodukte. Damit wird der Vorteil erzielt, daß nur wenig Ascorbinsäure für das Reinigungsverfahren benötigt wird. Darüber hinaus dient der Wasserstoff auch allgemein als Reduktionsmittel und unterstützt die Reduktion des Eisen- III-Anteils der zu entfernenden Oxide. Durch den Einsatz von Wasserstoff werden nochmals Chemikalien eingespart.

Während der Oberflächenbehandlung wird die Reinigungslösung beispielsweise über einen Kationenaustauscher geleitet und dadurch regeneriert. Bei der Durchführung eines Reinigungs­ verfahrens, das sich durch den Einsatz von Picolinsäure und Ascorbinsäure auszeichnet, ist ein Kationenaustauscher vor­ teilhaft einsetzbar, da das gesamte Eisen-III aus dem Oxid in Eisen-II verwandelt wird, welches vom Kationenaustauscher auf­ genommen wird. Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß Picolinsäure und Ascorbinsäure vom Kationenaustauscher nicht aufgenommen werden und daher nicht laufend ersetzt werden müssen.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der Vorteil er­ zielt, daß mit geringem Einsatz von Chemikalien und bei geringem Grundmetallangriff Oxidschichten, insbesondere kontaminierte Magnetitschichten, von Metalloberflächen, ins­ besondere von C-Stahl-Oberflächen, abgelöst werden können. Darüber hinaus ist die zur Reinigung oder Dekontamination eingesetzte Lösung auf einfache Weise, beispielsweise in einem Kationenaustauscher, voll regenerierbar, was zu einer Ersparnis von Chemikalien führt. Es muß wenig Abfall entsorgt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Reinigung, insbesondere zur Dekontamination, einer Oberfläche eines metallischen Bauteils, insbesondere eines Bauteils, das C-Stahl enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einer wäßrigen Lösung behandelt wird, die Picolinsäure und Ascorbinsäure enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Picolinsäure und Ascorbinsäure solchem Wasser zugegeben werden, das ohnehin mit der Oberfläche des metallischen Bauteils in Kontakt steht.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung Wasserstoff enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Oberflächenbehandlung eine wäßrige Lösung über einen Kationenaustauscher geleitet und regeneriert wird.