JP2017111027A - Method for reducing secondary waste chemically decontaminated, apparatus for eluting and collecting secondary waste and chemical decontamination system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力プラント等、放射性核種に汚染された機器、配管及びこれらを含む系統の金属部材表面から化学薬品により放射性核種を除去する場合に発生する二次廃棄物量を低減する方法、二次廃棄物を溶離し回収する装置並びに化学除染システムに関する。 The present invention relates to a method for reducing the amount of secondary waste generated when a radionuclide is removed by a chemical from the surface of a metal member contaminated with a radionuclide, such as a nuclear power plant, and a metal member surface of a system including these, a secondary The present invention relates to an apparatus for eluting and recovering waste and a chemical decontamination system.
原子力プラントにおいては、定期検査作業時や廃止措置におけるプラント解体時の作業者の被ばく線量を低減、廃止措置におけるプラント解体により発生する放射性廃棄物の量を低減するため、放射性核種に汚染された機器、配管およびこれらを含む系統の金属部材表面から化学薬品により放射性核種を除去する作業(以下、化学除染と呼ぶ)が行われる。
このような化学除染に関し特許文献1が知られている。特許文献1では、シュウ酸とヒドラジンの混合溶液を還元除染剤、過マンガン酸カリウム溶液を酸化除染剤として使用し、還元除染剤を使用する除染(以下、還元除染と呼ぶ)と酸化除染剤を使用する除染(以下、酸化除染と呼ぶ)を交互に複数回繰り返し、放射性核種が含まれる金属の酸化皮膜を溶解させる。溶解させた金属イオンや放射性核種は、還元除染中に陽イオン交換樹脂を充填した陽イオン交換樹脂塔に通水して、陽イオン交換樹脂に吸着させて除去する。酸化除染に使用した過マンガン酸カリウムは、酸化除染後に還元剤に含まれるシュウ酸と混合してマンガンイオンとカリウムイオンに分解し、陽イオン交換樹脂塔に通水して除去する。更に、シュウ酸とヒドラジンは過酸化水素と触媒を使って反応させて二酸化炭素、水、窒素に分解する。以上の操作により生じる陽イオン交換樹脂が化学除染の二次廃棄物として発生する。
また、特許文献2には、陽イオン交換樹脂に吸着させた金属イオンや放射性核種を硫酸溶液と混合し、更に混合物を挟むように電極を設置して通電することで陰極に金属イオンを析出させ回収する方式が開示されている。
In a nuclear power plant, equipment contaminated with radionuclides is used to reduce the radiation exposure to workers during periodic inspection work and during plant decommissioning, and to reduce the amount of radioactive waste generated by plant demolition during decommissioning. Then, an operation (hereinafter referred to as chemical decontamination) is performed to remove radionuclides with chemicals from the surfaces of the pipes and the metal members of the system including them.
Further, in
しかしながら、特許文献1では、化学除染による二次廃棄物である陽イオン交換樹脂は、再生されることなく廃棄される。
また、特許文献2では、陽イオン交換樹脂に吸着させた金属イオンや放射性核種を硫酸溶液と混合し、更に混合物を挟むように電極を設置して通電することで陰極に金属イオンを析出させ回収する。しかしながら、目的対象外の水素イオンの移動に多くの電気が費やされ、本来、陰極へと移動させるべき、FeあるいはCo等の金属イオンの移動が損なわれ、電流利用率が低減する。換言すれば、金属イオン及び/又は放射性核種の電析効率の低下を招く恐れがある。
However, in
Further, in
そこで本発明は、陽イオン交換樹脂に吸着された金属イオン及び/又は放射性核種を高電流利用率にて電析回収可能とすると共に、金属イオン及び/又は放射性核種の電析による回収率を向上し得る化学除染の二次廃棄物低減方法、二次廃棄物の溶離回収装置及び化学除染システムを提供することにある。 Therefore, the present invention makes it possible to deposit metal ions and / or radionuclides adsorbed on the cation exchange resin at a high current utilization rate and improve the recovery rate by electrodeposition of metal ions and / or radionuclides. Another object is to provide a secondary waste reduction method for chemical decontamination, a secondary waste elution recovery apparatus, and a chemical decontamination system.
上記課題を解決するため、本発明の二次廃棄物の溶離回収装置は、ヒドラジンと、少なくともギ酸、グリコール酸及びマロン酸のうち何れか一つとの混合液を溶離液として収容する溶離液タンクと、前記溶離液を、金属イオン及び/又は放射性核種が捕捉された陽イオン交換樹脂塔に通水し、前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液を、陽イオン交換膜により隔離された陰極室へ導入すると共に、陽極室へ電解液を導入し、陽極及び陰極に通電することで、前記金属イオン及び/又は放射性核種を前記陰極表面に析出させ回収する電析回収装置とを備え、前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液のpHを測定し、当該pH測定結果に応じて、前記陰極室を通流する溶離液のpHを調整することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the secondary waste elution recovery apparatus of the present invention includes an eluent tank that contains a mixed liquid of hydrazine and at least one of formic acid, glycolic acid, and malonic acid as an eluent. The eluent is passed through a cation exchange resin tower in which metal ions and / or radionuclides are captured, and the eluent containing the metal ions and / or radionuclides is separated by a cation exchange membrane. And introducing an electrolytic solution into the anode chamber and energizing the anode and the cathode, thereby depositing and collecting the metal ions and / or radionuclides on the cathode surface. The pH of the eluent containing metal ions and / or radionuclides is measured, and the pH of the eluent flowing through the cathode chamber is adjusted according to the pH measurement result.
また、本発明の化学除染の二次廃棄物低減方法は、化学除染対象となる配管あるいは機器に化学除染剤を含む系統水を通水する工程と、前記化学除染対象へ通水後の前記系統水を陽イオン交換樹脂塔へ通水する工程と、前記陽イオン交換樹脂塔へ、ヒドラジンと、少なくともギ酸、グリコール酸及びマロン酸のうち何れか一つとの混合液を溶離液として通水し、前記陽イオン交換樹脂塔に捕捉された金属イオン又は放射性核種を溶離する工程と、前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液を、陽イオン交換膜により電解槽内が隔離され陰極が配された陰極室に導入すると共に、陽極が配された陽極室に電解液を導入する工程と、前記陰極室に導入される前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液のpHを測定し、当該pH測定結果に応じて、前記陰極室を通流する溶離液のpHを調整するpH調整工程と、前記陰極及び陽極に通電し、前記金属イオン及び/又は放射性核種を前記陰極表面に析出させる回収工程と、を有する。 The secondary decontamination method for chemical decontamination of the present invention includes a step of passing system water containing a chemical decontaminant to piping or equipment to be subjected to chemical decontamination, and water passing to the chemical decontamination target. The step of passing the system water later to the cation exchange resin tower, and the cation exchange resin tower as an eluent with a mixture of hydrazine and at least one of formic acid, glycolic acid and malonic acid The step of eluting the metal ions or radionuclides trapped in the cation exchange resin tower through the water and the eluent containing the metal ions and / or radionuclides are separated from the inside of the electrolytic cell by a cation exchange membrane. Introducing into the cathode chamber in which the cathode is disposed, introducing an electrolyte into the anode chamber in which the anode is disposed, and adjusting the pH of the eluent containing the metal ions and / or radionuclides introduced into the cathode chamber. Measure the pH A pH adjusting step for adjusting the pH of the eluent flowing through the cathode chamber according to the result, and a collecting step for energizing the cathode and anode to deposit the metal ions and / or radionuclides on the cathode surface; Have.
更にまた、本発明の化学除染システムは、化学除染対象となる配管あるいは機器に化学除染剤を含む系統水を通水し、通水後の系統水に含まれる金属イオン及び/又は放射性核種を捕捉する陽イオン交換樹脂塔を有する化学除染装置と、ヒドラジンと、少なくともギ酸、グリコール酸及びマロン酸のうち何れか一つとの混合液を溶離液として収容する溶離液タンクと、陽イオン交換膜により、陰極が配される陰極室と陽極が配される陽極室とに隔離される電解槽を有する電析回収装置と、前記溶離液を前記金属イオン及び/又は放射性核種を捕捉した陽イオン交換樹脂塔へ通水し、当該陽イオン交換樹脂塔より流出する前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液を回収する溶離液回収タンクを有する溶離回収装置と、を備え、前記溶離回収装置は、前記溶離液回収タンク内の溶離液を前記陰極室へ導入すると共に前記陽極室へ電解液を導入し、前記陽極及び陰極に通電し、前記陰極表面に前記金属イオン又は放射性核種を析出させるものであって、前記陰極室へ導入される溶離液のpHを測定し、当該pH測定結果に応じて、前記陰極室を通流する溶離液のpHを調整することを特徴とする。 Furthermore, in the chemical decontamination system of the present invention, system water containing a chemical decontaminant is passed through piping or equipment to be chemically decontaminated, and metal ions and / or radioactive substances contained in the system water after the water has passed. A chemical decontamination apparatus having a cation exchange resin tower for capturing nuclides, an eluent tank for containing a mixture of hydrazine and at least one of formic acid, glycolic acid and malonic acid as an eluent, and a cation An electrodeposition recovery apparatus having an electrolytic cell separated by a replacement membrane into a cathode chamber in which a cathode is disposed and an anode chamber in which an anode is disposed; and the eluent that captures the metal ions and / or radionuclides. And an elution recovery device having an eluent recovery tank for recovering an eluent containing the metal ions and / or radionuclides flowing out from the cation exchange resin tower and flowing out from the cation exchange resin tower. The recovery device introduces the eluent in the eluent recovery tank into the cathode chamber and introduces an electrolyte into the anode chamber, energizes the anode and the cathode, and applies the metal ions or radionuclides to the cathode surface. The pH of the eluent introduced into the cathode chamber is measured, and the pH of the eluent flowing through the cathode chamber is adjusted according to the pH measurement result.
本発明によれば、陽イオン交換樹脂(陽イオン交換樹脂塔)に吸着された金属イオン及び/又は放射性核種を高電流利用率にて電析回収することが可能となると共に、金属イオン及び/又は放射性核種の電析による回収率を向上できる。
また、金属イオン及び/又は放射性核種を電析回収することにより、陽イオン交換樹脂塔が再生されるため、陽イオン交換樹脂塔を再利用することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, metal ions and / or radionuclides adsorbed on a cation exchange resin (cation exchange resin tower) can be electrodeposited and recovered at a high current utilization rate. Alternatively, the recovery rate by radionuclide electrodeposition can be improved.
