RU2050027C1

RU2050027C1 - Process of decontamination of solutions from radionuclides

Info

Publication number: RU2050027C1
Authority: RU
Inventors: Р.А. Пензин; В.М. Гелис; Б.В. Мартынов; В.В. Шаталов; В.В. Милютин; В.П. Тарасов; Е.А. Беляков; С.А. Вариков; Ю.Я. Вопияшин; А.Ф. Самородов; М.П. Филиппов
Original assignee: Пензин Роман Андреевич
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1995-12-10

Abstract

FIELD: nuclear power engineering. SUBSTANCE: process refers to decontamination of liquid radioactive waste. Solution carrying radionuclides is passed in series through two sorbents. First sorbent presents industrial ferrocianide sorbent based on in organic carrier type НЖА or Selex -ЦФК or МЖА or Selex-ЦФМ. Second sorbent is zeolite of A type of hydroxide of tetravalent metal in which capacity hydroxide of circonium, titanium or manganese is used. Hydroxide in this case can contain inert binders in addition. EFFECT: high degree of decontamination of solution from radionuclides of Cs and Sr with high values of volumes of solution passed through sorbents. 3 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к экологии, конкретно к экологии атомной энергетики, и может быть использовано для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов. The invention relates to ecology, specifically to the ecology of nuclear energy, and can be used for the purification of liquid radioactive waste from radionuclides.

Известны ионообменные методы очистки сбросных растворов атомной промышленности от радионуклидов с помощью органических сорбентов сульфокатионитов и анионитов. Недостатком данных способов является их низкая эффективность по отношению к одним из наиболее опасных радионуклидов цезия (134+137) и стронция 90. Так, при солесодержании 0,5-1 г/л очистка растворов от этих радионуклидов достигается только для 40-60 относительных объемов (объем раствора, равный объему сорбента к. о.), что делает ионообменные методы практически непригодными для очистки минерализованных растворов [1]
Известно использование природных и синтетических неорганических сорбентов для очистки различных по солесодержанию растворов от радионуклидов [2] Недостатком этого способа является значительное ухудшение сорбционно-селективных свойств неорганических цеолитных сорбентов при изменении солевого состава и рН растворов, что приводит к резкому снижению показателей очистки.Known ion-exchange methods for cleaning waste solutions of the nuclear industry from radionuclides with the help of organic sorbents of sulfocationite and anionite. The disadvantage of these methods is their low efficiency in relation to one of the most dangerous radionuclides of cesium (134 + 137) and strontium 90. So, with a salt content of 0.5-1 g / l, cleaning of solutions from these radionuclides is achieved only for 40-60 relative volumes (the volume of the solution equal to the volume of the sorbent k.o.), which makes ion-exchange methods practically unsuitable for the purification of mineralized solutions [1]
It is known to use natural and synthetic inorganic sorbents for purifying radionuclides of different salinity solutions [2] The disadvantage of this method is a significant deterioration in the sorption-selective properties of inorganic zeolite sorbents with a change in the salt composition and pH of solutions, which leads to a sharp decrease in purification.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки растворов от радионуклидов, включающий их пропускание через сорбент, представляющий собой цеолит типа "А" или гидроксид четырехвалентного металла [3] По данному способу растворы от радионуклидов очищают путем их пропускания через цеолиты марки ЦМП, ЦФБ или гидроксиды титана или марганца. Недостатком данного способа является относительно низкие показатели очистки. Так, с коэффициентом очистки (К_оч), равным 100, очищается не более 700 колоночных объемов (к.о. объемов раствора, равных объему сорбента) исходного раствора.The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of purifying solutions of radionuclides, including passing them through a sorbent, which is a type A zeolite or tetravalent metal hydroxide [3] In this method, solutions of radionuclides are purified by passing them through brand zeolites CMP, CPB, or titanium or manganese hydroxides. The disadvantage of this method is the relatively low cleaning rates. So, with a purification coefficient (K _Pts ) equal to 100, no more than 700 column volumes (co-solution volumes equal to the sorbent volume) of the initial solution are purified.

Задачей изобретения является повышение объема и степени очистки растворов от радионуклидов. The objective of the invention is to increase the volume and degree of purification of solutions from radionuclides.

Задача решается настоящим способом очистки растворов от радионуклидов, включающим их пропускание сначала через ферроцианидный сорбент марки НЖА, Селекс-ЦФН, МЖА или Селекс-ЦФМ (ТУ 95 2385-92), а затем через цеолит типа "А" или гидроксид четырехвалентного металла, в качестве которого используют гидроксид циркония, титана или марганца, дополнительно содержащий инертное связующее. The problem is solved by the present method of purifying solutions of radionuclides, including passing them first through a ferrocyanide sorbent NZHA, Selex-CFN, MZHA or Selex-CFM (TU 95 2385-92), and then through type A zeolite or a tetravalent metal hydroxide, in the quality of which is used zirconium, titanium or manganese hydroxide, additionally containing an inert binder.

