RU2165284C2 - Method of conducting continuous countercurrent sorption process - Google Patents
Method of conducting continuous countercurrent sorption process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2165284C2 RU2165284C2 RU99109577A RU99109577A RU2165284C2 RU 2165284 C2 RU2165284 C2 RU 2165284C2 RU 99109577 A RU99109577 A RU 99109577A RU 99109577 A RU99109577 A RU 99109577A RU 2165284 C2 RU2165284 C2 RU 2165284C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- cascade
- mixing
- sorption
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам осуществления сорбционных процессов, в частности, к числу способов реализации непрерывного противоточного процесса с использованием твердого сорбента для извлечения из растворов микроколичеств тяжелых металлов, радионуклидов, нефтепродуктов или других примесей. Изобретение может быть использовано в радиохимической и гидрометаллургической, пищевой и других отраслях промышленности, а также при решении экологических проблем очистки жидких промышленных отходов. The invention relates to methods for implementing sorption processes, in particular, to a number of methods for implementing a continuous countercurrent process using a solid sorbent for extraction from solutions of trace amounts of heavy metals, radionuclides, oil products, or other impurities. The invention can be used in radiochemical and hydrometallurgical, food and other industries, as well as in solving environmental problems of liquid industrial waste treatment.
Известны различные способы проведения сорбционных процессов:
полунепрерывные процессы с неподвижным слоем сорбента;
непрерывные, противоточные процессы с подвижным слоем сорбента с использованием колонн и смесительно-отстойных сорберов (Галкин, Тихомиров. Основные процессы и аппараты технологии урана. М., Атомиздат, 1981. С.М.Корпачева, Е. И.Захаров. Основы теории и расчета пульсационных колонных реакторов, М. , Атомиздат, 1990. Е.И.Захаров, Б.Е. Рябчиков, В.С.Дьяков. Ионообменное оборудование атомной промышленности, М. Энергоатомиздат, 1987 г., с.92).There are various ways of conducting sorption processes:
semi-continuous processes with a fixed bed of sorbent;
continuous, countercurrent processes with a moving sorbent bed using columns and mixing-settling sorbers (Galkin, Tikhomirov. Main processes and apparatuses of uranium technology. M., Atomizdat, 1981. S. M. Korpacheva, E. I. Zakharov. Fundamentals of theory and calculation of pulsed column reactors, M., Atomizdat, 1990. EI Zakharov, B. E. Ryabchikov, V. S. Dyakov. Ion-exchange equipment of the nuclear industry, M. Energoatomizdat, 1987, p. 92).
Известен противоточный процесс с использованием смесительно-отстойных сорберов (Авт. св. N 258898, 1970 г., Разработка и применение пульсационной аппаратуры, под редакцией С.М. Карпачевой, Атомиздат 1974 г., с. 161.). A countercurrent process using mixing settling sorbers is known (Auth. St. N 258898, 1970, Development and use of pulsation equipment, edited by S. M. Karpacheva, Atomizdat 1974, p. 161.).
Основными недостатками колонн и смесительно-отстойных сорберов являются:
- низкая скорость разделения фаз под действием гравитационных сил и необходимость загрузки больших объемов сорбционных материалов;
- слабое перемешивание фаз при пульсации;
- необходимость использования крупных гранул сорбента в промышленных аппаратах.The main disadvantages of columns and mixing-settling sorbers are:
- low speed of phase separation under the influence of gravitational forces and the need to load large volumes of sorption materials;
- weak phase mixing during pulsation;
- the need to use large granules of sorbent in industrial apparatus.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, представляющий собой непрерывный, противоточный сорбционный процесс с разделением жидкой и твердой фаз в каскаде одноступенчатых сорбционных аппаратов, установленных горизонтально, путем подачи с одной стороны каскада суспензии сорбента, а с другой - раствора, подлежащего обработке (RU 2034056 C1, 1995, 4 л.)
Однако при работе с радиоактивными растворами на сорбенте накапливаются значительные количества радиоактивных материалов, которые могут представлять радиационную и ядерную опасность. При уменьшении объема сорбционных колонн резко снижается производительность.The closest in technical essence and the achieved result is a method that is a continuous, countercurrent sorption process with the separation of liquid and solid phases in a cascade of single-stage sorption apparatuses installed horizontally by feeding on one side of the cascade a suspension of the sorbent, and on the other, the solution to be processed (RU 2034056 C1, 1995, 4 l.)
However, when working with radioactive solutions, significant amounts of radioactive materials are accumulated on the sorbent, which can be a radiation and nuclear hazard. With a decrease in the volume of sorption columns, productivity decreases sharply.
