RU2656663C1 - Method for the disposal of hydroxylamine nitrate in waste water - Google Patents

Method for the disposal of hydroxylamine nitrate in waste water Download PDF

Info

Publication number
RU2656663C1
RU2656663C1 RU2017127641A RU2017127641A RU2656663C1 RU 2656663 C1 RU2656663 C1 RU 2656663C1 RU 2017127641 A RU2017127641 A RU 2017127641A RU 2017127641 A RU2017127641 A RU 2017127641A RU 2656663 C1 RU2656663 C1 RU 2656663C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nga
sodium hydroxide
wastewater
hydroxylamine nitrate
disposal
Prior art date
Application number
RU2017127641A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Сергеевич Рыжкин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия"
Priority to RU2017127641A priority Critical patent/RU2656663C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2656663C1 publication Critical patent/RU2656663C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/082Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
    • C01B21/14Hydroxylamine; Salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Abstract

FIELD: recycling and disposal of waste.
SUBSTANCE: invention can be used in the fuel industry for the reprocessing of spent nuclear fuel using the method of liquid extraction. Method includes treatment of wastewater containing hydroxylamine nitrate with sodium hydroxide in the weight ratio of (3–4.8):1, respectively, in the presence of activated carbon and at the temperature of 80–120 °C during 1–4 hours.
EFFECT: method provides for the virtually complete neutralization of hydroxylamine nitrate in waste water, for the improved safety, simplification and reduced cost of the process.
1 cl

Description

Изобретение относится к неорганической химии, конкретно к способам обезвреживания нитрата гидроксиламина (НГА) в сточных водах.The invention relates to inorganic chemistry, specifically to methods for the neutralization of hydroxylamine nitrate (NGA) in wastewater.

Водные растворы НГА используются при переработке отработанного ядерного топлива методом жидкостной экстракции.Aqueous solutions of NGA are used in the processing of spent nuclear fuel by liquid extraction.

Концентрированные (более 60%) водные растворы НГА, являясь энергичными окислителями, составляют основу ряда топлив различного назначения.Concentrated (more than 60%) aqueous solutions of NGA, being energetic oxidizing agents, form the basis of a number of fuels for various purposes.

В результате технологических процессов, связанных с производством и применением НГА, затруднительно избежать его попадания в сточные воды. Поскольку такие отходы не могут быть обезврежены биологическими методами, они подлежат дополнительной переработке в менее токсичные и агрессивные соединения.As a result of technological processes associated with the production and use of NGA, it is difficult to avoid its ingress into wastewater. Since such wastes cannot be neutralized by biological methods, they are subject to additional processing into less toxic and aggressive compounds.

Известен способ [Рафеев В.А., Рубцов Я.И. Кинетика и механизм термического разложения нитрата гидроксиламмония. Известия АН РФ, серия химическая. 1993, №.11. стр. 1897-1991] термического обезвреживания НГА в сточных водах.The known method [Rafeev V.A., Rubtsov Y.I. Kinetics and mechanism of thermal decomposition of hydroxylammonium nitrate. News of the Russian Academy of Sciences, chemical series. 1993, No. 11. p. 1897-1991] thermal neutralization of NGA in wastewater.

Недостатком этого способа является высокая опасность технологического процесса, связанная с тем, что существует возможность взрыва.The disadvantage of this method is the high risk of the process, due to the fact that there is the possibility of an explosion.

Известен [Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1989, стр. 396-397] огневой способ обезвреживания НГА в сточных водах.Known [Rodionov A.I., Klushin V.N., Torocheshnikov N.S. Environmental engineering. - M.: Chemistry, 1989, pp. 396-397] a fire method for neutralizing the NGA in wastewater.

Недостатком этого способа является его вредное воздействие на персонал и окружающую среду, т.к. образуются токсичные оксиды азота (NO, NO2, N2O3, N2O5).The disadvantage of this method is its harmful effect on personnel and the environment, because toxic nitrogen oxides are formed (NO, NO 2 , N 2 O 3 , N 2 O 5 ).

Известен способ [пат. США 4725360, МПК B01J 39/04, оп. 16.02.1988] обезвреживания НГА в сточных водах пропусканием через сильнокислотную ионообменную смолу (полистиролсульфонат), с последующей ее регенерацией. Однако этот способ сопровождается необходимостью регенерации смолы и, кроме того, невозможно обезвреживание отходов с высоким содержанием НГА.The known method [US Pat. USA 4725360, IPC B01J 39/04, op. 02.16.1988] neutralization of NGA in wastewater by passing through a strongly acidic ion-exchange resin (polystyrenesulfonate), followed by its regeneration. However, this method is accompanied by the need for resin regeneration and, in addition, it is impossible to neutralize waste with a high content of NGA.