Отличительным признаком способа является то, что перед пропусканием растворов через цеолит типа "А" или гидроксид четырехвалентного металла их пропускают через ферроцианидный сорбент марки НЖА, Селекс-ЦФН, МЖА или Селекс- ЦФМ. A distinctive feature of the method is that before passing the solutions through a type A zeolite or a tetravalent metal hydroxide, they are passed through a ferrocyanide sorbent of the NZhA, Selex-CFN, MZha or Selex-CFM brands.

Другое отличие способа заключается в том, что в качестве гидроксида используют гидроксид циркония титана или марганца. Another difference of the method lies in the fact that zirconium hydroxide titanium or manganese is used as the hydroxide.

Еще одним отличием способа является то, что гидроксид четырехвалентного металла дополнительно содержит инертное связующее. Another difference of the method is that the tetravalent metal hydroxide additionally contains an inert binder.

Указанные отличия обеспечивают одновременное повышение степени очистки и объема очищенного от радионуклидов раствора. These differences provide a simultaneous increase in the degree of purification and the volume of the solution purified from radionuclides.

При этом было обнаружено, что если при пропускании одного и того же раствора, содержащего радионуклиды цезия и стронция на уровне 10^-5-10^-7Ku/л, через цеолит типа "А" достигается очистка с коэффициентом (К_оч.) ≥10² около 600 к.о. по отношению к стронцию и около 1000 к.о. по отношению к цезию, то предварительное пропускание раствора через сорбенты НЖА, или МЖА, Cелекс-ЦФН, Селекс-ЦФМ позволяет довести объем очищенного раствора (без снижения К_оч.) до 2,5-4 тыс. к.о. т.е. увеличить его по отношению к стронцию в 5-8 раз. Обратная последовательность пропускания такого не дает.Moreover, it was found that if, when passing through the same solution containing cesium and strontium radionuclides at the level of 10 ^-5 -10 ^-7 Ku / l, purification with a coefficient of (K _pts ) ≥10 is achieved through type A zeolite ² about 600 k.o. in relation to strontium and about 1000 k.o. with respect to cesium, then the preliminary passage of the solution through the sorbents of NZhA, or MZhA, Selex-CFN, Selex-CFM allows you to bring the volume of the purified solution (without reducing To _Pts. ) up to 2.5-4 thousand KO those. increase it in relation to strontium 5-8 times. The reverse sequence of transmission does not.

Эффективность описываемого способа иллюстрируется следующими примерами. The effectiveness of the described method is illustrated by the following examples.

П р и м е р 1. Проводят очистку жидких радиоактивных отходов (ЖРО) следующего состава, Сухой остаток, г/л 2,0-2,7 Солесодержание, г/л 1,5-3,0 Жесткость, мг/л 50-75 Cl^-, мг/л 280-580 С₂О₄ ^-, мг/л до 40 ПАВ, мг/л до 7,0 Трилон Б, мг/л до 24 рН 7,8-9,0 Σβ, Ku/л (4,5-39) х 10^-6 Cs (134+137), Ku/л (3,3-26) х 10^-6 Sr-90, Ku/л 1-1,2 х 10^-6
Очистку ведут в динамическом режиме пропускания ЖРО со скоростью 8-10 к. о. /ч. В колонку объемом 10 мл загружают различные сорбенты в определенной последовательности по:
Схеме 1 сверху 5 мл НЖС снизу 5 мл цеолита типа А марки ЦФБ с параметром решетки d 12,27

Схеме 2 сверху 5 мл МЖА снизу 5 мл ЦФБ
Схеме 3 сверху 3,0 мл НЖА снизу 6 мл цеолита типа А марки ЦМП (d 12,30

