[發明專利]陽離子交換樹脂減容化方法

有效

• 申請號: 201310575095.5
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103762006A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 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: G21F9/34
• 分類號: G21F9/34
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及一種陽離子交換樹脂減容化方法。?

背景技術

隨著我國核電事業以及工業的快速發展，離子交換樹脂的應用越來越廣泛。其中，陽離子交換樹脂通過樹脂中的陽離子（如H⁺）與溶液中的陽離子（如Cs⁺、Co²⁺、Sr²⁺等）相互交換，從而將溶液中的陽離子分離出來。由此產生的廢離子交換樹脂一般呈粒狀或粉狀，容易彌散，長期堆積易引起火災，因此安全、經濟、技術地處理處置日益增長的廢樹脂尤其是放射性廢樹脂，對于離子交換樹脂的應用以及核工業和核電事業的發展都具有非常重要的意義。?

核設施及相關工廠應用較多的陽離子交換樹脂通常是苯乙烯型強酸性樹脂，目前采用的廢樹脂處理方法主要有水泥固化、熱解、焚燒、超臨界水氧化、濕式氧化等。廢樹脂經直接水泥固化后廢物體積增大一倍，大大提高了后序處理處置的費用。熱解、焚燒等高溫處理技術存在著易產生二次污染（如焚化產生NO_X、SO_X等廢氣）、操作溫度高、材料腐蝕嚴重、投資大、維修負荷高等問題。其中，氧化分解法中的過氧化氫濕法催化氧化工藝通過亞鐵鹽和過氧化氫反應產生氧化性很強的羥基自由基（·OH），廢樹脂在·OH的作用下引發一系列鏈式氧化反應，從而達到減容的目的。現有技術中采用Fe²⁺和H₂O₂在反應溫度為90℃～99℃條件下氧化降解處理廢樹脂，但是采用Fe²⁺為催化劑時存在著很多不足，如H₂O₂利用率不高；反應的最佳pH值局限于2.0～3.0，反應前需調節pH值，反應后需用堿中和至偏堿性，才能有利于之后的水泥固化處置，從而增加了處理費用。?

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種簡單方便、經濟有效的陽離子交換樹脂減容化方法。?

一種陽離子交換樹脂減容化方法，包括將納米零價鐵作為催化劑，將陽離子交換樹脂與納米零價鐵置于反應容器中攪拌，反應溫度為60℃～99℃；以及將H₂O₂加入該反應容器，通過納米零價鐵與H₂O₂反應產生的羥基自由基將陽離子交換樹脂氧化分解，從而使該陽離子交換樹脂減容化。?

本發明采用納米零價鐵（Fe⁰）取代Fe²⁺分解陽離子交換樹脂，pH值應用范圍較寬，具有簡單易行、經濟有效等優點，通過減小廢樹脂的體積，獲得較高的減容系數，使最終處置的廢物固體化的體積降至最小，這對于陽離子交換樹脂的廣泛應用具有極其重要的意義，也為放射性核廢物的安全處理處置提供了廣闊的應用前景。?

具體實施方式

下面將結合具體實施例對本發明提供的一種陽離子交換樹脂減容化方法做進一步的詳細說明。?

本發明實施例提供一種陽離子交換樹脂減容化方法，包括以下步驟：?

將納米零價鐵（Fe⁰）作為催化劑，將陽離子交換樹脂與納米零價鐵置于反應容器中攪拌，反應溫度為60℃～99℃；以及將H₂O₂加入該反應容器，通過納米零價鐵與H₂O₂反應產生的·OH將陽離子交換樹脂氧化分解，從而使該陽離子交換樹脂減容化。?

所述的陽離子交換樹脂可以為強酸性陽離子交換樹脂和弱酸性陽離子交換樹脂，其中強酸性陽離子交換樹脂含有活性磺基和磷酸基，弱酸性陽離子交換樹脂主要含有羧基。本發明實施例的陽離子交換樹脂選擇為苯乙烯型強酸性樹脂。該苯乙烯型強酸性樹脂具體可以是以苯乙烯為單體，二乙烯苯為交聯劑經磺化后得到的高分子聚合物，具有三維立體網狀結構，以如下結構式為代表。?

所述陽離子交換樹脂可以為粒狀或粉狀，可以含有或者不含有放射性核素。所述陽離子交換樹脂優選含有水分，含水率優選為40%～60%（質量百分比）。所述的陽離子交換樹脂為酸性，pH值可以為0.5～5.0。在與H₂O₂反應時無需調節pH值，即保持陽離子交換樹脂自身的pH值與H₂O₂反應。?