JPS59162493A - イオン交換樹脂に付着する鉄酸化物除去法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は原子カプラントの不純物質を浄化するイオン交
換樹脂による脱塩器の脱着操作に係わり特に、イオン交
換樹脂に付層した鉄酸化物の除去法に関するものである
。

〔従来技術〕

原子カプラントでは冷却水中に放射性のイオンあるいは
これを含む鉄クラツドと呼ばれる鉄酸化物を除去して放
射能低減を図る脱塩器が設置されている。復水系では粒
状樹脂を充填した脱塩器、粉状樹脂をプリコートする瀘
過脱塩器が必要に応じて組み合わせて設置されている。

また炉水の再循環系統においても戸水温度を下げて脱塩
している。このような脱塩器には陽、陰のイオン交換樹
脂が使用されているが、破壊時に脱着、再生から再利用
される場合とそのまま廃棄される場合がある。ここで樹
脂の再生頻度は通常のイオン交換樹脂の使用と異なり、
イオン除去能と合わせて鉄クラツドの分服能も圧力損失
の増大を考慮して決定される。すなわち樹脂により鉄酸
化？／ｌを除去することが必要である。したがって樹脂
の再生には陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を分離
して、各々ヲ酸、アルカリで脱着して再生している。こ
の時、樹脂に付着した鉄クラツドの成分はＦｅ００Ｈ，
Ｆｅ２Ｏ３＃　Ｆｅ３Ｏ４等の酸化鉄が主成分であり、
酸での溶解速度が小さいので十分時間をかけているのが
実情である。また使用する酸濃度は３〜５％の高濃度液
を用いている。したがって脱着槽は耐酸性の材料を必要
とするとともに取扱いに十分注意ｔ−要する。なお粉末
樹脂の脱着は実用化されていないが、この場合には酸性
液中で超音波法による脱着を行なう方法が研究されてい
る。

以上の方法に対して、不法では付着鉄クラツドを還元雰
囲気と鉄イオンを捕捉′できる錯化剤の作用を利用した
懸濁状態での電解還元による脱着法に関するものである
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、妖クラッドを付着した粉末。

粒状の各イオン交換樹脂からの脱着を、錯化剤存在の下
で電解還元を施すことにより鉄イオンとして溶解除去す
る方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

原子カプラントで適用される脱塩器特にｐ逸脱ｋＡ　ｉ
＝で使用される粉状イオン交換樹脂に付着する鉄クラツ
ドを分離する方法において、鉄クラツドの主成分がＦ’
ｅＯＯＨ，Ｆｅ２０ｓ　ｐ　Ｆｅ３Ｏ４等ノ酸化鉄が還
元反応により溶解することを利用するとともに溶解鉄イ
オンをマスキングする作用をもつ錯化剤を使用する、還
元反応には粒子自身が電極として作用する懸濁買電解法
を用いる。

まず鉄酸化１勿の錯化剤液中での還元溶解反応は次の様
に表わせる。

Ｆ６２０ａ＋６Ｈ”＋２Ｙ’　−＋２６−−＋２　Ｆｅ
　：Ｙ２−＋３Ｈ２０ＣＯＯＦｅ２０３＋８Ｈ”＋２Ｙ
’−＋２ｅ−→２ｐｅ：ｙ２−＋ｃｏ：Ｙ２”’　＋４
　Ｈ２０ Ｆｅｓ０４十８Ｈ”＋３Ｙ”＋２６−＋３Ｆｅ：Ｙ２−
＋４ＨｚＯこれらの反応式が示す様に％酸化物は酸（Ｈ
＋）の存在の下で亀子（ｅ″′）を受けとって錯化剤（
Ｙ””）とｐ　ｅ　ｇ４−＜オンあるいはＣＯイオンと
反応して固定される。懸濁電解による還元法は一対の陽
極板と陰極板の間には化鉄粒子を分散した溶液中では粒
子の両面が陽極部と陰＠部の分かれる複極化作用が生じ
る。この時粒子位置が変化しても、候極部のうち陰極の
還元反応が起こっている限り錯化剤に鉄イオンが固定さ
れる。この様にして酸化鉄を分離したイオン変換樹脂は
溶液から分離して再利用するかあるいは放射能を有しな
い廃棄物として処理される。一方、錯化剤溶液は活性炭
等で吸着処理して無害化しぞのまま放流する。活性炭は
焼却等により減容化を図る。

〔発明の実施例〕

本発明を実施した時の処理系統と装置構成について第１
図に示す。イオン交換樹脂をエレメントにプリコントし
て鉄り２ツドを分離する濾過脱塩器ｌとこれに゛イオン
交換樹脂を供給する装置２、さらにはプリコートされた
樹脂を逆洗する系、統３で構成されている。鉄クラツド
が付着したイオン交換樹脂が排出４亨れるとまずり２ツ
ド分離電解槽５に入る。ここで錯化剤を主体とする余剰
６を添加するとともに不活性ガス等による気泡攪拌７を
行ない両端の電極８で′電解する。粒子の複極化により
還元溶解を行なう。クラッドが分離した樹脂と廃液は次
の分離槽９に送られ、ここで濾過筒ｌＯで分離され、樹
脂は逆洗ある＾はかきとシによ９元の供給装置２に送ら
れる。一方廃液は次の活性炭吸宥槽１１に送られる。こ
こでは固定床の活性炭層で金属錯体が吸着される。活性
炭が破壊すると外部にと９出されて焼却処分等が行なわ
れる。吸着後の廃液は元の分離槽９の逆洗液あるいは再
度吸着槽１１に送られる。所定の濃度以下になった液は
外部に放出１２適れる。