Задачей настоящего изобретения является создание высокопроизводительного непрерывного противоточного процесса с твердофазным сорбентом для использования в радиохимической, гидрометаллургической, пищевой и других отраслях промышленности для извлечения ценных продуктов, находящихся в малых концентрациях, а также при решении экологических проблем очистки жидких отходов, содержащих тяжелые металлы, радионуклиды, нефтепродукты и другие загрязнения. Изобретение также направлено на повышение ядерной и радиационной безопасности при работе с радиоактивными материалами. The objective of the present invention is to provide a high-performance continuous countercurrent process with a solid-phase sorbent for use in radiochemical, hydrometallurgical, food and other industries for the extraction of valuable products in low concentrations, as well as in solving environmental problems of the treatment of liquid wastes containing heavy metals, radionuclides, petroleum products and other pollution. The invention is also aimed at improving nuclear and radiation safety when working with radioactive materials.
Поставленная задача решается описываемым способом проведения непрерывного сорбционного противоточного процесса с разделением жидкой и твердой фаз в каскаде сорбционных аппаратов, установленных горизонтально, при подаче с одной стороны каскада суспензии сорбента, а с другой стороны каскада обрабатываемого им раствора, при этом каждый из аппаратов снабжен смесительной и разделительной камерами, и в каждом из аппаратов вначале производят смешение фаз, а затем их разделение с помощью центробежных сил. The problem is solved by the described method of conducting a continuous sorption countercurrent process with separation of liquid and solid phases in a cascade of sorption apparatuses installed horizontally, when a sorbent slurry is fed from one side of the cascade, and a solution is processed on the other side of the cascade, each of which is equipped with a mixing and separation chambers, and in each of the apparatuses, the phases are first mixed, and then separated by centrifugal forces.
Предпочтительно, при смешении фаз производят принудительное перемешивание. Preferably, when mixing the phases produce forced mixing.
Предпочтительно, использование в способе сорбента с размером частиц менее 1 мм. Preferably, the use of a sorbent with a particle size of less than 1 mm in the method.
Для реализации заявленного способа можно использовать известные типы центробежных аппаратов, например типа ЭЦТ (Химическая промышленность N 2, 1996 г. , с. 63). Центробежный аппарат состоит из корпуса и ротора с приводом. В корпусе расположена камера смешения и коллекторы для сбора потоков, выходящих из ротора. В камеру смешения подается суспензия сорбента и очищаемый раствор, где оба раствора смешиваются мешалкой, закрепленной на роторе. Полученная суспензия поступает в ротор и после разделения под действием центробежных сил на суспензию сорбента и очищенный раствор выводится из ротора. To implement the inventive method, you can use the known types of centrifugal apparatuses, for example, the type of ECT (
ПРИМЕР 1
Способ проведения многоступенчатого противоточного сорбционного процесса с использованием центробежных сорберов схематично представлен на фиг.1. Для осуществления процесса несколько центробежных сорберов соединяются последовательно в каскад. С одной стороны каскада в центробежный сорбер (1) подается раствор, например жидкие радиоактивные отходы, из которого необходимо извлечь радионуклиды или другие тяжелые металлы. С другой стороны каскада в центробежный сорбер (7) подается суспензия чистого сорбента. Сорберы соединены в каскад таким образом, чтобы обеспечить противоток твердой и жидкой фаз. Очищаемый раствор попадает в смесительную камеру первого сорбера, затем через ротор он подается в смесительную камеру второго сорбера и таким же образом в третий сорбер и т.д. Аналогичным образом суспензия сорбента подается в смесительную камеру последнего сорбера, с помощью ротора она отделяется от жидкой фазы и подается в смесительную камеру соседнего аппарата. В смесительной камере каждого сорбера осуществляется контакт сорбента с жидкой фазой, в результате чего происходит извлечение сорбентом радионуклидов и тяжелых металлов из раствора. В конечном итоге насыщенный сорбент выгружается из первого сорбера, а очищенный раствор из последнего аппарата.EXAMPLE 1
The method of conducting a multi-stage countercurrent sorption process using centrifugal sorbers is schematically presented in figure 1. To carry out the process, several centrifugal sorbers are connected in series to the cascade. On one side of the cascade, a solution, for example liquid radioactive waste, from which it is necessary to extract radionuclides or other heavy metals, is supplied to the centrifugal sorber (1). On the other side of the cascade, a suspension of pure sorbent is fed into the centrifugal sorber (7). Sorbers are connected in a cascade in such a way as to provide a counterflow of solid and liquid phases. The solution to be cleaned enters the mixing chamber of the first sorber, then it is fed through the rotor to the mixing chamber of the second sorber and in the same way to the third sorber, etc. Similarly, the suspension of the sorbent is fed into the mixing chamber of the last sorber, with the help of a rotor it is separated from the liquid phase and fed into the mixing chamber of the neighboring apparatus. In the mixing chamber of each sorbent, the sorbent contacts the liquid phase, as a result of which the sorbent extracts radionuclides and heavy metals from the solution. Ultimately, the saturated sorbent is discharged from the first sorber, and the purified solution from the last apparatus.
