JP2901654B2 - 使用済イオン交換樹脂の焼却方法 - Google Patents

使用済イオン交換樹脂の焼却方法

Info

Publication number
JP2901654B2
JP2901654B2 JP21746689A JP21746689A JP2901654B2 JP 2901654 B2 JP2901654 B2 JP 2901654B2 JP 21746689 A JP21746689 A JP 21746689A JP 21746689 A JP21746689 A JP 21746689A JP 2901654 B2 JP2901654 B2 JP 2901654B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion exchange
resin
ion
exchange resin
alkaline earth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP21746689A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0382999A (ja
Inventor
千晃 長谷川
紀昭 武士
里志 黒沢
恂 菊池
雅啓 浜本
宣彦 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHUGOKU DENRYOKU KK
Hitachi Ltd
Hitachi Kyowa Engineering Co Ltd
Original Assignee
CHUGOKU DENRYOKU KK
Hitachi Kyowa Kogyo Ltd
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHUGOKU DENRYOKU KK, Hitachi Kyowa Kogyo Ltd, Hitachi Ltd filed Critical CHUGOKU DENRYOKU KK
Priority to JP21746689A priority Critical patent/JP2901654B2/ja
Publication of JPH0382999A publication Critical patent/JPH0382999A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2901654B2 publication Critical patent/JP2901654B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、使用済みイオン交換樹脂の焼却方法にかか
り、特にイオン交換基に硫黄分を含有する陽イオン交換
樹脂の焼却に際し硫黄酸化物(SOx)の発生を低減する
のに好適な焼却方法に関する。
〔従来の技術〕
原子力発電所で発生する使用済イオン交換樹脂は、現
在敷地内に貯蔵されており、その処理方法はプラスチッ
ク固化法あるいは焼却法等が有力である。この中で、プ
ラスチック固化法は、イオン交換樹脂の水分を遠心薄膜
乾燥機で飛ばし、乾燥粉体化後、固化系にて固化剤であ
るプラスチックと混練し固化体にして処理する方式であ
る。プラスチック固化法の年間の樹脂廃棄物発生量は、
沸騰水型原子力発電プラントの1100MWe標準タイプで、2
00ドラム缶が400本程度(充填量は200ドラム缶1本
に樹脂が100kgである。)発生する。
一方、焼却法では樹脂を可燃性雑固体と混焼する方式
である。樹脂は可燃性であるためプラスチック固化法と
比べ減容性が40分の1以下と高く、年間の廃棄物発生量
は、200ドラム缶で10本程度に大幅減容できる。この
焼却法に関しては、例えば特開昭49−72600号公報等に
記載されたものがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術の中で、プラスチック固化法は、沸騰水
型原子力発電プラントの1100MWe標準タイプで、樹脂廃
棄物発生量が年間200ドラム缶として400本程度あるた
め、減容性の高い焼却法が期待されてきた。しかし、イ
オン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂(カチオン樹脂)の
イオン交換基がスルホン酸型であるため、焼却時に排ガ
ス中に硫黄酸化物が発生し、焼却炉排ガス系材料の腐食
原因となり、大量焼却が困難となっている。そのため、
イオン交換樹脂そのものの材質変更が検討されている。
これは、イオン交換樹脂のイオン交換基を硫黄分を含ま
ないものに変更する方式であるが、現状性能面では良好
な結果を示しているが、使用後の移送・貯蔵面で検討の
余地があり、実用化にはいたっていない。
本発明の目的は、排ガス系に排出される硫黄酸化物の
量を減少できる使用済イオン交換樹脂の焼却方法を提供
することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成する本発明の特徴は、イオン交換基に
水素及び硫黄を含有する使用済陽イオン交換樹脂に、ア
ルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を添加
し、その後、前記イオン交換基が前記アルカリ金属また
は前記アルカリ土類金属の硫酸塩を含むイオン交換基に
変換された前記使用済陽イオン交換樹脂を、焼却するこ
とにある。
好ましくは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の
水酸化物の添加量を、水素及び硫黄を含むスルホン酸基
がアルカリ金属またはアルカリ土類金属の硫酸塩を生成
するのに必要な当量以上とする。
〔作用〕
イオン交換基がアルカリ金属またはアルカリ土類金属
の硫酸塩を含むイオン交換基に変換された使用済陽イオ
ン交換樹脂を焼却するので、イオン交換基に含まれる硫
黄は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硫化物と
して焼却灰中に残る。このため、排ガス系に排出される
硫黄酸化物の量が減少し、外部環境に排出される硫黄酸
化物の量が減少する。
特に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化
物の添加量を、水素及び硫黄を含むスルホン酸基がアル
カリ金属またはアルカリ土類金属の硫酸塩を生成するの
に必要な当量以上とすることによって、排ガス系に排出
される硫黄酸化物の量を著しく減少できる。
具体的には、原子力発電所で使用しているイオン交換
樹脂のカチオン樹脂は、そのほとんどが基本的にジビニ
ルベンゼンの重合体にイオン交換基のスルホン酸を配位
させた、次式の構造のものを使用している。
カチオン樹脂を焼却すると、(2)式に示す反応によ
りイオン交換基のスルホン基が、ベンゼン環の側鎖のと
ころで熱により切断され、SOxとして発生する。
R−SO3H+mO2→SO3↑+nO2↑+lH2O↑ ……(2) (ここでRはイオン交換樹脂の母体合成樹脂であり、m,
n,lは適当な整数である) このイオン交換基に、アルカリ金属またはアルカリ土
類金属のたとえばナトリウムを吸着させ(イオン交換基
の水素イオンとナトリウムイオンを交換させる)、更に