Moreover, since the cation exchange resin tower is regenerated by electrodepositing and recovering metal ions and / or radionuclides, the cation exchange resin tower can be reused.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
図1に、本発明の一実施形態に係る化学除染システムの全体構成図を示す。化学除染システム1は、化学除染装置2及び溶離回収装置3より構成される。化学除染装置2は、配管又は配管に接続される弁あるいはポンプ等の機器を含む化学除染対象20、弁17、ポンプ4、加熱器27、冷却器28、弁16、サージタンク24、ポンプ5及び弁11は、配管40により接続され、1つの閉ループを形成可能に構成される。配管40を流れる溶液は、ポンプ4により加熱器27、冷却器28、弁16、サージタンク24の順で流れ、ポンプ5により、弁11、化学除染対象20、弁17、ポンプ4の順に流れる。
弁16を挟み、冷却器28の下流とサージタンク24の上流を配管42で接続し、配管42に弁14、混合樹脂塔22、弁12が設置されている。混合樹脂塔22には、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を、1:1又は1:2の割合で混合したイオン交換樹脂が充填されている。更に、冷却器28の下流とサージタンク24の上流を配管43で接続し、配管43に弁15、陽イオン交換樹脂塔21、弁13が設置されている。陽イオン交換樹脂塔21には、陽イオン交換樹脂が充填されている。すなわち、化学除染対象20、配管40、弁17、加熱器27、冷却器28、弁16、サージタンク24、ポンプ5及び弁11にて、形成される1つの閉ループに対し、冷却器28及びサージタンク24との間に、陽イオン交換樹脂塔21及び混合樹脂塔22が弁12〜15を介して並列に接続可能な構成としている。
In FIG. 1, the whole block diagram of the chemical decontamination system which concerns on one Embodiment of this invention is shown. The
The
ポンプ5の下流と弁11の上流の配管40に一端が接続され、弁33、触媒塔26、弁18を介して他端が配管40に接続される配管44が敷設されている。触媒塔26には、過酸化水素と有機酸との化学反応を促進する触媒、例えば0.5%Ru担持活性炭が充填されている。なお、触媒塔26に替えて紫外線照射装置を設置する構成としても良い。弁33の下流且つ触媒塔26の上流側の配管44には、ポンプ7、弁19、過酸化水素タンク25が設置されている。ポンプ5の下流と弁11の間の配管40には、配管40より分岐する配管41が敷設され、ポンプ6、弁10及び化学除染剤タンク23が配管41により接続される。化学除染剤タンク23には、化学除染のために使用する化学薬品が貯蔵される。複数の化学薬品を使用する場合、その都度、これらポンプ6、弁10及び化学除染剤タンク23を洗浄して使用する。なお、使用する化学薬品の数に応じて、複数の、配管41、ポンプ6、弁10及び化学除染剤タンク23を、配管40に並列に接続する構成としても良い。サージタンク24には給排水管50が設けられ、給排水管50に弁34が設置されている。
A
溶離回収装置3は、陽イオン交換樹脂塔21の下流と弁13の間の配管43に一端が接続される配管46により接続される弁36、ポンプ8、弁35及び溶離液タンク32を備える。また、溶離回収装置3は、陽イオン交換樹脂塔21の上流と弁15の間の配管43に一端が接続される配管45により接続される弁37及び溶離液回収タンク31を備える。溶離液回収タンク31の下流に、ポンプ9及び電析回収装置30が設置され、電析回収装置30は、配管48によりポンプ9を介して溶離液回収タンク31に接続される。また、電析回収装置30の下流側は、配管49により溶離液回収タンク31に接続される。溶離液回収タンク31には排水管51が設けられ、排水管51に弁38が設置されている。
The
次に、溶離回収装置3を構成する溶離液タンク32より弁35、ポンプ8、弁36を介して陽イオン交換樹脂21に供給される溶離液について説明する。図2は、陽イオン交換樹脂に吸着された鉄イオンをギ酸ヒドラジン混合溶液に溶離する場合のギ酸濃度と鉄イオン溶離率との関係図である。試験条件として、鉄イオンの吸着容量が総吸着容量の約80%となるように硫酸鉄(FeSO4)水溶液を通水して、鉄イオンを吸着させた陽イオン交換樹脂を使用した。溶離液として、ヒドラジンによりpHを4.7に調整したギ酸とヒドラジンの混合液(以下、ギ酸ヒドラジン混合液と称する)400mLを用意し、陽イオン交換樹脂200mLに400mL/hで通水し、鉄イオンを溶離した。更に、純水100mLを通水して、陽イオン交換樹脂中のギ酸ヒドラジン溶液を溶出させた。温度は室温(25℃±5℃)である。
この時の結果を表1に示す。表1では、ギ酸濃度M(mol/L)毎の、Feイオン吸着量(g)、Feイオン溶離量(g)及びFeイオン溶離率(%)を示している。
Next, the eluent supplied to the
The results at this time are shown in Table 1. Table 1 shows the Fe ion adsorption amount (g), Fe ion elution amount (g), and Fe ion elution rate (%) for each formic acid concentration M (mol / L).
ここで、Feイオン溶離量(g)の測定及びFeイオン溶離率(%)の算定について説明する。図3に、図2に示す鉄イオン溶離率を求めるための工程説明図を示す。図3の左図に示すように、先ず、ヒドラジンによりpH4.7に調整したギ酸ヒドラジン混合液を溶離液としてV1mL用意し、配管46を介し陽イオン交換樹脂塔21へ通水する。陽イオン交換樹脂塔21に吸着されたFeイオンが溶離液中に溶離された溶離液を、配管45を介して溶離液回収タンク31に回収する。溶離液回収タンク31内に回収された溶離液中のFeイオン濃度C1を測定し、溶離液の液量V1よりFeイオン溶離量をC1・V1にて求める。
次に、図3の右図に示すように、水と3.5重量%HClを1:1の容量比で混合したHCl水溶液(塩酸)をV2mL用意し、配管46を介し陽イオン交換樹脂塔21へ通水する。これにより、先に溶離液により溶離されず陽イオン交換樹脂塔21に残存するFeイオンを溶離し、HCl水溶液と共に、配管45を介して溶離液回収タンク31に回収する。溶離液回収タンク31内に回収されたHCl水溶液中のFeイオン濃度C2を測定し、HCl水溶液の液量V2よりFeイオンの残存量をC2・V2にて求める。
Here, measurement of Fe ion elution amount (g) and calculation of Fe ion elution rate (%) will be described. FIG. 3 shows a process explanatory diagram for obtaining the iron ion elution rate shown in FIG. As shown in the left diagram of FIG. 3, first, V 1 mL of a hydrazine formate mixed solution adjusted to pH 4.7 with hydrazine is prepared as an eluent, and water is passed through the
Next, as shown in the right figure of FIG. 3, V 2 mL of an aqueous HCl solution (hydrochloric acid) in which water and 3.5 wt% HCl are mixed at a volume ratio of 1: 1 is prepared. Water is passed to the
表1におけるFeイオン吸着量は(C1・V1+C2・V2)として得られ、Feイオン溶離量はC1・V1として得られる。また、Feイオン溶離率(%)は次式(1)にて求められる。
Feイオン溶離率=(C1・V1)/(C1・V1+C2・V2)×100・・・(1)
図2は、横軸にギ酸ヒドラジン混合液中のギ酸濃度(M:mol/L)、縦軸に鉄イオン溶離率(%)をとり、表1に示す結果をプロットしたものである。図2より、ギ酸濃度を1mol/L以上にすると鉄イオンを90%以上溶離できることが分かった。更に、ギ酸濃度を1mol/L以上にしても鉄イオンの溶離率は同程度であることが分かった。
The adsorption amount of Fe ions in Table 1 is obtained as (C 1 · V 1 + C 2 · V 2 ), and the elution amount of Fe ions is obtained as C 1 · V 1 . Further, the Fe ion elution rate (%) is obtained by the following equation (1).
Fe ion elution rate = (C 1 · V 1 ) / (C 1 · V 1 + C 2 · V 2 ) × 100 (1)
FIG. 2 is a plot of the results shown in Table 1, with the horizontal axis representing the formic acid concentration (M: mol / L) in the formic acid hydrazine mixture and the vertical axis representing the iron ion elution rate (%). From FIG. 2, it was found that 90% or more of iron ions can be eluted when the formic acid concentration is 1 mol / L or more. Furthermore, it was found that the elution rate of iron ions was comparable even when the formic acid concentration was 1 mol / L or more.
ギ酸ヒドラジン混合液を使用する場合、鉄イオンはヒドラジンイオン(N2H5 +)により溶離される。陽イオン交換樹脂塔21に吸着された陽イオンは、別の陽イオンと置き換わることにより溶離される。ギ酸(HCOOH)の解離は次式(2)で生じ、次式(2)の平衡定数が2.88×10−4であるため、仮にギ酸1mol/Lとしても陽イオンである水素イオン(H+)の濃度は0.02mol/Lである。
HCOOH = H+ + HCOO−・・・(2)
一方、ヒドラジン(N2H4)の解離は次式(3)で生じ、次式(3)の平衡定数が1.07×10−6であるため、ヒドラジン1mol/Lに対して陽イオンであるヒドラジンイオン(N2H5 +)の濃度は0.001mol/Lである。陽イオン濃度を高くするためには、ギ酸、あるいはヒドラジン濃度を高くする必要があるが、濃度を高くすると、無害化のために使用済みの溶離液を過酸化水素と反応させて、窒素、二酸化炭素、水に分解する溶離液分解工程の処理時間がかかる。あるいは、設備規模が大きくなるため好ましくない。
少ないギ酸、ヒドラジン濃度で陽イオン濃度を高めるためには、ギ酸とヒドラジンを混合して化学反応(次式(3))により陽イオンであるヒドラジンイオンの濃度を高くすれば良い。
HCOOH + N2H4 = N2H5 + + HCOO−・・・(3)
図4に、1mol/Lのギ酸にヒドラジンを添加した場合の、ヒドラジン濃度と、陽イオン濃度及びpHとの関係図を示す。ギ酸濃度1mol/L一定として、ヒドラジン濃度を0.0から1.5mol/Lまで増加させた場合の陽イオン濃度の計算結果を示す。なお、ここでの陽イオン濃度は、水素イオン(H+)濃度とヒドラジンイオン(N2H5 +)濃度の総和である。図4において、実線は、ヒドラジン濃度と陽イオン濃度との関係を示し、矢印は参照すべき縦軸が陽イオン濃度(mol/L)であることを示す。また、点線は、ヒドラジン濃度とpHとの関係を示し、矢印は参照すべき縦軸がpHであることを示す。
例えば、ギ酸が1mol/L、ヒドラジン濃度が0.95mol/L(pHが4.8)となるようにギ酸とヒドラジンを混合すると水素イオンとヒドラジンイオンの総和で0.95mol/Lの陽イオンを生成することができる。すなわち、ギ酸やヒドラジンを各々単独で1mol/Lとする場合よりも50倍以上の陽イオン濃度とすることができる。従って、鉄イオンの溶離に使用されるヒドラジンイオン(N2H5 +)濃度を高くするためには、pHを高くする必要がある。よって、pHは4以上とすることが望ましい。本試験ではpH4.7に調整したが、pHは4〜5の範囲に調整することが好適である。水素イオン濃度を低減する観点からpHを中性付近にすることが好ましいがpHを6より大きくすると溶離した鉄イオンが陽イオン交換樹脂中で鉄酸化物として析出するため、溶離が困難となる。また図4に示されるように、pHが5を超えると少ないヒドラジン濃度でpHが大きく変化する(急激に上昇する)ためギ酸ヒドラジン混合溶液のpHを調整することが困難である。従って、pHは5以下とすることが望ましい。
When using a hydrazine formate mixture, iron ions are eluted by hydrazine ions (N 2 H 5 + ). The cation adsorbed on the cation
HCOOH = H + + HCOO − (2)
On the other hand, dissociation of hydrazine (N 2 H 4 ) occurs in the following formula (3), and since the equilibrium constant of the following formula (3) is 1.07 × 10 −6, it is a cation with respect to 1 mol / L of hydrazine. The concentration of a certain hydrazine ion (N 2 H 5 + ) is 0.001 mol / L. In order to increase the cation concentration, it is necessary to increase the concentration of formic acid or hydrazine. However, if the concentration is increased, the spent eluent reacts with hydrogen peroxide for detoxification, and nitrogen, dioxide The eluent decomposition process that decomposes into carbon and water takes time. Alternatively, it is not preferable because the equipment scale becomes large.
In order to increase the cation concentration with a small concentration of formic acid and hydrazine, it is only necessary to increase the concentration of hydrazine ions, which are cations, by mixing formic acid and hydrazine and by chemical reaction (the following formula (3)).
HCOOH + N 2 H 4 = N 2 H 5 + + HCOO − (3)
FIG. 4 shows the relationship between the hydrazine concentration, the cation concentration and the pH when hydrazine is added to 1 mol / L formic acid. The calculation result of the cation concentration when the formic acid concentration is constant at 1 mol / L and the hydrazine concentration is increased from 0.0 to 1.5 mol / L is shown. The cation concentration here is the sum of the hydrogen ion (H + ) concentration and the hydrazine ion (N 2 H 5 + ) concentration. In FIG. 4, the solid line indicates the relationship between the hydrazine concentration and the cation concentration, and the arrow indicates that the vertical axis to be referred to is the cation concentration (mol / L). A dotted line indicates the relationship between hydrazine concentration and pH, and an arrow indicates that the vertical axis to be referred to is pH.
For example, when formic acid and hydrazine are mixed so that formic acid is 1 mol / L and hydrazine concentration is 0.95 mol / L (pH is 4.8), a total of 0.95 mol / L cation is obtained as a sum of hydrogen ions and hydrazine ions. Can be generated. That is, the cation concentration can be 50 times or more than when formic acid and hydrazine are each independently 1 mol / L. Therefore, in order to increase the hydrazine ion (N 2 H 5 + ) concentration used for elution of iron ions, it is necessary to increase the pH. Therefore, the pH is desirably 4 or more. In this test, the pH was adjusted to 4.7, but the pH is preferably adjusted to a range of 4 to 5. From the viewpoint of reducing the hydrogen ion concentration, it is preferable to make the pH near neutral. However, if the pH is higher than 6, the eluted iron ions are precipitated as iron oxide in the cation exchange resin, so that the elution becomes difficult. Further, as shown in FIG. 4, when the pH exceeds 5, the pH greatly changes (raises rapidly) at a low hydrazine concentration, and it is difficult to adjust the pH of the formic acid hydrazine mixed solution. Accordingly, the pH is desirably 5 or less.
図5に、陽イオン交換樹脂に吸着されたFeイオンをギ酸ヒドラジン混合液に溶離する場合の混合液のpHとFeイオン溶離率との関係図を示す。
試験条件として、ギ酸の濃度2mol/L一定とし、ヒドラジンに添加したギ酸ヒドラジン混合液240mLを溶離液として使用した。この溶離液を、陽イオン交換樹脂20mLに40mL/hで通水した。陽イオン交換樹脂の交換容量(吸着容量)は、0.46meq/mL−Resinである。ここで、meq/mL−Resinとは、陽イオン交換樹脂1mLで何ミリ当量のイオンを交換できるかを示す単位である。温度は室温(25℃±5℃)である。また、pHを3.7〜7.8まで変化させた。
この時の結果を表2に示す。表2では、pH毎の、Feイオン吸着量(mg)、Feイオン溶離量(mg)及びFeイオン溶離率(%)を示している。
FIG. 5 shows the relationship between the pH of the mixed solution and the Fe ion elution rate when Fe ions adsorbed on the cation exchange resin are eluted into the hydrazine formate mixture.