При большой производительности центробежные сорберы имеют малые объемы смесительной камеры и камеры разделения. Поэтому в каскаде одновременно находится небольшой объем радиоактивной жидкости и малая масса сорбента. За счет этого резко снижается радиационная и ядерная опасность процессов извлечения радиоактивных материалов из водных растворов. Данные сравнительного анализа непрерывного сорбционного способа очистки жидких радиоактивных отходов, содержащих уран и плутоний на пульсирующих колоннах и центробежных сорберах, представлены в таблице. With high productivity, centrifugal sorbers have small volumes of the mixing chamber and separation chamber. Therefore, a small volume of radioactive liquid and a small mass of sorbent are simultaneously located in the cascade. Due to this, the radiation and nuclear hazard of the processes of extracting radioactive materials from aqueous solutions is sharply reduced. A comparative analysis of the continuous sorption method for the purification of liquid radioactive waste containing uranium and plutonium on pulsating columns and centrifugal sorbers is presented in the table.
Из таблицы следует, что по объему заполнения ЖРО центробежная система примерно в 20 раз меньше, чем эквивалентная, по производительности колонна. Поэтому при равной активности перерабатываемых ЖРО пульсирующая колонна в 4000 раз более опасна в радиационном и ядерном отношении и должна иметь мощную биологическую защиту персонала от гамма-излучения, в то время как система из центробежных аппаратов не будет представлять серьезной радиационной опасности. From the table it follows that the centrifugal system is approximately 20 times smaller than the equivalent column in terms of capacity in the volume of LRW filling. Therefore, with equal activity of the processed LRW, a pulsating column is 4000 times more dangerous in radiation and nuclear terms and should have powerful biological protection of personnel from gamma radiation, while a system of centrifugal devices will not pose a serious radiation hazard.
На фиг. 2 изображена установка производительностью 400 л/ч, состоящая из 3-х последовательно-соединенных центробежных сорберов, установленных горизонтально. In FIG. 2 shows an installation with a capacity of 400 l / h, consisting of 3 series-connected centrifugal sorbers mounted horizontally.
Каждый из сорберов на фиг. 2 содержит:
1 - смесительную камеру,
2 - мешалку,
3 - транспортирующее устройство (шнек),
4 - камеру разделения (ротор).Each of the sorbers in FIG. 2 contains:
1 - mixing chamber,
2 - mixer
3 - conveying device (auger),
4 - separation chamber (rotor).
На фиг.2 сплошной стрелкой обозначена подача суспензии сорбента, а прерывистой линией подача раствора, подлежащего обработке. Очищаемый раствор поступает в смесительную камеру первого сорбера, затем транспортирующим устройством (шнеком) он подается в ротор и далее в смесительную камеру второго сорбера и таким же образом он поступает в третий сорбер и т.д. Аналогичным образом суспензия сорбента подается в смесительную камеру последнего сорбера, с помощью ротора она отделяется от жидкой фазы и подается в смесительную камеру соседнего аппарата. В смесительной камере каждого сорбера осуществляется контакт сорбента с жидкой фазой, в результате чего происходит извлечение сорбентом радионуклидов и тяжелых металлов из раствора. В конечном итоге насыщенный сорбент выгружается из первого сорбера, а очищенный раствор - из последнего сорбера. In Fig. 2, the solid arrow indicates the supply of the sorbent suspension, and the dashed line indicates the supply of the solution to be processed. The solution to be cleaned enters the mixing chamber of the first sorber, then it is fed into the rotor by the conveying device (screw) and then to the mixing chamber of the second sorber, and in the same way it enters the third sorber, etc. Similarly, the suspension of the sorbent is fed into the mixing chamber of the last sorber, with the help of a rotor it is separated from the liquid phase and fed into the mixing chamber of the neighboring apparatus. In the mixing chamber of each sorbent, the sorbent contacts the liquid phase, as a result of which the sorbent extracts radionuclides and heavy metals from the solution. Ultimately, the saturated sorbent is discharged from the first sorber, and the purified solution from the last sorber.