硫酸塩として必要な当量以上のナトリウムを樹脂中に添
加して樹脂を焼却すると、(3)式に示す反応によりイ
オン交換基が硫酸塩として灰中に残留し、排ガスへのSO
x発生率が低減される。
R−SO3Na+NaOH+mO2 →Na2SO4↓+nCO2↑+lH2O↑ ……(3) 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。原
子力プラント等の復水脱塩塔からの使用済イオン交換樹
脂は使用済樹脂受けタンク1に収容されている。使用済
イオン交換樹脂はカチオン交換樹脂(スルホン酸基をイ
オン交換基とするイオン交換樹脂)とアニオン交換樹脂
の混合状態か若しくは分離塔において陽イオン交換樹脂
に分離されたものとなっている(通常は混合状態となっ
ている)。タンク1に受けられた使用済イオン交換樹脂
は、スラリー濃度5%程度に水がデカントされる。デカ
ント後、樹脂は、脱水器供給ポンプ2で遠心脱水器3に
供給され、含水率50%程度に処理後、水分計4を経て混
合機5に送られる。ここで、水分計の測定値に基づきカ
チオン樹脂量を算出し、硫黄分が硫酸塩となるのに見合
うアルカリ金属またはアルカリ土類金属のたとえば水酸
化ナトリウム25%溶液を、添加タンク6から添加ポンプ
7により添加し、混合機5で均一に混合する。この樹脂
を焼却炉樹脂ホッパー8に送り、他の可燃性雑固体と同
時に焼却炉9で混合焼却する。燃焼排ガスは、セラミッ
クフィルタ11,排ガスフィルタ12を経て、ブロア13で排
筒14から排出される。
カチオン樹脂にナトリウムを吸着および添加したとき
の効果を第3図で説明する。従来のH型カチオン樹脂
(イオン交換基に水素イオンが吸着したままの状態)で
は、イオン交換基の硫黄分の大部分が焼却により、SOx
として発生するのに対し、ナトリウム型カチオン樹脂
(イオン交換基にナトリウムイオン吸着した状態)にな
ったイオン交換樹脂は、SOx発生率が半分以下に低下す
る。更に、ナトリウムをカチオン樹脂が持っている硫黄
分に対し、硫酸ナトリウムとして必要な当量以上を添加
すると、SOx発生率が大幅に低減する。これは、(4)
式のようにナトリウム型カチオン樹脂ではイオン交換基
が1価のため2価の硫酸塩に対し1分子当り1個ナトリ
ウムが少なく、SOxが焼却時の熱反応により半分程度発
生するのに対し、(5)式のようにカチオン樹脂が持っ
ている硫黄分に対し硫酸ナトリウムとして必要なナトリ
ウムを当量以上添加すると、マスバランスとしてイオン
交換基が硫酸塩になりやすく、SOx移行分が減った結果
である。また、焼却温度も低い方が、反応速度の関係か
ら硫酸塩となりやすくSOx発生率は低くなる傾向にあ
る。
2(R−SO3Na)+mO2 →Na2SO4↓+SO3↑+nCO2+lH2O ……(4) R−SO3Na+NaOH+mO2 →Na2SO4↓+nCO2+lH2O ……(5) ナトリウム添加割合とSOx発生率の関係を第4図で説
明する。樹脂を焼却した時のSOx発生率は、ナトリウム
添加量が増えるとともに減少するが2から3倍当量以上
で、ほぼ平衡に達する。焼却温度も800℃より750℃の低
温条件の方がSOx発生率は低くなる。
なお、ナトリウム添加量はイオン交換樹脂がカチオン
樹脂とアニオン樹脂が混合状態、またはカチオン樹脂単
独状態によらず、カチオン樹脂のイオン交換基に対し当
量以上の添加すれば良い。
また、上述の実施例では樹脂に対するアルカリ金属ま
たはアルカリ土類金属の添加は、焼却炉の樹脂ホッパで
可能であるため設備的な追設が比較的簡単であるという
効果がある。
本発明の別の実施例を第2図により説明する。あらか
じめカチオン樹脂含有率の判明しているイオン交換樹脂
を樹脂ホッパー8に投入する。スクリュフィーダ15で、
その前段に設置された水酸化ナトリウム添加タンク6か
らカチオン樹脂の含有硫黄分に対し当量以上添加しなが
ら一定量の樹脂を、焼却炉9に供給し他の可燃性雑個体
と混合焼却する。その効果については、前述の実施例と
同様である。
以上の実施例では水酸化ナトリウムを使用済イオン交
換樹脂に添加する方法として、特別な混合装置を設けて
いるが、イオン交換樹脂の再生系を用いて水酸化ナトリ
ウムを添加する方法もある。
即ち、アニオン樹脂の再生塔では通常水酸化ナトリウ
ムを用いて再生しているので、復水脱塩塔等からの使用
済イオン交換樹脂をアニオン樹脂の再生塔に移送し、こ
こでカチオン樹脂のイオン交換基にナトリウムを吸着さ
せるようにすれば特別な装置を新たに設けることなく前
処理をすることが出来る。
また、以上の実施例では水酸化ナトリウムを添加する
例を説明したが、添加する他のものの例としてはBa(O
H)やCa(OH)等の水酸化物や、MgCl2やCaCl2等の
アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物でも
同様にSOxの発生を低減させることが出来る。ただし、
処理操作の容易性を考慮すると、アルカリ金属の水酸化
物またはアルカリ土類金属の水酸化物が好ましく、なか
でも水酸化ナトリウムがSOxの発生低減効果上好まし
い。
以上の本発明の実施例によれば、原子力発電プラント
で発生する使用済イオン交樹樹脂のほとんどが焼却処理
可能となるため、樹脂廃棄物の発生量を従来の40分の1
以下にできる。
また、イオン交換樹脂の形状(粒状,粉末,繊維)に
選択性がないため、樹脂の廃棄処理を実施する分野に広
く適用できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、排ガス系に排出される硫黄酸化物の
量が減少し、外部環境に排出される硫黄酸化物の量が減
少する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すフロー図、第2図は別
の実施例を示すフロー図、第3図は本発明の効果を示す
焼却炉温度とSOx発生割合の関係図、第4図はナトリウ
ム添加割合とSOx発生割合の関係を示す図面である。 1……使用済樹脂受タンク、2……脱水器供給ポンプ、
3……遠心脱水器、4……水分計、5……混合機、6…
…アルカリ金属またはアルカリ土類金属添加タンク、7
……添加ポンプ、8……焼却炉樹脂ホッパー、9……焼
却炉、10……可燃性雑固体ホッパー、11……セラミック
フィルタ、12……排ガスフィルタ、13……排ガスブロ
ア、14……排気筒、15……スクリュフィーダ。
フロントページの続き (72)発明者 武士 紀昭 茨城県日立市弁天町3丁目10番2号 日 立協和工業株式会社内 (72)発明者 黒沢 里志 茨城県日立市弁天町3丁目10番2号 日 立協和工業株式会社内 (72)発明者 菊池 恂 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 浜本 雅啓 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 菅原 宣彦 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭59−160800(JP,A) 特開 昭61−27412(JP,A) 特表 昭60−501970(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G21F 9/32 G21F 9/30