As test conditions, the concentration of formic acid was kept constant at 2 mol / L, and 240 ml of a formic acid hydrazine mixed solution added to hydrazine was used as an eluent. This eluent was passed through 20 mL of cation exchange resin at 40 mL / h. The exchange capacity (adsorption capacity) of the cation exchange resin is 0.46 meq / mL-Resin. Here, meq / mL-Resin is a unit indicating how many milliequivalents of ions can be exchanged with 1 mL of cation exchange resin. The temperature is room temperature (25 ° C. ± 5 ° C.). Further, the pH was changed from 3.7 to 7.8.
The results at this time are shown in Table 2. Table 2 shows the Fe ion adsorption amount (mg), Fe ion elution amount (mg), and Fe ion elution rate (%) for each pH.
ここで、Feイオン吸着量(mg)、Feイオン溶離量(mg)及びFeイオン溶離率(%)の算定については、上述の図3と同様である。
図5に示すように、pHを3.7〜7.8間で変化させた場合、pHが4〜5の範囲でFeイオン溶離率が95%以上となり溶離に好適であることが実験からも確認された。
Here, the calculation of the Fe ion adsorption amount (mg), the Fe ion elution amount (mg), and the Fe ion elution rate (%) is the same as in FIG.
As shown in FIG. 5, when the pH is changed between 3.7 and 7.8, the Fe ion elution rate is 95% or more in the pH range of 4 to 5, and it is suitable for the elution. confirmed.
続いて、図6に、図1に示す溶離回収装置を構成する電析回収装置の概略構成図を示し、図7に、図6に示す電析回収装置により回収される溶離液中の鉄イオン濃度の経時変化を示す。図6に示すように、溶離した鉄イオンを電極表面に回収するための電析回収装置30は、電解槽300が陽イオン交換膜301により間仕切り(隔離)され、間仕切り(隔離)された各々の領域、すなわち、陰極室304内に陰極302が、また、陽極室305内に陽極303が設置されている。陰極302は導線308を介して、また、陽極303は導線309を介して直流電源310に接続されている。
陰極302が設置された陰極室304には配管48が接続され、配管48には溶離液回収タンク31、ポンプ9が接続されている。溶離液回収タンク31内に、陽イオン交換樹脂塔21を通水後に回収された溶離液は、ポンプ9により電解槽300の下部から陰極室304に通水され、陰極室304の上部から抜き出され、配管49を介して再び溶離液回収タンク31へと還流する。一方、陽極303が設置された陽極室305には配管311が接続され、配管311には電解液タンク306、ポンプ307が接続されている。電解液タンク306内の電解液は、ポンプ307により電解槽300の下部から陽極室305に通水され、陽極室305の上部から抜き出され、再び電解液タンク306へと還流する。溶離液回収タンク31及び電解液タンク306には各々ガス放出口(図示せず)がタンク上部に設置されている。
また、図6に示すように、ポンプ313及びpH調整剤タンク314が、配管312により溶離液回収タンク31に接続されている。溶離液回収タンク31には、陽イオン交換樹脂塔21を通水後に回収された溶離液に、電極部が浸漬するようpH計315が設置されている。このpH計315により測定される回収された溶離液のpH測定値に基づき、制御部316は、ポンプン313の吐出圧等を制御し、pH調整剤タンク314に収容されるpH調整剤を、配管312を介して溶離液回収タンク31へ添加し回収された溶離液のpHを調整する。ここで、pH調整剤タンク314に収容されるpH調整剤として、ヒドラジンが用いられる。また、ポンプ313によるpH調整剤を溶離液回収タンク31への添加については後述する。
Next, FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of the electrodeposition recovery device constituting the elution recovery device shown in FIG. 1, and FIG. 7 shows iron ions in the eluent recovered by the electrodeposition recovery device shown in FIG. The change with time of concentration is shown. As shown in FIG. 6, the
A
Further, as shown in FIG. 6, the
なお、図6では、図1に示す溶離液回収タンク31に弁38を介して接続される排水管51、及び、弁37を介して溶離液回収タンク31に接続される配管45については、図示を省略している。また、図6では、pH計315を溶離液回収タンク31内に設置する場合を示すがこれに限られるものではない。例えば、pH計315を、ポンプ9を介して溶離液回収タンク31と電解槽300の陰極室304とを接続する配管48のうち、溶離液回収タンク31とポンプ9との間に設置する構成としても良い。また、pH計315を配管48のうち、ポンプ9と陰極室304との間に設置する構成としても良い。
In FIG. 6, a
試験条件として、図6に示す電析回収装置30の溶離液回収タンク31に、鉄イオンを溶離した溶離液(Feイオン濃度:7.3g/L)を1L充填し、電解液タンク306にギ酸1mol/Lを1L充填した。陰極302として、ステンレス製鋼板の電極(10cm×10cm)を使用し、陽極303として、白金を蒸着させたチタン製鋼板の電極(10cm×10cm)を使用した。直流電源310により一定電流(9A)を通電し、鉄イオンを溶離した溶離液を適宜採水して、鉄イオンを溶離した溶離液中の鉄イオン濃度の経時変化を分析した。なお、陰極室304及び陽極室305の体積は250mLとし、陰極室304に170mL/minの溶離液を通水し、陽極室305に170mL/minの電解液を通水した。また、ポンプ313によるpH調整剤タンク314から溶離液回収タンク31へのpH調整剤(ヒドラジン)の添加は行わなかった。
この時の結果を表3に示す。表3では、通電時間(h)毎の溶離液中におけるFeイオン濃度を溶離液中鉄濃度(g/L)として示している。通電時間は0.0〜5.9hとし、通電時間2.7hの時点で、一度、電析回収装置30を停止し、陰極302を別の新たなステンレス製電極に交換した。
As test conditions, the
The results at this time are shown in Table 3. In Table 3, the Fe ion concentration in the eluent for each energization time (h) is shown as the iron concentration (g / L) in the eluent. The energization time was set to 0.0 to 5.9 h, and when the energization time was 2.7 h, the
表3及び図7に示すように、5.9hの通電で、鉄イオン濃度が0.57g/Lまで低下した。すなわち90%以上の鉄イオンを回収できた。 As shown in Table 3 and FIG. 7, the iron ion concentration decreased to 0.57 g / L with 5.9 hours of energization. That is, 90% or more of iron ions could be recovered.
電流利用率は、回収した鉄量を、電気量が全て鉄回収に利用された場合の鉄量で除した値の百分率で定義する。通電時間5.9hでの電流利用率は12%と計算される。ここで、回収した鉄量は次式(4)により求められ、通電量から計算される鉄量は次式(5)により求められる。
(回収した鉄量:mol)={(初期値:7.3g/L)−(終了値:0.57g/L)}×(溶離液量:1L)÷55.847g/mol×1L = 0.12mol・・・(4)
(電気量が全て鉄回収に利用された場合の鉄量:mol)=(電流値:9C/s)×(通電時間:6h)×(単位換算:3600s/h)÷(鉄の価数:2)÷(ファラデー定数:96500C/mol)=1.0mol・・・(5)
ここで、式(4)における55.847g/molは、Feの原子量であり、式(5)においては、通電時間5.9hを6hとして計算した。
The current utilization rate is defined as a percentage of a value obtained by dividing the amount of recovered iron by the amount of iron when all the amount of electricity is used for iron recovery. The current utilization rate at energization time 5.9h is calculated as 12%. Here, the recovered iron amount is obtained by the following equation (4), and the iron amount calculated from the energization amount is obtained by the following equation (5).
(Recovered iron amount: mol) = {(initial value: 7.3 g / L) − (end value: 0.57 g / L)} × (eluent amount: 1 L) ÷ 55.847 g / mol × 1 L = 0 .12 mol (4)
(The amount of iron when the amount of electricity is all used for iron recovery: mol) = (current value: 9 C / s) × (energization time: 6 h) × (unit conversion: 3600 s / h) ÷ (valence of iron: 2) ÷ (Faraday constant: 96500 C / mol) = 1.0 mol (5)
Here, 55.847 g / mol in the formula (4) is the atomic weight of Fe, and in the formula (5), the energization time of 5.9 h was calculated as 6 h.
鉄イオン濃度が0.96g/L以下となる通電時間4.6hから5.9hまでのデータを用いて電流利用率を計算すると3.1%と計算される。化学除染中の除染液中の鉄イオン濃度は0.01〜0.1g/L程度であるので、直接、化学除染中の除染液中から鉄イオンを回収する従来手法に比べ、本実施形態によれば、数倍電流効率を向上させることができる。すなわち、従来手法では、Feイオン濃度が低いため、通電時間を長くする必要があり、電流利用率は低下する。 When the current utilization factor is calculated using data from an energization time of 4.6 h to 5.9 h when the iron ion concentration is 0.96 g / L or less, it is calculated to be 3.1%. Since the iron ion concentration in the decontamination liquid during chemical decontamination is about 0.01 to 0.1 g / L, compared to the conventional method of directly recovering iron ions from the decontamination liquid during chemical decontamination, According to the present embodiment, the current efficiency can be improved several times. That is, in the conventional method, since the Fe ion concentration is low, it is necessary to lengthen the energization time, and the current utilization rate decreases.
本実施形態では、図6に示すように、電解槽300を、陽イオン交換膜301により陰極室304及び陽極室305に隔離する構造とした。比較のため、電解槽300に陽イオン交換膜301を設置することなく、陽極及び陰極を設置し通電した。この場合、鉄イオンを溶離した溶離液は茶褐色、黒色と変化し、鉄イオンの電極での回収が阻害された。この原因は、次式(6)及び(7)に示すように、陽極の表面で2価の鉄イオンが3価に酸化され、2価の鉄イオンとの反応により酸化鉄が生成したためと推定される。
Fe2+ = Fe3+ + e−・・・(6)
Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O = Fe3O4 + 8H+・・・(7)
従って、鉄イオンを溶離した溶離液が、陽極303と接触せぬよう陽イオン交換膜301を設置することが重要となる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
Fe 2+ = Fe 3+ + e − (6)
Fe 2+ + 2Fe 3+ + 4H 2 O = Fe 3
Therefore, it is important to install the
次に、本実施形態における第3の実験結果を、図8を用いて以下に説明する。上述の表3及び図7を用いて説明した第2の実験と同様に、図6に示す電析回収装置30を用いた。図6に示す電析回収装置30の溶離液回収タンク31に、5gの鉄を含む硫酸鉄と硫酸によりpHを0.1から3.5に調整した鉄イオン溶液(鉄イオン濃度:10g/L)0.5L充填し、電解液タンク306に1mol/Lのギ酸1mol/Lを1L充填した。陰極302として、ステンレス製鋼板の電極(10cm×10cm)を使用し、陽極303には白金を蒸着させたチタン製鋼板の電極(10cm×10cm)を使用した。直流電源310により一定電流(6A)を1時間通電し、通電後の鉄イオン溶液中の鉄イオン濃度を分析した。第2の実験と同様に、ポンプ313によるpH調整剤タンク314から溶離液回収タンク31へのpH調整剤(ヒドラジン)の添加は行わなかった。この時の結果を図8に示す。図8では、縦軸を鉄イオン除去率(%)とし、横軸を鉄イオン溶液のpHとし、その関係を示している。縦軸である鉄イオン除去率(%)は、次式(8)により計算した。
R=(A0−A1)/A0×100・・・(8)
ここで、Rは鉄イオン除去率、A0は鉄イオン溶液中の初期鉄イオン濃度、A1は電着後の鉄イオン溶液中の鉄イオン濃度である。
Next, a third experimental result in the present embodiment will be described below with reference to FIG. Similar to the second experiment described with reference to Table 3 and FIG. 7, the
R = (A 0 −A 1 ) / A 0 × 100 (8)
Here, R is the iron ion removal rate, A 0 is the initial iron ion concentration in the iron ion solution, and A 1 is the iron ion concentration in the iron ion solution after electrodeposition.