Пример 2. Example 2
Сорбция 137Cs из жидких радиоактивных отходов (ЖРО) низкого уровня активности. Для дезактивации ЖРО с исходной активностью 2·10-6 Ки/л (по Cs) используется установка производительностью 400 л/ч, состоящая из 3-х последовательных центробежных сорберов (фиг. 2). Отношение жидкой и твердой фаз Ж:Т= 1000: 1. Коэффициент распределения Цезия на сорбенте "Мокотон-Cs" равен 5·103. Степень очистки от 137 цезия на трех ступенях равна 200. Активность ЖРО на выходе составит 1 · 10-8 Ки/л. При этом объем ЖРО и масса сорбента, постоянно находящиеся в установке, составит 36 л и 36 г соответственно, а суммарная β,γ-активность суспензии, постоянно находящейся в установке, составит 7,2 · 10-5 Ки. Для сравнения, в случае использования пульсационной колонны (сорбера) такой же производительности и эффективности объем ЖРО и масса сорбента в колонне составляют соответственно 200 л и 50 кг, а β,γ-активность колонны более 0,1 Ки.Sorption of 137 Cs from liquid radioactive waste (LRW) of a low level of activity. For decontamination of LRW with an initial activity of 2 · 10 -6 Ci / l (according to Cs), a 400 l / h installation consisting of 3 sequential centrifugal sorbers is used (Fig. 2). The ratio of liquid and solid phases W: T = 1000: 1. The distribution coefficient of Cesium on the sorbent "Mokoton-Cs" is 5 · 10 3 . The degree of purification from 137 cesium at three stages is 200. The activity of LRW at the output will be 1 · 10 -8 Ci / l. In this case, the volume of LRW and the mass of the sorbent that are constantly in the installation will be 36 L and 36 g, respectively, and the total β, γ-activity of the suspension, which is constantly in the installation, will be 7.2 · 10 -5 Ci. For comparison, in the case of using a pulsating column (sorber) of the same productivity and efficiency, the volume of LRW and the mass of the sorbent in the column are 200 l and 50 kg, respectively, and the β, γ-activity of the column is more than 0.1 Ci.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99109577A RU2165284C2 (en) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | Method of conducting continuous countercurrent sorption process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99109577A RU2165284C2 (en) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | Method of conducting continuous countercurrent sorption process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99109577A RU99109577A (en) | 2001-02-27 |
RU2165284C2 true RU2165284C2 (en) | 2001-04-20 |
Family
ID=20219518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99109577A RU2165284C2 (en) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | Method of conducting continuous countercurrent sorption process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2165284C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA028711B1 (en) * | 2011-11-30 | 2017-12-29 | Ебара Индастриал Клининг Ко., Лтд. | Decontamination method and apparatus for solid-state material contaminated by radiocesium |
-
1999
- 1999-05-18 RU RU99109577A patent/RU2165284C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA028711B1 (en) * | 2011-11-30 | 2017-12-29 | Ебара Индастриал Клининг Ко., Лтд. | Decontamination method and apparatus for solid-state material contaminated by radiocesium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103787542B (en) | The wastewater recovery processing technique that a kind of Preparation of Sebacic Acid From Castor Oil produces and device | |
JP5305382B2 (en) | Counterflow emulsion flow continuous liquid-liquid extraction device | |
CN115849534A (en) | Chemical wastewater purification device and use method thereof | |
RU2165284C2 (en) | Method of conducting continuous countercurrent sorption process | |
CN114029327B (en) | Method for cleaning and decontaminating radioactive contaminated soil | |
Kodina et al. | Production of high-purity 90Y on specially developed centrifugal semicounterflow extractors | |
Yang et al. | Heavy metal adsorption to a chelating resin in a binary solid fluidized bed | |
JP2014074694A (en) | Method for removing radioactive cesium | |
CN103395746B (en) | Method for purifying byproduct hydrochloric acid in 3, 4-dichloronitrobenzene production process | |
CN102295380A (en) | Processing and recovering method of aromatic nitro-compound wastewater | |
US2711362A (en) | Curium-americium separation and purification process | |
SU683794A1 (en) | Apparatus for purifying cyanide-containing waste water | |
CN102452747A (en) | Treatment method for mine wastewater and device thereof | |
CN106395969B (en) | A method of Cd2+ or Cu2+ waste water is handled by adsorbent of animal blood meal | |
RU2716828C1 (en) | Method of separating molybdenum-99 from fuel of a solution reactor and device for its implementation | |
CN108927280B (en) | Bottom slag washing and sorting system | |
MXPA03002981A (en) | Gypsum decontamination process. | |
CN115321641B (en) | Process for separating zinc ions in waste acid washing liquid by multistage countercurrent ion exchange | |
RU97104384A (en) | METHOD FOR COMPLEX PROCESSING OF LIQUID RADIOACTIVE WASTE AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION | |
CN104649446A (en) | Liquid-solid separation method and device for MTO (methanol to olefins) quenching water and washing water | |
CN115432860B (en) | Metallurgical wastewater treatment equipment | |
JP2002159952A (en) | Method for removing harmful metal from waste viscus of scallop | |
CN209685502U (en) | More metal associated gold ore ore dressing waste liquid pre-processing devices | |
CN220731197U (en) | Radioactive waste filter element purifying treatment system | |
CN88105862A (en) | Resin adsorption treatment of atmospheric fixed bed gas and coking wastewater |