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオン交換基に水素及び硫黄を含有する使
    用済陽イオン交換樹脂に、アルカリ金属化合物またはア
    ルカリ土類金属化合物を添加し、その後、前記イオン交
    換基が前記アルカリ金属または前記アルカリ土類金属の
    硫酸塩を含むイオン交換基に変換された前記使用済陽イ
    オン交換樹脂を、焼却することを特徴とする使用済イオ
    ン交換樹脂の焼却方法。
  2. 【請求項2】水素及び硫黄を含むスルホン酸基をイオン
    交換基とする使用済陽イオン交換樹脂に、アルカリ金属
    またはアルカリ土類金属の水酸化物を添加し、その後、
    前記イオン交換基が前記アルカリ金属または前記アルカ
    リ土類金属の硫酸塩を含むイオン交換基に変換された前
    記使用済陽イオン交換樹脂を、焼却することを特徴とす
    る使用済イオン交換樹脂の焼却方法。
  3. 【請求項3】前記アルカリ金属または前記アルカリ土類
    金属の水酸化物の添加量を、前記スルホン酸基が前記硫
    酸塩を生成するのに必要な当量以上とする請求項2の使
    用済イオン交換樹脂の焼却方法。
  4. 【請求項4】放射性物質取扱施設に設置されてその施設
    内で用いられる液体を浄化する脱塩手段から排出された
    使用済イオン交換樹脂を焼却する方法において、 前記排出された使用済イオン交換樹脂をイオン交換樹脂
    再生手段内に移し、 前記再生手段内にアルカリ金属またはアルカリ土類金属
    の水酸化物を供給して、水素及び硫黄を含むスルホン酸
    基をイオン交換基とする使用済陽イオン交換樹脂の前記
    イオン交換基を、前記アルカリ金属または前記アルカリ
    土類金属の硫酸塩を含むイオン交換基に変換し、 前記硫酸塩を含むイオン交換基を有する前記使用済イオ
    ン交換樹脂を焼却することを特徴とする使用済イオン交
    換樹脂の焼却方法。
JP21746689A 1989-08-25 1989-08-25 使用済イオン交換樹脂の焼却方法 Expired - Lifetime JP2901654B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21746689A JP2901654B2 (ja) 1989-08-25 1989-08-25 使用済イオン交換樹脂の焼却方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21746689A JP2901654B2 (ja) 1989-08-25 1989-08-25 使用済イオン交換樹脂の焼却方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0382999A JPH0382999A (ja) 1991-04-08
JP2901654B2 true JP2901654B2 (ja) 1999-06-07