図8に示すように、pHが0.26になると鉄イオンを電極(陰極302)に付着できなくなることが分かる。pHを1にすると速度は小さいが鉄イオンを電極(陰極302)に付着できることが分かる。更にpHを2以上に制御すると鉄イオンの電極(陰極302)への付着速度が大幅に増加することが分かる。この原因は、pHが低下すると、析出した鉄が酸性液に触れることで次式(9)により鉄イオンとして溶解するためと考えられる。
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑・・・(9)
本実施例形態における上述の第2の実験のように、鉄イオンの陰極302への付着を実施すると鉄イオンを溶離した溶離液のpHの低下が生じる。陰極302表面では次式(10)に示す反応により鉄イオンが鉄として析出する。
Fe2+ + 2e− = Fe・・・(10)
鉄イオンが析出すると、陰極302を流れる液の電気的バランスがとれるように、Fe2+イオン1molに対して2molの割合でH+イオンが、陽極303から陽イオン交換膜301を透過し陰極302側に移動する。従って、陰極302側のH+濃度が高くなり、pHが低下する。
As shown in FIG. 8, it can be seen that iron ions cannot be attached to the electrode (cathode 302) when the pH is 0.26. It can be seen that when the pH is set to 1, iron ions can be attached to the electrode (cathode 302), although the speed is small. Furthermore, it can be seen that when the pH is controlled to 2 or more, the deposition rate of iron ions to the electrode (cathode 302) is greatly increased. This is considered to be because when the pH is lowered, the precipitated iron comes into contact with the acidic liquid and is dissolved as iron ions by the following formula (9).
Fe + 2H + = Fe 2+ + H 2 ↑ (9)
As in the second experiment described above in this embodiment, when the iron ions are attached to the
Fe 2+ + 2e − = Fe (10)
When iron ions are deposited, H + ions permeate from the
従って、鉄イオンを溶離した溶離液(回収された溶離液)のpHを測定し、pHが1以上となるよう回収された溶離液のpHを制御することが好ましく、回収された溶離液のpHが2以上となるよう溶離液のpHを制御することが望ましい。また、陽イオン交換樹脂塔21からの鉄イオンの溶離に用いた溶液、すなわち、溶離液タンク32(図1)に収容される溶離液である、ギ酸とヒドラジンの混合液と同じpHとする。具体的には、pHを5以下にする。これは、回収された溶離液のpHが6より大きくなると、上述のように、回収された溶離液中の鉄イオンが鉄酸化物として析出し、鉄イオンの陰極302への付着が阻害され電析による回収率が低下するためである。また、このように、回収された溶離液のpHを調整することは、鉄イオンの溶離に用いた溶離液、すなわち、溶離液タンク32に収容される溶離液に含まれるヒドラジンを、使用後に過酸化水素等により無害化する観点からも望ましい。具体的には、次式(11)に示す反応によりヒドラジン(N2H4)は、無害化される。
N2H4 + 2H2O2 = N2 + 4H2O・・・(11)
なお、上述した鉄イオン溶液の場合と同様に、コバルトイオン溶液の場合には、上記式(9)及び式(10)に示す反応は、それぞれ、次式(9’)及び(10’)に示す反応となる。
Co + 2H+ = Co2+ + H2↑・・・(9’)
Co2+ + 2e− = Co・・・(10’)
次に、図6に戻り、回収された鉄イオンを含む溶離液のpH調整について説明する。図6に示す制御部316は、図示しないCPU等のプロセッサ、各種プログラムを格納するROM、演算結果を一時的に格納するRAM、及びHDD等の記憶装置から構成される。
Therefore, it is preferable to measure the pH of the eluent from which iron ions have been eluted (recovered eluent) and to control the pH of the recovered eluent so that the pH becomes 1 or more. It is desirable to control the pH of the eluent so that is 2 or more. Further, the pH is the same as the solution used for elution of iron ions from the cation
N 2 H 4 + 2H 2 O 2 = N 2 + 4H 2 O (11)
As in the case of the iron ion solution described above, in the case of the cobalt ion solution, the reactions shown in the above formulas (9) and (10) are expressed by the following formulas (9 ′) and (10 ′), respectively. It becomes the reaction shown.
Co + 2H + = Co 2+ + H 2 ↑ (9 ′)
Co 2+ + 2e − = Co (10 ′)
Next, returning to FIG. 6, the pH adjustment of the eluent containing the recovered iron ions will be described. The
まず、陽イオン交換樹脂塔21を通水後の鉄イオンを含む溶離液は、弁37及び配管45(図1)を介して溶離液回収タンク31に流入する。この溶離液回収タンク31へ流入する段階、及び、その後のポンプ9を介して電解槽300の陰極室304内に流入する時点(通電前)では、鉄イオンを含む溶離液のpHは、溶離液タンク32より陽イオン交換樹脂塔21に通水される時点における溶離液のpHと同一である。その後、直流電源301により陰極302及び陽極303を通電し電析を開始すると、電析時間(通電時間)に応じて、電解液であるギ酸が循環する陽極室305より陽イオン交換膜301を透過し、H+イオンが陰極室304側へと移動する。Fe2+を陰極302に析出させるため、上述のようにFe2+の2倍の量のH+が消費され、陰極室304及び溶離液回収タンク31を還流する鉄イオンを含む溶離液(回収された溶離液)のpHは電析時間に応じて低下する。
First, the eluent containing iron ions after passing through the cation
そこで、制御部316は、pH計315により測定される電析開始後の鉄イオンを含む溶離液のpH測定値を所定周期で取り込み、鉄イオンを含む溶離液のpHがpH1からpH5の範囲となるよう、ポンプ313へ起動指令を送信し、pH調整剤タンク314より配管312を介して溶離液回収タンク31へpH調整剤であるヒドラジン(N2H4)を添加(注入)する。ここで、上述の第2の実験結果を基に、鉄イオンを含む溶離液のpHを変化させても溶離液中の鉄イオンの陰極302への付着速度が一定であるとの条件で、pH調整剤であるヒドラジン(N2H4)の添加による鉄イオンを含む溶離液のpHの時間変化を求めた結果を図9に示す。ここで、溶離回収装置3の溶離液回収タンク31に、鉄イオンを溶離した溶離液(Feイオン濃度:7.3g/L)を1L充填し、電解液タンク306にギ酸1mol/Lを1L充填した。陰極302として、ステンレス製鋼板の電極(10cm×10cm)を使用し、陽極303として、白金を蒸着させたチタン製鋼板の電極(10cm×10cm)を使用した。図9は、縦軸を、鉄イオンを含む溶離液のpH、横軸を、試験時間である電析時間(通電時間)(h)とし、pH調整剤であるヒドラジン(N2H4)を断続的に添加した時の時間変化を示す。図9に示すように、電析開始後、鉄イオンを含む溶離液のpHは時間の経過と共に低下する。鉄イオンを含む溶離液のpHがpH1に達する前の時点、例えば、pH1.20となった時点で、0.1mol/Lのヒドラジン(N2H4)を添加すると、所定時間経過後(pHが1まで低下)に鉄イオンを含む溶離液のpHは急激に上昇しpH4.5を超える。そこから、転じてpH5に達する前(pH4.7)よりpH2.5付近まで一旦急激にpHは低下し、その後pHは緩やかに低下する。再びpH1に達する前の時点、例えば、pH1.20となった時点で、0.1mol/Lのヒドラジン(N2H4)を添加すると、上述と同様の変化が得られた。
従って、制御部316は、図示しない記憶装置に予め設定された下限値(例えば、pH1.20等)を格納し、所定周期でpH計315より得られる鉄イオンを含む溶離液のpH測定値と予め設定された下限値を比較する。比較の結果、鉄イオンを含む溶離液のpH測定値以下の場合、制御部316は、ポンプ313に起動指令を送信し、pH調整剤タンク314から配管312を介して溶離液回収タンク31へpH調整剤であるヒドラジン(N2H4)を添加し、電析期間における鉄イオンを含む溶離液のpHがpH1以上pH5以下の範囲内となるようpHを調整する。なお、上記下限値の設定は、予め実験により求めた値を用いれば良い。このように、制御部316は、pH計315から得られる鉄イオンを含む溶離液のpH測定値を所定周期で取得し、取得されたpH測定値に基づきフィードバック制御する。
Therefore, the
Accordingly, the
次に、制御部316が上述のフィードバック制御に替えて、予め図示しない記憶装置に格納される、通電時間(電析時間)毎に、所望のpHに制御するために必要となるヒドラジン(N2H4)添加量との関係を用いて、鉄イオンを含む溶離液のpHを調整する構成について説明する。表4は、通電時間(電析時間(h))毎の、溶離液中の鉄イオン濃度、pH1、pH2、pH3、pH4、及びpH4.7に制御するために必要となるヒドラジン(N2H4)添加量との関係を示している。表4に示す関係は、予め、上述の第2の実験条件と同様とし、pH調整剤であるヒドラジン(N2H4)の添加量を変えて、通電時間(電析時間)毎に、鉄イオンを含む溶離液のpHをpH計315により測定し、測定されたpHが、それぞれ、pH1、pH2、pH3、pH4、及びpH4.7であったときのヒドラジン(N2H4)添加量を図示しない記憶装置に格納することにより得られる。ここで、上述の第2の実験条件とは、溶離回収装置3の溶離液回収タンク31に、鉄イオンを溶離した溶離液(Feイオン濃度:7.3g/L)を1L充填し、電解液タンク306にギ酸1mol/Lを1L充填し、陰極302として、ステンレス製鋼板の電極(10cm×10cm)を使用し、陽極303として、白金を蒸着させたチタン製鋼板の電極(10cm×10cm)を使用したことである。
Next, the
制御部316は、図示しない記憶装置に表4に示す関係を、例えば、テーブルとして格納する。電析開始後、制御部316は、pH計315から得られる鉄イオンを含む溶離液のpH測定値を所定周期で取得し、図示しない記憶装置に格納されるテーブルを参照する。その後、制御部316は、取得されたpH測定値の測定時刻、すなわち、表4中の通電時間(h)における所望のpHに制御するために必要となるヒドラジン(N2H4)添加量を抽出する。制御部316は、抽出されたヒドラジン(N2H4)添加量となるよう、ポンプ313へ起動指令及び吐出圧等の操作量を出力し、pH調整剤タンク314より、pH調整剤であるヒドラジン(N2H4)を溶離液回収タンク315へ配管312を介して添加する。
The
なお、図6に示す本実施形態では、配管312を介してpH調整剤を溶離液回収タンク31へ添加する構成としたが、これに限られるものではない。配管312の一方端(pH調整剤タンク314に接続される端部とは反対側の端部)を、溶離液回収タンク31と電解槽300の陰極室304とを接続する配管48のうち、溶離液回収タンク31とポンプ9との間で合流させる構成としても良い。また、配管312の一方端を配管48のうち、ポンプ9と陰極室304との間で合流させる構成としても良い。更には、回収された溶離液のpH調整効果が多少低減するものの、配管312の一方端を、電解槽300の陰極室304に下方より接続する構成としても良い。
また、上述の実施形態では、制御部316により、鉄イオンを含む溶離液(回収された溶離液)へのpH調整剤の添加を制御する構成としたが、これに限られるものではない。場合によっては、pH計315により得られる回収された溶離液のpH測定値を図示しない表示部に表示し、表示されるpH測定値をオペレータが判断し、ポンプ313を起動することで、pH調整剤タンク314より配管312を介して溶離液回収タンク31へpH調整剤を添加する構成としても良い。
また、pH計315により得られる回収された溶離液のpH測定値に加え、上述の表4に示した、通電時間(電析時間(h))毎の、溶離液中の鉄イオン濃度、pH1、pH2、pH3、pH4、及びpH4.7に制御するために必要となるpH調整剤の添加量との関係を、図示しない表示部に表示する構成としても良い。この場合、オペレータは、表示されるpH測定値に加え、所望のpHに調整するためのpH調整剤の添加量を参照することが可能となり、より適切にポンプ313を起動することが可能となる。
In the present embodiment shown in FIG. 6, the pH adjusting agent is added to the
In the above-described embodiment, the
Further, in addition to the measured pH value of the recovered eluent obtained by the
なお、陰極302として、ステンレス製鋼板を用いる場合を説明したが、これに替えてステンレス製のメッシュ電極を用いても良い。
なお、本実施形態では、溶離液としてギ酸とヒドラジンの混合液としたが、これに限らず、グリコール酸とヒドランジンの混合液又はマロン酸とヒドラジンとの混合液でとしても良い。また、少なくともギ酸、グリコール酸及びマロン酸のうち何れか1つとヒドラジンとの混合液でも良い。すなわち、例えば、ギ酸及びグリコール酸を所定の濃度で混合しヒドラジンを添加し混合液としても良く、また、ギ酸及びマロン酸を所定の濃度で混合した後、ヒドラジンを添加し混合液としても良い。
また、陽イオン交換樹脂塔21より溶離する金属イオンとしてFeイオンを例に説明したが、これに限られない。例えば、陽イオンとして、Co,Ni等としても良い。
本実施形態によれば、上述のとおり、陽イオン交換樹脂(陽イオン交換樹脂塔)に吸着された金属イオン及び/又は放射性核種を高電流利用率にて回収することが可能となると共に、金属イオン及び/又は放射性核種の電析による回収率を向上することが可能となる。
In addition, although the case where a stainless steel plate was used as the
In the present embodiment, a mixed solution of formic acid and hydrazine is used as the eluent. However, the present invention is not limited to this, and a mixed solution of glycolic acid and hydrazine or a mixed solution of malonic acid and hydrazine may be used. Further, it may be a mixed liquid of at least one of formic acid, glycolic acid and malonic acid and hydrazine. That is, for example, formic acid and glycolic acid may be mixed at a predetermined concentration and hydrazine may be added to form a mixed solution. Alternatively, after mixing formic acid and malonic acid at a predetermined concentration, hydrazine may be added to form a mixed solution.
