[發(fā)明專利]一種去除放射性水中絡(luò)合態(tài)核素110mAg和60Co/58Co的方法

有效

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• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105702310B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙璇;尉繼英;李福志
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: G21F9/12
• 分類號: G21F9/12
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司11003
• 代理人: 尹振啟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用膜濃縮、深度催化氧化和吸附技術(shù)處理放射性廢液中絡(luò)合態(tài)核素^110mAg和⁶⁰Co/⁵⁸Co的方法，具體涉及對核電廠化學水的處理。

背景技術(shù)

核電廠在日常運行及事故工況下所產(chǎn)生的放射性廢液中，放射性核素主要有兩個來源，一個來源為裂變產(chǎn)物，另一個來源為活化產(chǎn)物和腐蝕產(chǎn)物，主要與金屬材料的活化、腐蝕、沉淀以及釋放行為有關(guān)，該部分放射性核素包括Ag、Co、Cr、Mn、Fe等核素。核電廠放射性廢液包括工藝水、化學水和地板水三部分。

核電廠放射性廢液中大部分核素以離子形態(tài)存在，可以通過目前核電廠普遍采用離子交換或者蒸發(fā)濃縮加以去除，但是部分核素(如^110mAg和⁶⁰Co/⁵⁸Co)易與化學去污廢液中含有的檸檬酸、草酸、EDTA及表面活性劑形成絡(luò)合狀態(tài)，以膠體或者絡(luò)合物的形態(tài)存在。核電廠化學水通常采用蒸發(fā)濃縮凈化，由于其中含有化學去污帶來的絡(luò)合劑(如草酸、檸檬酸和 EDTA)和多種表面活性劑，因此在蒸發(fā)過程中出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，Ag絡(luò)合物易于被含有機物的蒸汽攜帶進入冷凝水。為了減輕液態(tài)放射性流出物排放壓力，往往需要多次離子交換處理或者蒸發(fā)濃縮后才能達標，加大了核電廠廢液處理壓力，增加了濃縮液的產(chǎn)量，從而帶來放射性固廢產(chǎn)量的增加。因此非常有必要開發(fā)Ag、Co放射性核素深度凈化新技術(shù)及相應的工程裝置，減輕放射性液態(tài)排出物排放壓力，提高核電廠環(huán)境安全性。

膜技術(shù)的興起，為放射性廢水處理提供了新的選擇。超濾技術(shù)雖然難以去除溶解性的核素離子，但是可以去除水中存在的細微懸浮物、膠體物質(zhì)、以及部分大分子有機物，由此去除被膠體或顆粒物夾帶，或者與大分子有機物形成絡(luò)合物的核素離子。原理上超濾技術(shù)可以去除尺度在0.01-100μm范圍的膠體及顆粒物，由此去除被膠體或顆粒物夾帶、或者與大分子有機物形成絡(luò)合物的核素離子。美國的一些研究者利用超濾技術(shù)可去除水中膠體態(tài)的Co，去除效率達到90％。反滲透、納濾技術(shù)可以去除離子態(tài)的核素離子，但是對進水水質(zhì)有較高的要求。通常情況下，需根據(jù)放射性廢水的水質(zhì)特征，設(shè)計具有針對性的膜集成系統(tǒng)。

此外，無機吸附材料對痕量核素離子的選擇性強，可以從高鹽量的放射性廢水中高效地去除目標核素離子，大幅度降低廢水的放射性水平，減少放射性的環(huán)境排放。大量的放射性富集在小體積的固態(tài)無機離子交換劑中，易于輻射防護；而且相比于廢樹脂，無機吸附技術(shù)產(chǎn)生的放射性廢棄物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，不易被輻射分解或生物分解，便于后期的處理處置，在地下處置場長期儲存過程中，更具長期安全性。目前國外針對^110mAg的吸附劑主要有無機金屬硫化物、經(jīng)巰基表面修飾的無機氧化物及活性炭、以及負載于無機載體表面的硫醇改性殼聚糖等等，基本上都是利用絡(luò)合特性或者沉積特性來選擇性識別Ag，以獲得良好的凈化效果。例如AP1000中采用化學改性活性炭與沸石組成無機離子吸附床，其中化學改性活性炭的作用主要是吸附除^110mAg。國外對⁶⁰Co/⁵⁸Co的吸附劑主要有水合金屬氧化物(如氧化錳)、金屬鈦酸鹽等，最為突出的工作時芬蘭赫爾辛基大學研制的水合銻酸鹽Sn/Sb，對絡(luò)合態(tài)的Co (如Co-EDTA等)具有良好的吸附性能。此外基于無機吸附技術(shù)的廢液深度凈化裝置結(jié)構(gòu)簡單，具備有效、選擇性強、小型化、模塊化、可移動性強的技術(shù)特點，對現(xiàn)場服務條件要求低，非常適合于核電廠放射性廢液成分較為復雜且現(xiàn)場布置空間有限的特殊要求。

放射性廢水處理不同于常規(guī)的水處理，難度較大，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1)放射性膠體態(tài)核素^110mAg的質(zhì)量濃度極低，處理難度大。2)盡可能降低放射性廢物的量。無論采取哪種處理方法，實質(zhì)上是將放射性核素濃縮富集到液體介質(zhì)或者固體介質(zhì)中。液體介質(zhì)如膜工藝的濃水，蒸發(fā)工藝的蒸殘液；固體介質(zhì)如離子交換樹脂。這些物質(zhì)最終經(jīng)固化后成為放射性廢物，進行長期地質(zhì)儲存。因此，放射性廢水處理過程中，對二次廢物產(chǎn)生量的要求，要遠遠高于常規(guī)的水處理。3)應同時考慮放射性條件下的設(shè)備可操作性與可維護維修性、燃料動力消耗等。

從國內(nèi)研究進展可以看出，國內(nèi)無機吸附去除放射性核素的研究尚處于吸附劑的選擇及試驗階段，且主要針對Sr、Cs以及Co等離子態(tài)核素，而針對Ag/Co膠體的去除技術(shù)幾乎沒有。

發(fā)明內(nèi)容