)
Схеме 4 сверху 6 мл Селекс-ЦМФ снизу 3 мл ЦФБ
Схеме 5 сверху 5 мл ЦФБ снизу 5 мл Селекс-ЦФН
Схеме 6 сверху 5 мл НЖА снизу 5 мл гидроксида титана (IУ)
Схеме 7 сверху 5 мл НЖА снизу 5 мл сорбента ИСМОС (ИСМОС гранулированный сорбент, представляющий собой композицию из 80% кристаллического диоксида марганца и 20% ацетилцеллюлозы инертного связующего)
Схеме 8 сверху 5 мл МЖС снизу 5 мл гидроксида циркония (IУ)
Схеме 9 в колонку загружено 10 мл ЦМП (по известному способу)
Результаты приведены в табл.1.PRI me R 1. Carry out the cleaning of liquid radioactive waste (LRW) of the following composition, Solids, g / l 2.0-2.7 Salinity, g / l 1.5-3.0 Hardness, mg / l 50 -75 Cl ^- , mg / L 280-580 С ₂ О ₄ ^- , mg / L up to 40 surfactants, mg / L up to 7.0 Trilon B, mg / L up to 24 pH 7.8-9.0 Σβ, Ku / l (4.5-39) x 10 ^-6 Cs (134 + 137), Ku / l (3.3-26) x 10 ^-6 Sr-90, Ku / l 1-1.2 x 10 ^-6
Cleaning is carried out in the dynamic mode of transmission of LRW at a speed of 8-10 K. about. / h In a column of 10 ml load various sorbents in a certain sequence according to:
Scheme 1 from above 5 ml of NLW from below 5 ml of type A zeolite of the TsFB brand with a lattice parameter d 12.27

Scheme 2 from above 5 ml of MFA from below 5 ml of CFB
Scheme 3 on top of 3.0 ml of NLA from below 6 ml of zeolite type A ZMP grade (d 12.30

)
Scheme 4 top 6 ml Selex-CMF bottom 3 ml CPB
Scheme 5 top 5 ml CFB bottom 5 ml Selex-CFN
Scheme 6 top 5 ml of UFA bottom 5 ml of titanium hydroxide (IU)
Scheme 7 from the top 5 ml of NLA from the bottom 5 ml of ISMOS sorbent (ISMOS granular sorbent, which is a composition of 80% crystalline manganese dioxide and 20% inert binder cellulose)
Scheme 8 from above 5 ml of MFL from below 5 ml of zirconium hydroxide (IU)
Scheme 9 in the column loaded with 10 ml of CMP (by a known method)
The results are shown in table 1.

П р и м е р 2. Проводят очистку вод спецпрачечной на двух колонках, заполненных по 0,5 м³ сорбента НЖА и ЦМП; скорость фильтрации 3 м³/ч:
Химический состав ЖРО, г/л:
сухой остаток 0,6;
ПАВ 0,025;
карбонат натрия 0,5;
щавелевая кислота 0,1;
рН 9,7
Радионуклидный состав (А х 10^-9 Ku/л): Cs-137 30; Cs-134 0,6; Cs-90 2; остальные радионуклиды в пределах норм НРБ 76/87.PRI me R 2. Carry out the treatment of special laundry in two columns filled with 0.5 m ^{3 of} sorbent NZHA and TsMP; filtration rate 3 m ³ / h:
The chemical composition of LRW, g / l:
dry residue 0.6;
Surfactant 0,025;
sodium carbonate 0.5;
oxalic acid 0.1;
pH 9.7
Radionuclide composition (A x 10 ^-9 Ku / l): Cs-137 30; Cs-134 0.6; Cs-90 2; the remaining radionuclides are within the limits of NRB 76/87 standards.

Результаты очистки 10 м³ ЖРО представлены в табл.2 в единицах ПДК. Общий объем переработанных отходов составил 40 м³.The cleaning results of 10 m ³ LRW are presented in table 2 in units of MPC. The total volume of recycled waste amounted to 40 m ³ .

Как видно из приведенного примера, проведение процесса очистки ЖРО по предлагаемому способу позволяет в 2,5-4 раза увеличить объем очищенных растворов и в 8-20 раз степень их очистки от радионуклидов цезия и стронция. As can be seen from the above example, the LRW purification process according to the proposed method allows to increase the volume of purified solutions by 2.5–4 times and the degree of their purification from cesium and strontium radionuclides.

Одновременное достижение двух важных показателей очистки позволяет рассматривать данный сорбционно-селективный метод очистки как эффективный способ утилизации в наиболее компактном виде долгоживующих радионуклидов цезия и стронция. The simultaneous achievement of two important indicators of purification allows us to consider this sorption-selective method of purification as an effective way of disposal in the most compact form of long-lived radionuclides of cesium and strontium.

Claims

1. METHOD FOR CLEANING SOLUTIONS FROM RADIONUCLIDES, including passing them through a sorbent, which is a type A zeolite or a tetravalent metal hydroxide, characterized in that the solutions are preliminarily passed through a ferrocyanide sorbent of the NZhA brand Selex-CFN, MZHA or Selex-CFM.

2. The method according to claim 1, characterized in that the titanium, zirconium or manganese hydroxide is used as the tetravalent metal hydroxide.

3. The method according to claim 1, characterized in that the hydroxide of the tetravalent metal further comprises an inert binder.