Moreover, although Fe ion was demonstrated to the example as a metal ion eluted from the cation
According to this embodiment, as described above, the metal ions and / or radionuclides adsorbed on the cation exchange resin (cation exchange resin tower) can be recovered at a high current utilization rate, and the metal The recovery rate by ion deposition of ions and / or radionuclides can be improved.
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例においても、陽イオン交換樹脂塔21より溶離する金属イオンとして、Feイオンを一例とし、また、溶離液としてギ酸とヒドラジンの混合液を用いる場合を例に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following examples, the case where Fe ions are used as an example of metal ions eluted from the cation
図10及び図11に、本発明の一実施例に係る実施例1の化学除染システムの動作説明図を示す。本実施例における、化学除染装置2及び溶離回収装置3よりなる化学除染システム1は、上述の図1に示す構成と同様であり、また、溶離回収装置3を構成する電析回収装置30、回収された溶離液のpHを調整する機構であるpH調整剤タンク及びpH計並びにポンプの構成は、上述の図6に示す構成と同様であるため、以下では説明を省略する。
10 and 11 are diagrams for explaining the operation of the chemical decontamination system according to the first embodiment of the present invention. The
以下では、化学除染対象20である配管や機器が、ステンレス鋼あるいはニッケル基合金である場合における、本実施例の化学除染システム1による化学除染工程を説明する。図10及び図11において、白抜きで表される弁は開状態を、また、黒く塗りつぶされた弁は閉状態を示している。先ず化学除染システム1を動作可能な状態とする準備工程について説明する。
Below, the chemical decontamination process by the
(1)準備工程
まず、図10の上図に示すように、弁10、19、36及び37を閉状態とする。その他の弁は全て開状態とする。この状態でサージタンク24に接続される給排水管50より、イオン交換水を導入する。必要量のイオン交換水導入後、図10の下図に示すように、給排水管50に設置された弁34を閉状態にすると共に、更に弁12、13、14、15、18及び33を閉状態にする。これにより、化学除染対象20、弁17、ポンプ4、加熱器27、冷却器28、弁16、サージタンク24、ポンプ5及び弁11は、これらを接続する配管40により1つの閉ループが形成される。
上記閉ループが形成された状態で、ポンプ4及び5を起動し、化学除染装置2及び化学除染対象20である配管あるいは機器に充填された水(以下、系統水と呼ぶ)を閉ループ内で循環させる。なお、ここで系統水とは、例えば、化学除染剤タンク23より供給される薬剤が添加された後の水も含め、化学除染装置2内に存在する水をいう。
上記閉ループ内を循環する系統水は、加熱器27により所定の温度まで昇温され、その後所定温度を維持するよう制御される。ここで、所定温度は、90±5℃とすることが望ましい。準備工程終了後、酸化除染工程に移行する。
(1) Preparation process
First, as shown in the upper diagram of FIG. 10, the
With the closed loop formed, the
The system water circulating in the closed loop is heated to a predetermined temperature by the
(2)酸化除染工程
酸化除染工程では、図10の下図に示す各弁の開閉状態にて、化学除染剤(酸化除染剤)を化学除染剤タンク23に充填する。酸化除染剤の充填終了後、弁10を開状態とし、ポンプ6を起動する。この時の各弁の開閉状態は、図11に示す状態となる。ポンプ6の起動により、化学除染剤タンク23内に充填された酸化除染剤は、配管41を介して上記閉ループを形成する配管40へ注入される。ここで、酸化除染剤として、過マンガン酸カリウムあるいは過マンガン酸が好適である。閉ループ内を循環する系統水中の過マンガン酸イオン濃度が200〜500mg/Lとなるよう、ポンプ6を介して化学除染剤タンク23より過マンガン酸カリウムや過マンガン酸を配管40へ注入する。
酸化除染剤の注入が完了した後、ポンプ6を停止して弁10を閉状態とする。この時、各弁の開閉状態は図10の下図に示す状態に戻り、そして、ポンプ4及びポンプ5により、2〜6h(時間)酸化除染剤を化学除染対象20である配管あるいは機器(例えば、弁あるいはポンプ)に循環させる。次に、酸化除染剤分解工程に移行する。
(2) Oxidative decontamination process
In the oxidative decontamination step, the chemical
After the injection of the oxidative decontamination agent is completed, the
(3)酸化除染剤分解工程
酸化除染剤分解工程では、図10の下図に示す各弁の開閉状態にて、過マンガン酸イオンをマンガンイオンに還元する化学薬品を化学除染剤タンク23に充填する。過マンガン酸イオンをマンガンイオンに還元する化学薬品として、例えば、シュウ酸が好適である。シュウ酸と過マンガン酸イオンは、次式(12)に示す反応を生じる。
2MnO4 − + 5(COOH)2
= 2Mn2+ + 6OH− + 10CO2 + 2H2O・・・(12)
従って、過マンガン酸イオンの2.5倍モル以上のシュウ酸を準備する。
(3) Oxidative decontamination process
In the oxidative decontamination agent decomposition step, the
2MnO 4 − +5 (COOH) 2
= 2Mn 2+ + 6OH - + 10CO 2 + 2H 2 O ··· (12)
Therefore, oxalic acid having a molar ratio of 2.5 or more permanganate ions is prepared.
弁10を開状態とし、ポンプ6を起動する。この時、各弁の開閉状態は図11に示す状態となる。ポンプ6の起動により、化学除染剤タンク23内に充填された過マンガン酸イオンをマンガンイオンに還元する化学薬品を、配管41を介して配管40へ注入する。
過マンガン酸イオンをマンガンイオンに還元する化学薬品の配管40への注入が完了した後、ポンプ6を停止すると共に弁10を閉状態とする。これにより、各弁の開閉状態は、図10の下図に示す状態となる。その後、サージタンク24内の系統水を作業員による目視にて、過マンガン酸イオンの紫色が透明になったことを確認した後、酸化除染剤分解工程は完了する。酸化除染剤分解工程完了後、次に、還元除染工程へ移行する。
The
After the injection of chemicals for reducing permanganate ions into manganese ions into the
(4)還元除染工程
還元除染工程では、図10の下図に示す各弁の開閉状態から、弁13及び弁15を開状態とし、陽イオン交換樹脂塔21に系統水を循環させる。また、還元除染剤を化学除染剤タンク23に充填する。還元除染剤の充填完了後、弁10を開状態とすると共にポンプ6を起動する。ポンプ6の起動により、化学除染剤タンク23内に充填された還元除染剤は、配管41を介して配管40へ注入される。ここで、還元除染剤として、例えば、シュウ酸又はシュウ酸とヒドラジンの混合溶液が好適である。配管40及び配管43により化学除染対象20及び陽イオン交換樹脂塔21を循環する系統水中のシュウ酸濃度が、2000〜3000mg/Lとなるよう、ポンプ6により化学除染剤タンク23からシュウ酸を配管40へ注入する。また、同様に、系統水中のヒドラジン濃度が400〜600mg/Lとなるよう、ヒドラジンを配管40へ注入する。
還元除染剤の配管40への注入が完了した後、ポンプ6を停止すると共に弁10を閉状態とする。そして、ポンプ4及びポンプ5により、6〜12h化学除染対象20である配管あるいは機器に還元除染剤を循環させる。その後、還元除染剤分解工程へ移行する。
(5)還元除染剤分解工程
還元除染剤分解工程では、過酸化水素タンク25に過酸化水素を充填する。この時、弁19は閉状態にある。また、弁18及び弁33を開状態とし、触媒塔26に系統水を循環させる。
続いて、弁19を開状態とすると共にポンプ7を起動する。ポンプ7の起動により、過酸化水素タンク25内に充填された過酸化水素は、配管44を介し、開状態にある弁33を通流し配管40へ注入される。過酸化水素の注入濃度は、還元除染剤との反応当量の1〜2倍が好適である。還元除染剤がシュウ酸、ヒドラジンの場合は、それぞれ次式(13)、(14)に示すように過酸化水素と反応する。
(COOH)2 + H2O2 = 2CO2 + 2H2O・・・(13)
N2H4 + 2H2O2 = N2 + 4H2O・・・(14)
シュウ酸濃度が3000ppmの場合は、過酸化水素の反応当量は1133ppmであり、ヒドラジン濃度が600ppmの場合は、過酸化水素の反応当量は1275ppmである。なお、還元除染剤の分解に伴い過酸化水素注入濃度を変えても良いし、還元除染剤の初期濃度で計算した過酸化水素濃度で一定のままとしても良い。
式(13)及び式(14)の反応により、シュウ酸濃度及びヒドラジン濃度が、検出限界(10mg/L)に到達した時点で、ポンプ7を停止して、弁10、18及び33を閉状態とする。これにより、過酸化水素タンク25内に充填された過酸化水素の配管40への注入は終了する。還元除染剤分解工程終了後、次に、追加除染の要否判定工程へ移行する。
(4) Reduction decontamination process
In the reduction decontamination step, the
After the injection of the reductive decontamination agent into the
(5) Reductive decontamination process
In the reduction decontaminating agent decomposition step, the
Subsequently, the
(COOH) 2 + H 2 O 2 = 2CO 2 + 2H 2 O (13)
N 2 H 4 + 2H 2 O 2 = N 2 + 4H 2 O (14)
When the oxalic acid concentration is 3000 ppm, the reaction equivalent of hydrogen peroxide is 1133 ppm, and when the hydrazine concentration is 600 ppm, the reaction equivalent of hydrogen peroxide is 1275 ppm. Note that the hydrogen peroxide injection concentration may be changed with the decomposition of the reductive decontaminating agent, or the hydrogen peroxide concentration calculated by the initial concentration of the reducing decontaminating agent may be kept constant.