Известен способ [пат. США 4927542, МПК C02F 1/72, оп. 22.05.1990] обезвреживания НГА в сточных водах оксидом марганца (IV) при pH 1-4 и температуре 10-100°C.The known method [US Pat. USA 4927542, IPC C02F 1/72, op. 05.22.1990] neutralization of NGA in wastewater with manganese (IV) oxide at a pH of 1-4 and a temperature of 10-100 ° C.

Способ требует создания кислой среды и дальнейшего извлечения соединений марганца из сточных вод перед их окончательной утилизацией.The method requires the creation of an acidic environment and the further extraction of manganese compounds from wastewater before their final disposal.

Известен способ [пат. США 5485722, МПК С06В 21/00, оп. 23.01.1993] обезвреживания НГА в сточных водах путем его каталитического разложения, с использованием в качестве катализаторов платиновых или переходных металлов (рассматриваются только платиновые металлы). Однако применение этого способа включает необходимость использования редких дорогостоящих катализаторов.The known method [US Pat. USA 5485722, IPC С06В 21/00, op. 01/23/1993] neutralization of NGA in wastewater by its catalytic decomposition, using platinum or transition metals as catalysts (only platinum metals are considered). However, the application of this method includes the need to use rare expensive catalysts.

Наиболее близким является способ [пат. США 5062966, МПК C02F 9/00, оп. 05.11.1991] обезвреживания НГА в сточных водах гидроксидом натрия и источниками ионов гипохлоритов при pH свыше 8 (авторами способа рекомендовано свыше 12).The closest is the method [US Pat. US 5062966, IPC C02F 9/00, op. 11/05/1991] neutralization of NGA in wastewater with sodium hydroxide and sources of hypochlorite ions at a pH of more than 8 (the authors of the method recommended more than 12).

Недостатком этого способа является его сложность, заключающаяся в необходимости обеспечить сильнощелочную среду и последующую нейтрализацию сточных вод перед их окончательной утилизацией. Также способ оказывает вредное воздействие на окружающую среду и персонал: образуются токсичные соединения хлора, нитроамины и высшие оксиды азота.The disadvantage of this method is its complexity, which consists in the need to provide a highly alkaline environment and the subsequent neutralization of wastewater before their final disposal. The method also has a harmful effect on the environment and personnel: toxic chlorine compounds, nitroamines and higher nitrogen oxides are formed.

Задачей настоящего изобретения является создание нового способа обезвреживания нитрата гидроксиламина в сточных водах с достижением следующего технического результата: повышение безопасности, упрощение и удешевление по сравнению с ранее известными способами.The objective of the present invention is to provide a new method for the neutralization of hydroxylamine nitrate in wastewater with the achievement of the following technical result: increased safety, simplification and cheapening compared to previously known methods.

Сущность изобретения состоит в том, что разработан способ, включающий обезвреживание НГА в сточных водах гидроксидом натрия, в массовом соотношении (3-4,8):1 соответственно, в присутствии активированного угля при температуре 80-120°C в течение 1-4 часов.The essence of the invention lies in the fact that the developed method, including the neutralization of NGA in wastewater with sodium hydroxide, in a mass ratio of (3-4.8): 1, respectively, in the presence of activated carbon at a temperature of 80-120 ° C for 1-4 hours .

Способ осуществляют следующим образом:The method is as follows:

Процесс проводят в две стадии. На первой стадии в реактор, снабженный перемешивающим устройством и термопарой, при постоянном перемешивании вносят порцию сточных вод определенной массы, содержащих определенную концентрацию НГА, и гидроксид натрия, в массовом соотношении (3-4,8):1 соответственно. В результате происходит частичное превращение НГА в гидроксиламин:The process is carried out in two stages. At the first stage, in a reactor equipped with a mixing device and a thermocouple, with a constant stirring, a portion of wastewater of a certain mass containing a certain concentration of NGA and sodium hydroxide is introduced in a mass ratio of (3-4.8): 1, respectively. As a result, a partial conversion of NGA to hydroxylamine occurs:

Figure 00000001
Figure 00000001

На второй стадии после полного растворения гидроксида натрия реакционную смесь нагревают до 80-120°C и вносят активированный уголь. Проведение процесса при температуре ниже 80°C и в отсутствии активированного угля нецелесообразно из-за крайне низкой скорости взаимодействия. Начинается экзотермическая реакция с интенсивным газовыделением. При этом происходит взаимодействие НГА с образовавшимся на первой стадии гидроксиламином по одному из следующих механизмов:In the second stage, after complete dissolution of sodium hydroxide, the reaction mixture is heated to 80-120 ° C and activated carbon is introduced. The process at a temperature below 80 ° C and in the absence of activated carbon is impractical due to the extremely low rate of interaction. An exothermic reaction with intense gas evolution begins. In this case, the interaction of the NGA with the hydroxylamine formed in the first stage occurs according to one of the following mechanisms:

Figure 00000002
Figure 00000002

при массовом соотношении НГА к гидроксиду натрия 3:1, илиwhen the mass ratio of NGA to sodium hydroxide 3: 1, or

Figure 00000003
Figure 00000003

при массовом соотношении НГА к гидроксиду натрия 4,8:1.with a mass ratio of NGA to sodium hydroxide 4.8: 1.

Температуру продолжают поддерживать в интервале 80-120°C до прекращения газовыделения (1-4 часа). Окончание процесса определяют визуально по отсутствию выделения NO2 (имеет красно-бурый цвет) при добавлении реакционной смеси (0,1-0,5 мл) в горячую концентрированную азотную кислоту:The temperature continues to be maintained in the range of 80-120 ° C until gas evolution ceases (1-4 hours). The end of the process is determined visually by the absence of emission of NO 2 (has a reddish-brown color) when adding the reaction mixture (0.1-0.5 ml) to hot concentrated nitric acid:

Figure 00000004
Figure 00000004

pH полученного в результате обезвреживания раствора равно 6-7.The pH of the resulting neutralization solution is 6-7.

При обработке сточных вод предлагаемым способом содержание НГА в них резко сокращается либо он практически отсутствует.When treating wastewater by the proposed method, the content of NGA in them is sharply reduced or it is practically absent.

ПРИМЕРЫ ПРОВЕДЕНИЯ СПОСОБАEXAMPLES OF THE METHOD

Пример 1Example 1

В реактор, снабженный термопарой и перемешивающим устройством, при постоянном перемешивании вносят 132,33 г сточных вод с концентрацией НГА 66,40%. Таким образом, масса НГА составляет 87,86 г. Затем при перемешивании вносят 18,30 г гидроксида натрия (массовое соотношение НГА к гидроксиду натрия 4,8:1). После полного растворения гидроксида натрия в реакционную смесь вносят 0,50 г активированного угля. Начинается газовыделение, которое ускоряется до состояния энергичного кипения. Температуру доводят до 120°C и поддерживают до прекращения газовыделения. Если при добавлении пробы смеси в горячую концентрированную азотную кислоту выделение NO2 не заканчивается, нагрев продолжают. Длительность процесса составляет 1 час. Анализ методом окислительно-восстановительного титрования показал остаточное содержание НГА 0,024%, то есть он практически обезврежен.In a reactor equipped with a thermocouple and a mixing device, 132.33 g of wastewater with an NGA concentration of 66.40% is added with constant stirring. Thus, the weight of the NGA is 87.86 g. Then, while stirring, 18.30 g of sodium hydroxide are added (the mass ratio of the NGA to sodium hydroxide is 4.8: 1). After complete dissolution of sodium hydroxide, 0.50 g of activated carbon is added to the reaction mixture. Gas evolution begins, which accelerates to a state of vigorous boiling. The temperature was adjusted to 120 ° C and maintained until gas evolution ceased. If, when a sample of the mixture is added to the hot concentrated nitric acid, the evolution of NO 2 does not end, heating is continued. The duration of the process is 1 hour. Analysis by redox titration showed a residual OHA content of 0.024%, that is, it is practically neutralized.