Family

ID=16704674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21746689A Expired - Lifetime JP2901654B2 (ja) 1989-08-25 1989-08-25 使用済イオン交換樹脂の焼却方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2901654B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106910546A (zh) * 2017-03-20 2017-06-30 四川行之智汇知识产权运营有限公司 用于脱水后核电站离子交换树脂的存储结构

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5651885B2 (ja) * 2011-03-30 2015-01-14 日本碍子株式会社 イオン交換樹脂の減容処理システムおよびイオン交換樹脂の減容処理方法
EP3423188B1 (en) * 2016-03-04 2020-01-22 3M Innovative Properties Company Method for removing perfluorinated alkanoic acids

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106910546A (zh) * 2017-03-20 2017-06-30 四川行之智汇知识产权运营有限公司 用于脱水后核电站离子交换树脂的存储结构

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0382999A (ja) 1991-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4053432A (en) Volume reduction of spent radioactive ion-exchange material
US4628837A (en) Method and apparatus for processing spent ion exchange resin
JPS58213300A (ja) 放射性廃棄物の処理方法
US4668435A (en) Thermal conversion of wastes
JP2901654B2 (ja) 使用済イオン交換樹脂の焼却方法
JPH0668556B2 (ja) 放射性廃液の処理方法
US5352367A (en) Process for the separation of radioactive iodine compounds by precipitation
KR102117304B1 (ko) 연소가스를 이용한 비산재 처리시스템
JPS6335000B2 (ja)
Akai et al. Ion-exchange resin decomposition in supercritical water
JP2881410B2 (ja) 産業廃棄物の処理方法
JPH09308871A (ja) 廃棄物処理方法
JP2000042360A (ja) 煙道吹込み剤およびその使用方法
EP0261662A2 (en) Method for removal of iodine in gas
JPS63162040A (ja) 耐熱耐食性ヨウ素吸着材
JP2816006B2 (ja) 放射性廃棄物の固化処理方法
JPH09108647A (ja) 重金属の固定化材と固定化方法
JPH03195809A (ja) SOxの発生を防止した廃樹脂の焼却法
JP2854691B2 (ja) 放射性廃棄物の安定化処理方法
JPH0579960B2 (ja)
JPH0564319B2 (ja)
JPS6061697A (ja) 放射性液体有機廃棄物の分解処理方法
JPH09108646A (ja) 廃棄物処理方法および廃棄物処理材
JPH0544640B2 (ja)
JPH0511280B2 (ja)