[發明專利]一種濕式催化氧化法處理放射性陰離子交換樹脂的方法

有效

• 申請號: 201310268360.5
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103366850A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 王建龍;徐樂瑾
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G21F9/28
• 分類號: G21F9/28
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，特別涉及一種濕式催化氧化法處理放射性陰離子交換樹脂的方法。

背景技術

離子交換樹脂常用于化學分離、純化、制備等，在核電站、核工業廠礦、同位素制備、放射化學研究中也被廣泛應用。其中，應用較多的陰離子交換樹脂通常是苯乙烯型強堿樹脂，呈粉狀或粒狀，其粒徑通常為0.3～1.2mm，基體為二乙烯苯交聯的聚苯乙烯，交換功能團為季銨根離子。它具有三維立體網狀結構，以下面的結構式為代表：

由此產生的廢樹脂是彌散性物質，采用一般包裝容器不能直接進行處置；樹脂是有機物，可燃，長期堆積易引起火災；廢樹脂體積變化大、質量輕，自然界難以降解，因此必須對其進行妥善處置以減少其對環境的潛在威脅。

目前針對廢樹脂（尤其是放射性廢樹脂）的常見處理方法有固化法（水泥固化、塑料固化、瀝青固化、聚合物固化等）、高整體性容器直接包裝法、熱壓法、氧化分解法、生化分解法、洗脫處理法等。水泥固化法工藝比較成熟，但成本較高。熱壓法需要超級壓實機和加熱裝置，要解決壓實過程中產生的廢液和廢氣，推廣應用受到一定限制。生化分解法僅適宜處理比活度較低的廢樹脂，至今尚未見到工業應用的報道。洗脫處理法操作繁瑣，易產生二次廢物。其中，濕式催化氧化法通過Fenton反應（即亞鐵鹽和過氧化氫反應）產生氧化性很強的羥基自由基（·OH），可氧化分解各種有機物質，受到了國內外專家學者的廣泛關注。目前已有文獻報道了Ni²⁺/Cu²⁺－H₂O₂、Mn²⁺/Cu²⁺－H₂O₂、Fe²⁺/Cu²⁺－H₂O₂和Cu²⁺－H₂O₂體系氧化分解廢樹脂，但是未見文獻報道采用Fe²⁺/Ce³⁺－H₂O₂體系。稀土元素鈰為過渡金屬，性質活潑，是優良的還原劑，與Fe²⁺可產生協同作用，進而提高體系的降解速率；并且，有文獻報道Ce³⁺/Ce⁴⁺與Fe²⁺/Fe³⁺類似，也能與H₂O₂發生類Fenton反應產生·OH。采用該催化劑的濕式催化氧化法分解陰離子交換樹脂，最后生成二氧化碳、水和少量無機殘液，無放射性的陰離子交換樹脂經處理后可妥善處置；含有放射性核素的無機殘液經濃縮后可水泥固化，大大減小了廢樹脂的體積，節約了廢物的貯存、運輸和處置費用，具有簡單易行、無二次污染、經濟有效等優點，顯示出廣闊的應用前景。

發明內容

針對現有技術不足，本發明提供了一種濕式催化氧化法處理放射性陰離子交換樹脂的方法。

一種濕式催化氧化法處理放射性陰離子交換樹脂的方法，其具體方案如下：

首先將陰離子交換樹脂置于有機酸中浸泡至少24h，并用有機酸調整溶脹后的陰離子交換樹脂的pH值為2.0～3.0，之后將溶脹后的陰離子交換樹脂與一定量Fe²⁺溶液和Ce³⁺溶液的混合溶液同時置于反應器中攪拌反應，反應溫度為80～99℃，同時將一定量H₂O₂水溶液滴加入反應器，反應過程中同時向反應器中滴加一定量Fe²⁺溶液和Ce³⁺溶液的混合溶液，通過反應產生的氧化性自由基將陰離子交換樹脂氧化分解；

此方法中各組分反應物用料配比為：當陰離子交換樹脂的處理量為10～30g時，反應器中初始Fe²⁺溶液和Ce³⁺溶液的混合溶液用量為10～100mL，滴加入的H₂O₂水溶液的總量為30～200mL，滴加入的Fe²⁺溶液和Ce³⁺溶液的混合溶液的總量為10～100mL。

所述陰離子交換樹脂為苯乙烯型強堿性粒狀濕樹脂，含水率為60wt%～80wt%。

所述有機酸為乙酸、乙二酸、酒石酸或者檸檬酸。