Пример 2Example 2

В реактор при перемешивании вносят 71,40 г сточных вод с концентрацией НГА 70,00%. Рассчитанная масса НГА составляет 50,00 г. Затем вносят 16,60 г гидроксида натрия (массовое соотношение НГА к гидроксиду натрия 3:1). После полного растворения гидроксида натрия в реакционную смесь вносят 0,25 г активированного угля. Начинается газовыделение. Температуру доводят до 80°C и поддерживают в течение 1,5 часов. Анализ методом окислительно-восстановительного титрования показал остаточное содержание НГА 0,160%, то есть в основном его масса обезврежена.71.40 g of wastewater with an NGA concentration of 70.00% is added to the reactor with stirring. The calculated mass of the NGA is 50.00 g. Then, 16.60 g of sodium hydroxide is added (the mass ratio of the NGA to sodium hydroxide is 3: 1). After complete dissolution of sodium hydroxide, 0.25 g of activated carbon is added to the reaction mixture. Gas evolution begins. The temperature was adjusted to 80 ° C and maintained for 1.5 hours. Analysis by redox titration showed a residual OHA content of 0.160%, that is, its mass is mainly neutralized.

Пример 3Example 3

В реактор при перемешивании вносят 127,00 г сточных вод с концентрацией НГА 66,40%. Рассчитано, что масса НГА - 84,26 г. Затем вносят 20,02 г гидроксида натрия (массовое соотношение НГА к гидроксиду натрия 4,2:1). После полного растворения гидроксида натрия в реакционную смесь вносят 0,38 г активированного угля. Начинается газовыделение. Температуру доводят до 100°C и поддерживают в течение 2 часов. Анализ методом окислительно-восстановительного титрования не показал присутствия НГА. Таким образом, весь НГА обезврежен.127.00 g of wastewater with an NGA concentration of 66.40% is added to the reactor with stirring. It is calculated that the weight of the NGA is 84.26 g. Then, 20.02 g of sodium hydroxide is added (the mass ratio of the NGA to sodium hydroxide is 4.2: 1). After complete dissolution of sodium hydroxide, 0.38 g of activated carbon is added to the reaction mixture. Gas evolution begins. The temperature was adjusted to 100 ° C and maintained for 2 hours. Redox titration analysis did not show the presence of NGA. Thus, the entire NGA is rendered harmless.

Пример 4Example 4

В реактор при перемешивании вносят 100,00 г сточных вод с концентрацией НГА 66,40%. Рассчитанная масса НГА составляет 66,40 г. Затем вносят 13,83 г гидроксида натрия (массовое соотношение НГА к гидроксиду натрия 4,8:1). После полного растворения гидроксида натрия в реакционную смесь вносят 0,25 г активированного угля. Начинается газовыделение. Температуру доводят до 80°C и поддерживают в течение 4 часов. Анализ методом окислительно-восстановительного титрования не показал присутствия НГА.With stirring, 100.00 g of wastewater with an NGA concentration of 66.40% is added to the reactor. The calculated mass of NGA is 66.40 g. Then 13.83 g of sodium hydroxide are added (the mass ratio of NGA to sodium hydroxide is 4.8: 1). After complete dissolution of sodium hydroxide, 0.25 g of activated carbon is added to the reaction mixture. Gas evolution begins. The temperature was adjusted to 80 ° C and maintained for 4 hours. Redox titration analysis did not show the presence of NGA.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении безопасности, упрощении и удешевлении обезвреживания НГА в сточных водах.The technical result achieved by the invention is to increase safety, simplify and reduce the cost of neutralization of NGA in wastewater.

Предлагаемый способ прост в осуществлении и может быть реализован на стандартном оборудовании.The proposed method is simple to implement and can be implemented on standard equipment.

Claims (1)

Способ обезвреживания нитрата гидроксиламина в сточных водах гидроксидом натрия, включающий взаимодействие нитрата гидроксиламина с гидроксидом натрия в массовом соотношении (3-4,8) : 1 соответственно в присутствии активированного угля при температуре 80-120°С в течение 1-4 часов.A method of neutralizing hydroxylamine nitrate in wastewater with sodium hydroxide, comprising reacting hydroxylamine nitrate with sodium hydroxide in a weight ratio of (3-4.8): 1, respectively, in the presence of activated carbon at a temperature of 80-120 ° C for 1-4 hours.
RU2017127641A 2017-08-01 2017-08-01 Method for the disposal of hydroxylamine nitrate in waste water RU2656663C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017127641A RU2656663C1 (en) 2017-08-01 2017-08-01 Method for the disposal of hydroxylamine nitrate in waste water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017127641A RU2656663C1 (en) 2017-08-01 2017-08-01 Method for the disposal of hydroxylamine nitrate in waste water

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656663C1 true RU2656663C1 (en) 2018-06-06

Family

ID=62560777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017127641A RU2656663C1 (en) 2017-08-01 2017-08-01 Method for the disposal of hydroxylamine nitrate in waste water