When the oxalic acid concentration and the hydrazine concentration reach the detection limit (10 mg / L) by the reaction of the equations (13) and (14), the
(6)追加除染の要否判定工程
追加除染の要否判定工程では、化学除染対象20である配管あるいは機器の放射線量が目標値以下になっている場合や、経済的または時間的要求により追加除染できない場合は、浄化工程に移行する。上記以外の場合は、弁13及び弁15を閉状態とし、すなわち、各弁の開閉状態を図10の下図の状態とし、(2)酸化除染工程へ戻り、以降の工程を繰り返す。
(6) Additional decontamination necessity determination process
In the additional decontamination necessity determination process, the purification process is performed when the radiation dose of the piping or equipment that is the target of
(7)浄化工程
浄化工程では、加熱器27での加熱を停止し、冷却器28による冷却を開始する。化学除染対象20、弁17、ポンプ4、加熱器27、冷却器28、弁16、サージタンク24、ポンプ5、弁11、及びこれらを接続する配管40により形成される閉ループ内を循環する系統水の温度が60℃以下となった時点で、弁12及び弁14を開状態とする。これにより、系統水は、配管40及び配管42を介して混合樹脂塔22へ流入し、その後、化学除染対象20へと流れ循環する。サージタンク24で適宜系統水の電気伝導率を測定する。サージタンク24での系統水の電気伝導率が1mS/m以下になるまで浄化(系統水の循環)を続ける。サージタンク24での系統水の電気伝導率が1mS/m以下となった時点で、ポンプ4及びポンプ5を停止して、弁18、33、34を開状態とし、給排水配管50から化学除染装置2内の系統水を排水する。これにより、化学除染工程を終了する。
(7) Purification process
In the purification process, heating by the
次に、化学除染対象20である配管あるいは機器が炭素鋼や低合金鋼である場合における、本実施例の化学除染システム1による化学除染工程を説明する。
Next, the chemical decontamination process by the
(1’)準備工程
まず、図10の上図に示すように、弁10、19、36及び37を閉状態とする。その他の弁は全て開状態とする。この状態でサージタンク24に接続される給排水管50より、イオン交換水を導入する。必要量のイオン交換水導入後、図10の下図に示すように、給排水管50に設置された弁34を閉状態にすると共に、更に弁12、13、14、15、18及び33を閉状態にする。これにより、化学除染対象20、弁17、ポンプ4、加熱器27、冷却器28、弁16、サージタンク24、ポンプ5及び弁11は、これらを接続する配管40により1つの閉ループが形成される。
上記閉ループが形成された状態で、ポンプ4及び5を起動し、化学除染装置2及び化学除染対象20である配管あるいは機器に充填された系統水を閉ループ内で循環させる。上記閉ループ内を循環する系統水は、加熱器27により所定の温度まで昇温され、その後所定温度を維持するよう制御される。ここで、所定温度は、90±5℃とすることが望ましい。準備工程終了後、有機酸除染工程に移行する。
(1 ') Preparation process
First, as shown in the upper diagram of FIG. 10, the
In a state where the closed loop is formed, the
(2’)有機酸除染工程
有機酸除染工程では、図10の下図に示す各弁の開閉状態から、弁13及び弁15を開状態とし、陽イオン交換樹脂塔21に系統水を循環させる。次に、有機酸除染剤を化学除染剤タンク23に充填する。有機酸除染剤の充填完了後、弁10を開状態とし、ポンプ6を起動する。ポンプ6の起動により、化学除染剤タンク23内に充填された有機酸除染剤は、配管41を介して配管40へ注入される。ここで、有機酸除染剤として、マロン酸又はマロン酸とシュウ酸の混合溶液が好適である。系統水中のマロン酸濃度が2000〜6000mg/Lとなるよう、ポンプ6により化学除染剤タンク23からマロン酸を配管40へ注入する。また、同様に、系統水中のシュウ酸濃度が50〜400mg/Lとなるよう、シュウ酸を配管40へ注入する。
有機酸除染剤の配管40への注入が完了した後、ポンプ6を停止すると共に弁10を閉状態とする。そして、ポンプ4及びポンプ5により、6〜12h化学除染対象20である配管あるいは機器に有機酸除染剤を循環させる。その後、有機酸除染剤分解工程へ移行する。
(2 ') Organic acid decontamination process
In the organic acid decontamination step, the
After the injection of the organic acid decontaminant into the
(3’)有機酸除染剤分解工程
有機酸除染剤分解工程では、過酸化水素タンク25に過酸化水素を充填する。この時、弁19は閉状態にある。また、弁18及び弁33を開状態とし、触媒塔26に系統水を循環させる。
続いて、弁19を開状態とすると共にポンプ7を起動する。ポンプ7の起動により、過酸化水素タンク25内に充填された過酸化水素は、配管44を介し、開状態にある弁33を通流し配管40へ注入される。過酸化水素の注入濃度は、有機酸除染剤との反応当量の1〜2倍が好適である。有機酸除染剤がシュウ酸、マロン酸の場合は、それぞれ次式(15)、(16)に示すように過酸化水素と反応する。
(COOH)2 + H2O2 = 2CO2 + 2H2O・・・(15)
C3H4O4 + 4H2O2 = 3CO2 + 6H2O・・・(16)
シュウ酸濃度が400ppmの場合は、過酸化水素の反応当量は151ppmであり、マロン酸濃度が6000ppmの場合は、過酸化水素の反応当量は2794ppmである。有機酸除染剤の分解に伴い過酸化水素注入濃度を変えても良いし、有機酸除染剤の初期濃度で計算した過酸化水素濃度で一定のままとしても良い。
式(15)及び式(16)の反応により、シュウ酸濃度及びマロン酸濃度が、検出限界(10mg/L)に到達した時点で、ポンプ19を停止して、弁10、18及び33を閉状態とする。これにより、過酸化水素タンク25内に充填された過酸化水素の配管40への注入は終了する。有機酸除染剤分解工程終了後、次に追加除染の要否判定に移行する。
(3 ') Organic acid decontaminant decomposition process
In the organic acid decontaminant decomposition step, the
Subsequently, the
(COOH) 2 + H 2 O 2 = 2CO 2 + 2H 2 O (15)
C 3 H 4 O 4 + 4H 2
When the oxalic acid concentration is 400 ppm, the reaction equivalent of hydrogen peroxide is 151 ppm, and when the malonic acid concentration is 6000 ppm, the reaction equivalent of hydrogen peroxide is 2794 ppm. The hydrogen peroxide injection concentration may be changed with the decomposition of the organic acid decontaminating agent, or the hydrogen peroxide concentration calculated by the initial concentration of the organic acid decontaminating agent may be kept constant.
When the oxalic acid concentration and malonic acid concentration reach the detection limit (10 mg / L) by the reaction of the equations (15) and (16), the
(4’)追加除染の要否判定工程
追加除染の要否判定工程では、化学除染対象20である配管あるいは機器の放射線量が目標値以下になっている場合や、経済的または時間的要求により追加除染できない場合は、浄化工程に移行する。上記以外の場合は、(2’)有機酸除染工程へ戻り以降の工程を繰り返す。
(4 ') Additional decontamination determination process
In the additional decontamination necessity determination process, the purification process is performed when the radiation dose of the piping or equipment that is the target of
(5’)浄化工程
浄化工程では、加熱器27での加熱を停止し、冷却器28による冷却を開始する。化学除染対象20、弁17、ポンプ4、加熱器27、冷却器28、弁16、サージタンク24、ポンプ5、弁11、及びこれらを接続する配管40内を循環する系統水の温度が60℃以下となった時点で、弁12及び弁14を開状態とする。これにより系統水は、配管40及び配管42を介して混合樹脂塔22に流入し、その後、化学除染対象20へと流れ循環する。サージタンク24で適宜系統水の電気伝導率を測定する。サージタンク24での系統水の電気伝導率が1mS/m以下になるまで浄化(系統水の循環)を続ける。サージタンク24での系統水の電気伝導率が1mS/m以下となった時点で、ポンプ4及びポンプ5を停止し、弁18、33及び34を開状態とする。弁34が開状態とされることにより給排水配管50から化学除染装置2内の系統水が排水される。これにより、化学除染工程が終了する。
(5 ') Purification process
In the purification process, heating by the
次に、本実施例の溶離回収装置3を用いて、陽イオン交換樹脂塔21から金属イオンと放射性核種を溶離し、金属又は金属酸化物として電極表面に析出させ、金属イオンと放射性核種を回収する溶離回収工程について説明する。
Next, using the
(1)金属イオンの溶離工程
金属イオンの溶離工程では、弁35を閉状態とし、溶離液を溶離液タンク32に充填する。ここで、本実施例では、溶離液として、ギ酸濃度が1〜2mol/Lであり、ヒドラジンによりpHを4〜5に調整したギ酸ヒドラジン混合溶液を用いる。なお、溶離液はギ酸ヒドラジン混合液に限らず、例えば、グリコール酸ヒドラジン混合液、あるいはマロン酸ヒドラジン混合液を溶離液として用いても良い。
溶離液タンク32へ溶離液の充填が完了した後、弁13、15、36及び37を開状態とし、排水管51に設置される弁38を閉状態とする。その後、弁35を開状態とすると共にポンプ8を起動する。ポンプ8の起動により、溶離液は、配管46を流れ陽イオン交換樹脂塔21へ流入する。陽イオン交換樹脂塔21を通流後の溶離液は、配管45を流れ溶離液回収タンク31に流入し回収される。ここで、陽イオン交換樹脂塔21に充填された陽イオン交換樹脂量と同量の溶離液が0.5〜1時間で通水できるよう、ポンプ8によりSV1〜2[l/h]通水量を調整する。陽イオン交換樹脂量の2倍量の溶離液を、陽イオン交換樹脂塔21へ通水した後、ポンプ8を停止すると共に弁35を閉状態とする。
(1) Metal ion elution process
In the metal ion elution step, the
After filling the
次に、イオン交換水を溶離液タンク32に充填する。溶離液タンク32へのイオン交換水の充填が完了した後、再び、弁35を開状態とすると共にポンプ8を起動する。ポンプ8の起動により、イオン交換水は、配管46を流れ陽イオン交換樹脂塔21へ流入する。陽イオン交換樹脂塔21を通流後のイオン交換水は、配管45を流れ溶離液回収タンク31へ流入し回収される。ここで、陽イオン交換樹脂塔21に充填された陽イオン交換樹脂量と同量のイオン交換水が0.5〜1時間で通水できるよう、ポンプ8によりSV1〜2[l/h]通水量を調整する。陽イオン交換樹脂量0.5〜1倍量のイオン交換水を、陽イオン交換樹脂塔21へ通水した後、ポンプ8を停止すると共に、弁35及び弁37を閉状態とする。これにより金属イオンの溶離工程は終了し、次に、金属イオンの回収工程へ移行する。
Next, the
(2)金属イオンの回収工程
金属イオンの回収工程では、図6に示す電析回収装置30内の電解液タンク306に、1〜2mol/Lのギ酸を電解液として充填する。なお、本実施例では、電解液としてギ酸を用いる場合を例に説明するがこれに限られない。電解液として、他の電気伝導性を有する溶液であれば良い。電解液タンク306への電解液の充填完了後、ポンプ9及びポンプ307を起動する。ポンプ9の起動により、溶離液回収タンク31内の溶離液は、電解槽300の下部から陰極室304へ配管49を介して通水される。また、陰極室304へ通水された溶離液は、陰極室304の上部より抜き出され、再び、配管49を流れ溶離液回収タンク31へと還流する。一方、ポンプ307の起動により、電解液タンク306内に充填された電解液は、電解槽300の下部から陽極室305へ配管312を介して通水される。また陽極室305へ通水された電解液は、陽極室305の上部より抜き出され、再び、配管312を流れ電解液タンク306へと還流する。
直流電源310を起動し、陰極302及び陽極303に通電する。ここで、通電量は1〜10A/dm2とするのが好ましい。陰極302及び陽極303に通電することにより、Feイオン等の金属イオン(陽イオン)を、陰極302の表面に析出させ回収する。
適宜、溶離液回収タンク31内の溶離液の放射能濃度、金属イオン濃度を分析し、初期濃度の1/10以下になるまで通電を継続する。初期濃度の1/10以下となった時点で、溶離液の再利用工程に移行する。
(2) Metal ion recovery process
In the metal ion recovery step, the
The
The radioactivity concentration and metal ion concentration of the eluent in the
(3)溶離液の再利用工程
溶離液の再利用工程では、弁38を開状態とし、排水管51より溶離液回収タンク31内の溶離液を排出する。排出された溶離液を、溶離液タンク32に導入し、pHが4〜5となるようヒドラジンを添加する。これにより金属イオンが回収された後の溶離液を、再度、(1)金属イオンの溶離工程にて使用することが可能となる。
(3) Eluent reuse process
In the eluent recycling process, the
(4)溶離液の分解工程
溶離液の分解工程では、溶離液(ギ酸ヒドラジン混合液)を過酸化水素と化学反応させ、次式(17)に示す反応によりギ酸を分解する。ヒドラジンについても、同様に過酸化水素と化学反応させることにより分解する。
HCOOH + H2O2 = CO2 + 2H2O・・・(17)
本実施例によれば、陽イオン交換樹脂(陽イオン交換樹脂塔)に吸着された金属イオン及び/又は放射性核種を高電流利用率にて回収することが可能となると共に、金属イオン及び/又は放射性核種の電析による回収率を向上できる。
また、本実施例によれば、金属イオンや放射性核種を溶離した陽イオン交換樹脂塔21内に充填された陽イオン交換樹脂を再度化学除染に利用できるため、化学除染による二次廃棄物量を低減できる。
また、本実施例によれば、金属イオンや放射性核種の濃度が高く、且つ、水素イオン濃度が低い溶液から金属イオンや放射性核種を電極表面に回収するため、電流効率良く金属イオンや放射性核種を電極表面に金属又は金属酸化物として回収することができる。
また、溶離に使用したギ酸ヒドラジン混合溶液は、二酸化炭素、窒素、水に分解することで無害化できるため、溶離に硫酸などの無機酸を使用する場合と比較して二次廃棄物を少なくできる。
また、本実施例によれば、電析回収装置の陰極側を流れる金属イオンや放射性核種を溶離した溶離液のpHの測定結果に基づき、当該溶離液のpHがpH1からpH5の範囲に調整されることから、電析回収装置の陰極側に金属イオン及び/又は放射性核種を効率良く回収することができる。
(4) Eluent decomposition process
In the eluent decomposition step, the eluent (formic acid hydrazine mixed solution) is chemically reacted with hydrogen peroxide, and formic acid is decomposed by the reaction represented by the following formula (17). Similarly, hydrazine is decomposed by a chemical reaction with hydrogen peroxide.
HCOOH + H 2 O 2 = CO 2 + 2H 2 O (17)
According to this example, it is possible to recover the metal ions and / or radionuclides adsorbed on the cation exchange resin (cation exchange resin tower) at a high current utilization rate, and the metal ions and / or The recovery rate by radionuclide electrodeposition can be improved.
In addition, according to the present embodiment, since the cation exchange resin filled in the cation
In addition, according to the present example, metal ions and radionuclides are collected from the solution having a high concentration of metal ions and radionuclides and a low hydrogen ion concentration on the electrode surface. It can be recovered on the electrode surface as metal or metal oxide.
In addition, the mixed solution of hydrazine formate used for elution can be detoxified by decomposing it into carbon dioxide, nitrogen, and water, so secondary waste can be reduced compared to the case of using an inorganic acid such as sulfuric acid for elution. .