以上の処理系統、装置により樹脂に付着した鉄クラツド
等を分離して脱着させることができる。

次に電解槽の構造を第２図、第３図に示す。第２図では
陽極１３．陰極１４の間に樹脂を含む錯化剤溶液を入れ
電解するが、この時樹脂の分散を図るためと還元雰囲気
を保つために不活性ガスを底部から散気管１５で送入す
る。第３図では電解槽底部に超音波発振器１６を設置し
ており、電解と同時に超音波のキャビテーション作用を
オリ用して付着クラッドの分離と溶ｓを促進する。

次に本発明を実証するための実験につゆで示す。

実験は鉄クラツドを付着させた粉状カチオン交換樹脂（
平均粒径１５０μｍ）を所定の電解液を入れた電解槽内
に分散させて直流連載の下で溶解させた。鉄クラツドの
付着には平均粒径２〜３μｍのα−Ｆｅ２０．とＦｅａ
ｓｔを個別に所定量を樹脂に吸着によシ付着させたもの
を使用した。−解槽は陽極に白金板、陰極に黒鉛板を配
置した大きさ１００Ｘ１００Ｘ４０の角形槽を用いた。

溶解鉄のｍ＋ｊ定には原子吸光分析計によった。

・電解液の種類による溶解特性の比較を第４図に示す。

電解液にはＥＤＴＡ・２Ｎａ、硫酸す）　ＩＪウム１’
Ｊａｚｓ０４）、Ｌ−７ス：７Ａ＋ビア　酸Ｉ）　０．
００２ＤＡｌｔ液を用いた。α−Ｆｅ２０３付着量はカ
チオン樹脂に対して１０％量のものを使用した。カチオ
ン樹脂への各電解液のイオン交換反応を紡ぐためにクラ
ッド付着樹脂には予め各電解液でイオン交換させておい
た。電′Ｓ条件は電流０．２人と一定である。

同図には各電解液での通電量に対する溶出鉄ｉを樹脂当
りの重量変化で示している。これよシわがるようにＮａ
２ＳＯ４液、Ｌ−アスコルビン醒液では溶解があまり進
行しないのに対して、ＥＤＴＡ・２Ｎａ液では；Ｌ！、
激に溶解する。このように各電解液で溶解に差が生じる
のは、樹脂自身が電極となって鉱解還元されても溶出し
た鉄イオンがＥＤＴＡのような錯化剤によシ捕捉されな
いと溶液中に存在しないで再度陰極部に電析することに
よるものと考えられる。なおＬ−アスコルビン酸は可逆
反応が起とシうる有機性の還元剤であるが溶解効果はみ
られない。

第５図には０．００２Ｍ／、！　　のＥＤ’Ｉ’Ａ−２
Ｎａ溶液におけるＦｅ３Ｏ４付着樹脂とα−Ｆｅ２０３
付層樹脂での溶解特性を示している。この時の試験牽伸
はいずれも樹脂７ｘｏｍｚＸ液量２００ｍ／：　％　−
流０．５　Ａと一定である。この結果が示すように、同
じ鉄酸化物の中でもＦｅ３Ｏ４の方がα−Ｆｅ２０３付
シ溶解しやすいことを示している。これは結晶構造、電
気導電性の差に基づくものであシ％　Ｆｅ３Ｏ４の方が
心電性が大きくかつ結晶構造においてｐ　ｅ２＋イオン
とｐ　ｅ３４−イオンの共存するスピネル構造が還元さ
れやすいことによる。

〔発明の効果〕

以上の実験結果かられかるように鉄クラツド付着のイオ
ン交換樹脂を鉄イオンと錯体を形成する溶液で゛電解す
ると溶解できることがわかる。さらに溶解性を向上させ
るには機砿的振動例えば攪拌超音波振動などを付加する
方法が考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施してイオン交換樹脂から鉄
クラツドを分離する系統の概略図、第２図および第３図
はイオン交換樹脂から鉄クラツドを分離するに適した電
解槽の構造を示す断面図、第４図および第５図は鉄酸化
物ケ付庸したイオン交換樹脂の隠所処理特性を示す線図
である。 ６・・・薬剤、８・・・電極、９・・・分離槽、ｌｌ・
・・吸着槽、１６・・・超音波発振器。 電気量　二〇（ツー。ン）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、原子力発電プラント等の復水浄化に使用するイオン
   交換樹脂に付層する鉄酸化物の除去において、錯化剤溶
   液中に分散させ７１ｃｓ子を直流′電解で溶解すること
   を特徴とするイオン交換樹脂に付層する鉄酸化物除去法
   。