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656663C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5062966A (en) * 1990-11-02 1991-11-05 Olin Corporation Process for decomposing solutions of hydroxylammonium salts
JP2000005773A (en) * 1998-06-10 2000-01-11 Basf Ag Decomposing method of hydroxylamine in aqueous solution
US6355179B1 (en) * 1999-12-10 2002-03-12 Basf Corporation Decomposition of residual hydroxylamine by hydrogen peroxide treatment
RU2189350C2 (en) * 1997-08-04 2002-09-20 Басф Акциенгезельшафт Method of free hydroxylamine aqueous solution preparing
RU2000130764A (en) * 1999-12-10 2002-11-20 Басф Корпорейшн DECOMPOSITION OF RESIDUAL HYDROXYLAMINE BY TREATMENT WITH HYDROGEN PEROXIDE
RU2433961C2 (en) * 2010-02-04 2011-11-20 Тураев Дмитрий Юрьевич Method of decontaminating aqueous solutions containing hexavalent chromium compounds
CN102701424A (en) * 2012-05-16 2012-10-03 四川大学 Method for promoting hydroxyl radical generation by ozone at low pH and prepared agent

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5062966A (en) * 1990-11-02 1991-11-05 Olin Corporation Process for decomposing solutions of hydroxylammonium salts
RU2189350C2 (en) * 1997-08-04 2002-09-20 Басф Акциенгезельшафт Method of free hydroxylamine aqueous solution preparing
JP2000005773A (en) * 1998-06-10 2000-01-11 Basf Ag Decomposing method of hydroxylamine in aqueous solution
US6355179B1 (en) * 1999-12-10 2002-03-12 Basf Corporation Decomposition of residual hydroxylamine by hydrogen peroxide treatment
RU2000130764A (en) * 1999-12-10 2002-11-20 Басф Корпорейшн DECOMPOSITION OF RESIDUAL HYDROXYLAMINE BY TREATMENT WITH HYDROGEN PEROXIDE
RU2433961C2 (en) * 2010-02-04 2011-11-20 Тураев Дмитрий Юрьевич Method of decontaminating aqueous solutions containing hexavalent chromium compounds
CN102701424A (en) * 2012-05-16 2012-10-03 四川大学 Method for promoting hydroxyl radical generation by ozone at low pH and prepared agent

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Alnaizy et al. Oxidative treatment of high explosives contaminated wastewater
KR100196084B1 (en) Aqueous phase removal of nitrogen from nitrogen compounds
Budaev et al. Degradation of thiocyanate in aqueous solution by persulfate activated ferric ion
US11198619B2 (en) Method for efficiently preparing ferrate based on nascent interfacial activity
Oxley et al. Factors influencing destruction of triacetone triperoxide (TATP)
RU2656663C1 (en) Method for the disposal of hydroxylamine nitrate in waste water
US8242323B2 (en) Detoxification of chemical agents
KR20150094514A (en) Removing method of hydrogen peroxide from sulfuric acid-hydrogen peroxide solution and treatment agent thereof
Eden et al. Destruction of cyanide in waste waters by chlorination
Gujar et al. Coupled cavitation and AOPs treatment of Primene-JMT containing wastewater
Félix-Navarro et al. Kinetics of the degradation of 1, 4-dioxane using persulfate
US4415461A (en) Process for treating residual waters containing aromatic amines
US2981682A (en) Chlorination of water soluble iron cyanide compounds using mercuric chloride catalyst
US20040204623A1 (en) Method of treatment
Maeda et al. Degradation of organoarsenic compounds by a hydrothermal or photo‐oxidation process
JPS55109490A (en) Treating method of cyan-containing waste water
Ganesh et al. Electrolytic and ozone aided destruction of oxalate ions in plutonium oxalate supernatant of the PUREX process: A comparative study
CN113912097A (en) Harmless treatment method for aluminum ash
Hrdlička Removal of dichloroacetic acid using zero-valent aluminium acid system and its chemistry
RU2282486C2 (en) Method of detoxification of unsymmetrical dimethylhydrazine and products of transformation thereof in air, water, and ground media
US5180500A (en) Chemical removal of thiourea from hydrochloric acid
Shang et al. Kinetics of cyanogen chloride destruction by chemical reduction methods
RU2296101C1 (en) Method of destroying sodium hypochlorite in aqueous solutions
RU2689012C1 (en) Gas production method of gas at hydrate deposits
SU419790A1 (en) METHOD OF DECOMPOSITION OF ORGANIC j SUBSTANCI "^^

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20220425