Further, according to the present embodiment, the pH of the eluent is adjusted in the range of
図12に、本発明の他の実施例に係る実施例2の化学除染システムの全体構成を示す。実施例1では、配管あるいは機器等の化学除染対象20を化学除染装置2内に設置する構成としたのに対し、本実施例では、化学除染タンク60を化学除染装置2内に設け、化学除染タンク60内に化学除染対象となる配管あるいは機器(弁あるいはポンプ等)を浸漬させ、化学除染を行う構成とした点が異なる。図12において、図1、図10及び図11に示す構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
In FIG. 12, the whole structure of the chemical decontamination system of Example 2 which concerns on the other Example of this invention is shown. In the first embodiment, the
図12に示すように、本実施例の化学除染システム1aは、化学除染装置2a及び溶離回収装置3より構成される。化学除染装置2aは、配管又は配管に接続される弁あるいはポンプ等の機器を含む化学除染対象を浸漬する化学除染タンク60、弁17、ポンプ4、加熱器27、冷却器28、弁16、及び弁11は、配管40により接続され、1つの閉ループを形成可能に構成される。配管40を流れる溶液は、ポンプ4により加熱器27、冷却器28、弁16、弁11、化学除染タンク60の順で流れる。
また、弁16を挟み、冷却器28の下流と化学除染タンク60の上流を配管42で接続し、配管42に弁14、混合樹脂塔22、弁12が設置されている。混合樹脂塔22には、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を、1:1又は1:2の割合で混合したイオン交換樹脂が充填されている。更に、冷却器28の下流と化学除染タンク60の上流を配管43で接続し、配管43に弁15、陽イオン交換樹脂塔21、弁13が設置されている。陽イオン交換樹脂塔21には、陽イオン交換樹脂が充填されている。
As shown in FIG. 12, the
Further, the
弁16の下流と弁11の上流の配管40に一端が接続され、弁33、触媒塔26、弁18を介して他端が配管40に接続される配管44が敷設されている。触媒塔26には、過酸化水素と有機酸との化学反応を促進する触媒、例えば0.5%Ru担持活性炭が充填されている。なお、触媒塔26に替えて紫外線照射装置を設置する構成としても良い。弁33の下流且つ触媒塔26の上流側の配管44には、ポンプ7、弁19、過酸化水素タンク25が設置されている。ポンプ5の下流と弁11の間の配管40には、配管40より分岐する配管41が敷設され、ポンプ6、弁10及び化学除染剤タンク23が配管41により接続される。化学除染剤タンク23には、化学除染のために使用する化学薬品が貯蔵される。複数の化学薬品を使用する場合、その都度、これらポンプ6、弁10及び化学除染剤タンク23を洗浄して使用する。
A
溶離回収装置3は、実施例1と同様であるため、ここでは説明を省略する。本実施例の化学除染装置2aでは、化学除染タンク60に給排水管62が接続され、給排水管62には弁61が設置される。化学除染の準備工程では、弁10、19、36及び37を閉状態とし、その他の弁は全て開状態とする。この状態で化学除染タンク60に接続される給排水管62より、イオン交換水を導入する。必要量のイオン交換水導入後、弁61を閉状態とし、更に、弁12、13、14及び15を閉状態とすると共にポンプ4を起動し、系統水を上記閉ループ内で循環させることにより、化学除染タンク60内の化学除染対象となる配管あるいは機器を系統水に浸漬させる。以降、実施例1で説明した(2)酸化除染工程〜(7)浄化工程、又は、(2’)有機酸除染工程〜(5’)洗浄工程が実行され、化学除染工程が終了する。化学除染工程終了後、実施例1で説明した(1)金属イオンの溶離工程〜(4)溶離液の分解工程が実行され、溶離回収工程を終了する。
Since the
本実施例によれば、実施例1の効果に加え、サージタンク24及びポンプ5を不要とできることから、化学除染システム1aを構成する化学除染装置2aの部品点数を低減することが可能となる。
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, since the
図13に、本発明の他の実施例に係る実施例3の化学除染システムの全体構成を示す。実施例2では、化学除染装置2aと溶離回収装置3とを、化学除染装置2a内に設置された陽イオン交換樹脂塔21の流入側(上流側)及び流出側(下流側)にそれぞれ一端が接続される配管45及び配管46により接続する構成とした。これに対し、本実施例では、化学除染装置2と溶離回収装置3とを配管により接続することなく、それぞれ独立に設置する構成とした点が実施例2と異なる。図13において、図1、図10、図11及び図12に示す構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
In FIG. 13, the whole structure of the chemical decontamination system of Example 3 which concerns on the other Example of this invention is shown. In Example 2, the
図13に示すように、本実施例の化学除染システムは、化学除染装置2及び溶離回収装置3より構成され、化学除染装置2及び溶離回収装置3は配管等で接続されることなく、それぞれ独立に離間して設置される。
化学除染装置2は、配管又は配管に接続される弁あるいはポンプ等の機器を含む化学除染対象を浸漬する化学除染タンク60、弁17、ポンプ4、加熱器27、冷却器28、弁16及び弁11は、配管40により接続され、1つの閉ループを形成可能に構成される。配管40を流れる溶液は、ポンプ4により、加熱器27、冷却器28、弁16、弁11、化学除染タンク60の順で流れる。
また、弁16を挟み、冷却器28の下流と化学除染タンク60の上流を配管42で接続し、配管42に弁14、混合樹脂塔22、弁12が設置されている。混合樹脂塔22には、実施例1また実施例2と同様に、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を、1:1又は2:1の割合で混合したイオン交換樹脂が充填されている。更に、冷却器28の下流と化学除染タンク60の上流を配管43で接続し、配管43に設置される上流側の弁15と下流側の弁13との間に、着脱自在に陽イオン交換樹脂塔21aが設置されている。図13では、陽イオン交換樹脂塔21bが設置された状態を示しているが、これは後述する、金属イオン吸着後の陽イオン交換樹脂塔21aを、同様の特性を有する他の新たな陽イオン交換樹脂塔21bに交換した後の状態を示しているためである。これら、陽イオン交換樹脂塔21a及び21bには、陽イオン交換樹脂が充填されている。
As shown in FIG. 13, the chemical decontamination system of the present embodiment is configured by a
The
Further, the
また、実施例2と同様に、弁16の下流と弁11の上流の配管40に一端が接続され、弁33、触媒塔26、弁18を介して他端が配管40に接続される配管44が敷設されている。触媒塔26には、過酸化水素と有機酸との化学反応を促進する触媒、例えば0.5%Ru担持活性炭が充填されている。なお、触媒塔26に替えて紫外線照射装置を設置する構成としても良い。弁33の下流且つ触媒塔26の上流側の配管44には、ポンプ7、弁19、過酸化水素タンク25が設置されている。ポンプ5の下流と弁11の間の配管40には、配管40より分岐する配管41が敷設され、ポンプ6、弁10及び化学除染剤タンク23が配管41により接続される。化学除染剤タンク23には、化学除染のために使用する化学薬品が貯蔵される。複数の化学薬品を使用する場合、その都度、これらポンプ6、弁10及び化学除染剤タンク23を洗浄して使用する。
Similarly to the second embodiment, one end is connected to the
溶離液回収装置3は、上記金属イオン吸着後の陽イオン交換樹脂塔21aを装着可能に構成されている。この陽イオン交換樹脂塔21aには、溶離液の流れの方向を基準に、上流側に弁36、下流側に弁37がそれぞれ配管46、配管45に設置されている。一端が陽イオン交換樹脂21aに接続される配管46には、溶離液の流れの方向を基準として、弁36の上流側に、ポンプ8、弁35、溶離液タンク32がそれぞれ順に接続される。また、一端が陽イオン交換樹脂塔21aに接続される配管45には、弁37の下流側に溶離液回収タンク31が接続され設置されている。溶離液回収タンク31の下流に、ポンプ9及び電析回収装置30が設置される。その他、溶離液回収装置3の構成は、実施例1及び実施例2と同様であり、電析回収装置30、回収された溶離液のpHを調整する機構であるpH調整剤タンク及びpH計並びにポンプの構成は、の構成は、図6に示す構成と同様である。
The
本実施例の化学除染装置2では、化学除染タンク60に給排水管62が接続され、給排水管62には弁61が設置される。初期段階で陽イオン交換樹脂塔21aが配管43に設置される弁13及び弁15との間に設置された状態であることを想定する。化学除染の準備工程では、弁10及び弁19を閉状態とし、その他の化学除染装置2内に設置される弁は開状態とする。この状態で化学除染タンク60に接続される給排水管62よりイオン交換水を導入する。必要量のイオン交換水導入後、弁61を閉状態とし、更に弁12、13、14及び15を閉状態とすると共にポンプ4を起動する。これにより、系統水は、ポンプ4、加熱器27、冷却器28、弁16、弁11、化学除染タンク60の順に循環する。これにより、化学除染タンク60内の化学除染対象である配管あるいは機器は系統水に浸漬する。以降、実施例1で説明した(2)酸化除染工程〜(7)浄化工程、又は(2’)有機酸除染工程〜(5’)洗浄工程が実行され、化学除染工程が終了する。
In the
化学除染工程終了後、化学除染装置2内の弁13及び弁15を閉状態とし、金属イオン及び/又は放射性核種を吸着した陽イオン交換樹脂塔21aを配管43との接続を解除することで取り外し、運搬用の台車400に載置し、化学除染装置2と離間配置される溶離回収装置3へ運搬する。なお、陽イオン交換樹脂塔21a取り外し後、配管43に新たに陽イオン交換樹脂塔21bを設置する。金属イオンまたは放射性核種を吸着した陽イオン交換樹脂塔21aを、溶離回収装置3内の配管46に設置される弁36及び配管45に設置される弁37との配管接続部に設置する。これにより、溶離液タンク32内に充填された溶離液を、ポンプ8により陽イオン交換樹脂塔21aへ通水可能な状態となる。その後、実施例1で説明した(1)金属イオンの溶離工程〜(4)溶離液の分解工程が実行される。
After completion of the chemical decontamination process, the
なお、本実施例では、化学除染工程終了後、すなわち、洗浄工程終了後に、化学除染装置2より金属イオンまたは放射性核種を吸着した陽イオン交換樹脂塔21aを取り外す手順を説明したが、必ずしもこれに限られず、化学除染対象である配管や機器が、ステンレス鋼あるいはニッケル基合金である場合では、(4)還元除染工程終了後に、陽イオン交換樹脂塔21aを取り外す手順としても良い。
また、化学除染対象である配管あるいは機器が炭素鋼や低合金鋼である場合では、(2’)有機酸除染工程終了後に。陽イオン交換樹脂塔21aを取り外す手順としても良い。
In addition, although the present Example demonstrated the procedure which removes the cation
In addition, in the case where the pipe or the equipment to be chemically decontaminated is carbon steel or low alloy steel, (2 ′) after the organic acid decontamination process is completed. It is good also as a procedure which removes the cation exchange resin tower |
本実施例によれば、実施例2の効果に加え、離間配置される化学除染装置2および溶離回収装置3間で、金属イオンまたは放射性核種を吸着した陽イオン交換樹脂塔を化学除染装置2より取り外し、新たな陽イオン交換樹脂塔を装着し、取り外された陽イオン交換樹脂塔を溶離回収装置に装着する構成であることから、化学除染工程と溶離回収工程を並行して実施することが可能となる。これにより、化学除染から溶離回収までの一連の工程を短時間で実行することが可能となる。
According to the present embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, a cation exchange resin tower that adsorbs metal ions or radionuclides between the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace the configurations of other embodiments with respect to a part of the configurations of the embodiments.
1,1a・・・化学除染システム
2,2a・・・化学除染装置
3・・・溶離回収装置
20・・・化学除染対象
21,21a,21b・・・陽イオン交換樹脂塔
22・・・混合樹脂塔
23・・・化学除染剤タンク
24・・・サージタンク
25・・・過酸化水素タンク
26・・・触媒塔
27・・・加熱器
28・・・冷却器
30・・・電析回収装置
31・・・溶離液回収タンク
32・・・溶離液タンク、
10〜19,33〜38,61・・・弁
4〜9,60,307,313・・・ ポンプ
40〜46,48,49,311,312・・・配管
50,62 ・・・給排水管
51・・・排水管
60・・・化学除染タンク
300・・・電解槽
301・・・陽イオン交換膜
302・・・陰極
303・・・陽極
304・・・陰極室
305・・・陽極室
306・・・電解液タンク
308,309・・・導線
310・・・直流電源
314・・・pH調整剤タンク
315・・・pH計
316・・・制御部
400・・・台車
DESCRIPTION OF
10-19, 33-38, 61 ... Valves 4-9, 60, 307, 313 ... Pumps 40-46, 48, 49, 311, 312 ...
Claims (16)
前記溶離液を、金属イオン及び/又は放射性核種が捕捉された陽イオン交換樹脂塔に通水し、前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液を、陽イオン交換膜により隔離された陰極室へ導入すると共に、陽極室へ電解液を導入し、陽極及び陰極に通電することで、前記金属イオン及び/又は放射性核種を前記陰極の表面に析出させ回収する電析回収装置と、を備え、
前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液のpHを測定し、当該pH測定結果に応じて、前記陰極室を通流する溶離液のpHを調整することを特徴とする二次廃棄物の溶離回収装置。 An eluent tank that contains a mixed liquid of hydrazine and at least one of formic acid, glycolic acid, and malonic acid as an eluent;
The eluent is passed through a cation exchange resin tower in which metal ions and / or radionuclides are captured, and the eluent containing the metal ions and / or radionuclides is separated by a cation exchange membrane. And introducing an electrolytic solution into the anode chamber and energizing the anode and the cathode, thereby depositing and recovering the metal ions and / or radionuclides on the surface of the cathode, and
The pH of the eluent containing the metal ions and / or the radionuclide is measured, and the pH of the eluent flowing through the cathode chamber is adjusted according to the pH measurement result. Elution collection device.
前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液を回収する溶離液回収タンクと、
前記溶離液回収タンクと前記電析回収装置の陰極室を接続する第1配管と、
前記溶離液回収タンク又は前記第1配管に設置され、前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液のpHを測定するpH計と、
前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液に添加されるpH調整剤を収容するpH調整剤タンクと、を備えることを特徴とする二次廃棄物の溶離回収装置。 In the secondary waste elution recovery apparatus according to claim 1,
An eluent recovery tank for recovering an eluent containing the metal ions and / or radionuclide;
A first pipe connecting the eluent recovery tank and the cathode chamber of the electrodeposition recovery apparatus;
A pH meter installed in the eluent recovery tank or the first pipe and measuring the pH of the eluent containing the metal ions and / or radionuclides;
A secondary waste elution recovery apparatus, comprising: a pH adjuster tank that contains a pH adjuster added to the eluent containing the metal ions and / or the radionuclide.
前記溶離液タンクに収容される溶離液は、ギ酸とヒドラジンの混合液であって、ギ酸濃度が1mol/L以上2mol/L以下であることを特徴とする二次廃棄物の溶離回収装置。 In the secondary waste elution recovery apparatus according to claim 2,
The eluent stored in the eluent tank is a mixed solution of formic acid and hydrazine, and has a formic acid concentration of 1 mol / L or more and 2 mol / L or less.
前記pH調整剤はヒドラジンであって、前記陰極室を通流する金属イオン及び/又は放射性核種を含む前記混合液のpHは、1以上5以下に調整されることを特徴とする二次廃棄物の溶離回収装置。 In the secondary waste elution recovery apparatus according to claim 3,
The pH adjusting agent is hydrazine, and the pH of the mixed solution containing metal ions and / or radionuclides flowing through the cathode chamber is adjusted to 1 or more and 5 or less. Elution recovery device.
前記陽極室へ導入される電解液は、1mol/L以上2mol/L以下のギ酸であることを特徴とする二次廃棄物の溶離回収装置。 The secondary waste elution recovery apparatus according to claim 4,
2. The secondary waste elution recovery apparatus according to claim 1, wherein the electrolytic solution introduced into the anode chamber is formic acid of 1 mol / L to 2 mol / L.
前記溶離液回収タンク又は前記第1配管と、前記pH調整剤タンクを接続する第2配管と、
前記第2配管に設置され、前記第2配管内に前記pH調整剤タンクに収容されるヒドラジンを通流させるポンプと、
予めpHの下限値を格納し、前記pH計より得られる前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液のpH測定値が前記下限値以下の場合、所定量のヒドラジンが前記第2配管内を通流するよう前記ポンプを制御する制御部と、を有することを特徴とする二次廃棄物の溶離回収装置。 The secondary waste elution recovery apparatus according to claim 5,
A second pipe connecting the eluent recovery tank or the first pipe and the pH adjuster tank;
A pump that is installed in the second pipe and allows the hydrazine contained in the pH adjuster tank to flow through the second pipe;
If the pH measurement value of the eluent containing the metal ions and / or the radionuclide obtained from the pH meter is less than or equal to the lower limit value, a predetermined amount of hydrazine is stored in the second pipe. And a controller for controlling the pump so as to flow therethrough.
前記溶離液回収タンク又は前記第1配管と、前記pH調整剤タンクを接続する第2配管と、
前記第2配管に設置され、前記第2配管内に前記pH調整剤タンクに収容されるヒドラジンを通流させるポンプと、
予め通電時間毎にpHとヒドラジン添加量との関係を保持し、前記pH計より前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液のpH測定値を取得し、当該pH測定値に対応するヒドラジン添加量を抽出し、抽出されたヒドラジン添加量となるよう前記ポンプを制御する制御部と、を有することを特徴とする二次廃棄物の溶離回収装置。 The secondary waste elution recovery apparatus according to claim 5,
A second pipe connecting the eluent recovery tank or the first pipe and the pH adjuster tank;
A pump that is installed in the second pipe and allows the hydrazine contained in the pH adjuster tank to flow through the second pipe;
Maintaining the relationship between pH and hydrazine addition amount every energization time in advance, obtaining pH measurement value of eluent containing the metal ions and / or radionuclide from the pH meter, and adding hydrazine corresponding to the pH measurement value And a controller for controlling the pump so that the amount of hydrazine added is extracted, and a secondary waste elution recovery device.
前記化学除染対象へ通水後の前記系統水を陽イオン交換樹脂塔へ通水する工程と、
前記陽イオン交換樹脂塔へ、ヒドラジンと、少なくともギ酸、グリコール酸及びマロン酸のうち何れか一つとの混合液を溶離液として通水し、前記陽イオン交換樹脂塔に捕捉された金属イオン又は放射性核種を溶離する工程と、
前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液を、陽イオン交換膜により電解槽内が隔離され陰極が配された陰極室に導入すると共に、陽極が配された陽極室に電解液を導入する工程と、
前記陰極室に導入される前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液のpHを測定し、当該pH測定結果に応じて、前記陰極室を通流する溶離液のpHを調整するpH調整工程と、
前記陰極及び陽極に通電し、前記金属イオン及び/又は放射性核種を前記陰極表面に析出させる回収工程と、を有することを特徴とする化学除染の二次廃棄物低減方法。 A process of passing system water containing a chemical decontaminant to piping or equipment to be chemically decontaminated;
Passing the system water after passing the chemical decontamination target to a cation exchange resin tower;
The cation exchange resin tower is passed with hydrazine and at least one of formic acid, glycolic acid and malonic acid as an eluent, and the metal ions or radioactive ions captured by the cation exchange resin tower are passed through. Eluting nuclides; and
The eluent containing the metal ions and / or the radionuclide is introduced into the cathode chamber in which the inside of the electrolytic cell is separated by a cation exchange membrane and the cathode is arranged, and the electrolyte is introduced into the anode chamber in which the anode is arranged. Process,
PH adjustment step of measuring the pH of the eluent containing the metal ions and / or radionuclides introduced into the cathode chamber and adjusting the pH of the eluent flowing through the cathode chamber according to the pH measurement result When,
A method of reducing the secondary waste of chemical decontamination, comprising: a collecting step of energizing the cathode and the anode to deposit the metal ions and / or radionuclides on the cathode surface.
前記陽イオン交換樹脂塔へ通水する溶離液は、ギ酸とヒドラジンの混合液であって、ギ酸濃度が1mol/L以上2mol/L以下であることを特徴とする化学除染の二次廃棄物低減方法。 The secondary waste reduction method for chemical decontamination according to claim 8,
The eluent passed through the cation exchange resin tower is a mixed solution of formic acid and hydrazine and has a formic acid concentration of 1 mol / L or more and 2 mol / L or less. Reduction method.
前記pH調整工程は、pH調整剤としてヒドラジンを前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む前記混合液に添加し、pHが1以上5以下の範囲内となるよう調整することを特徴とする化学除染の二次廃棄物低減方法。 In the secondary waste reduction method of chemical decontamination according to claim 9,
In the pH adjustment step, hydrazine as a pH adjuster is added to the mixed solution containing the metal ions and / or radionuclide, and the pH is adjusted to be within a range of 1 to 5, the chemical removal is characterized in that Secondary waste reduction method for dyeing.
前記pH調整工程は、前記pH測定結果が予め設定されたpHの下限値以下の場合、所定量のヒドラジンを前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む前記混合液に添加することを特徴とする化学除染の二次廃棄物低減方法。 The secondary waste reduction method for chemical decontamination according to claim 10,
The pH adjustment step includes adding a predetermined amount of hydrazine to the mixed solution containing the metal ions and / or the radionuclide when the pH measurement result is equal to or lower than a preset lower limit value of the pH. Secondary waste reduction method for decontamination.
前記pH調整工程は、予め格納される通電時間毎のpHとヒドラジン添加量との関係に基づき、前記pH測定結果に対応するヒドラジン添加量を前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む前記混合液に添加することを特徴とする化学除染の二次廃棄物低減方法。 The secondary waste reduction method for chemical decontamination according to claim 10,
In the pH adjustment step, based on the relationship between the pH and the amount of hydrazine added for each energization time stored in advance, the amount of hydrazine added corresponding to the pH measurement result is added to the liquid mixture containing the metal ions and / or the radionuclide. A method for reducing secondary waste by chemical decontamination, characterized by comprising:
ヒドラジンと、少なくともギ酸、グリコール酸及びマロン酸のうち何れか一つとの混合液を溶離液として収容する溶離液タンクと、陽イオン交換膜により、陰極が配される陰極室と陽極が配される陽極室とに隔離される電解槽を有する電析回収装置と、前記溶離液を前記金属イオン及び/又は放射性核種を捕捉した陽イオン交換樹脂塔へ通水し、当該陽イオン交換樹脂塔より流出する前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液を回収する溶離液回収タンクを有する溶離回収装置と、を備え、
前記溶離回収装置は、前記溶離液回収タンク内の溶離液を前記陰極室へ導入すると共に前記陽極室へ電解液を導入し、前記陽極及び陰極に通電し、前記陰極の表面に前記金属イオン又は放射性核種を析出させるものであって、前記陰極室へ導入される溶離液のpHを測定し、当該pH測定結果に応じて、前記陰極室を通流する溶離液のpHを調整することを特徴とする化学除染システム。 Chemistry with a cation exchange resin tower that passes system water containing a chemical decontamination agent to piping or equipment that is subject to chemical decontamination, and captures metal ions and / or radionuclides contained in the system water after passing water A decontamination device,
An eluent tank that contains a mixed liquid of hydrazine and at least one of formic acid, glycolic acid, and malonic acid as an eluent, and a cathode chamber and an anode are arranged by a cation exchange membrane. Electrodeposition recovery apparatus having an electrolytic cell isolated from the anode chamber, and the eluent is passed through the cation exchange resin tower capturing the metal ions and / or radionuclides, and flows out of the cation exchange resin tower. An elution recovery device having an eluent recovery tank for recovering an eluent containing the metal ions and / or the radionuclide.
The elution recovery device introduces the eluent in the eluent recovery tank into the cathode chamber and introduces an electrolyte into the anode chamber, energizes the anode and cathode, and the metal ions or A radionuclide is deposited, the pH of the eluent introduced into the cathode chamber is measured, and the pH of the eluent flowing through the cathode chamber is adjusted according to the pH measurement result. And chemical decontamination system.
前記溶離回収装置は、
前記溶離液回収タンクと前記電析回収装置の陰極室を接続する第1配管と、
前記溶離液回収タンク又は前記第1配管に設置され、前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液のpHを測定するpH計と、
前記金属イオン及び/又は放射性核種を含む溶離液に添加されるpH調整剤を収容するpH調整剤タンクと、を備えることを特徴とする化学除染システム。 The chemical decontamination system according to claim 13,
The elution recovery device comprises:
A first pipe connecting the eluent recovery tank and the cathode chamber of the electrodeposition recovery apparatus;
A pH meter installed in the eluent recovery tank or the first pipe and measuring the pH of the eluent containing the metal ions and / or radionuclides;
A chemical decontamination system comprising: a pH adjuster tank that contains a pH adjuster added to the eluent containing the metal ions and / or the radionuclide.
前記溶離液タンクに収容される溶離液は、ギ酸とヒドラジンの混合液であって、ギ酸濃度が1mol/L以上2mol/L以下であることを特徴とする化学除染システム。 The chemical decontamination system according to claim 14,
The eluent contained in the eluent tank is a mixed solution of formic acid and hydrazine and has a formic acid concentration of 1 mol / L or more and 2 mol / L or less.
前記pH調整剤はヒドラジンであって、前記陰極室を通流する金属イオン及び/又は放射性核種を含む前記混合液のpHは、1以上5以下に調整されることを特徴とする化学除染システム。 The chemical decontamination system according to claim 15,
The pH adjusting agent is hydrazine, and the pH of the mixed solution containing metal ions and / or radionuclides flowing through the cathode chamber is adjusted to 1 or more and 5 or less. .
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