[發明專利]一種放射性廢陰離子交換樹脂的處理方法

在審

• 申請號: 201710122557.6
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN108538420A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 郭喜良;賈少青;馮文東;安鴻翔;閆曉俊;楊衛兵;高超;梁棟;柳兆峰;劉建琴
• 申請（專利權）人: 中國輻射防護研究院
• 主分類號: G21F9/30
• 分類號: G21F9/30;G21F9/34
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;周敏毅

本發明屬于核廢物處理技術領域，涉及一種放射性廢陰離子交換樹脂的處理方法。該方法是在放射性廢陰離子交換樹脂中加入氧化劑過氧化氫溶液、催化劑和消泡劑，通過控制反應的溫度和pH來使放射性廢陰離子交換樹脂中的有機組分無機化，其中所述的催化劑為Fe²⁺與Cu²⁺的混合物。利用本發明的放射性廢陰離子交換樹脂的處理方法，可以在較短的反應時間內，提高放射性廢陰離子交換樹脂的氧化降解效率，減少處理過程中消泡劑的使用量，提高處理過程中氧化劑的利用率。

技術領域

本發明屬于核廢物處理技術領域，涉及一種放射性廢陰離子交換樹脂的處理方法。

背景技術

放射性廢離子交換樹脂(以下簡稱“廢樹脂”)是核設施尤其是核電站產生的主要中低放固體廢物之一。廢樹脂由于吸附有低中水平的放射性核素，作為一種含有機質的特殊廢物流，其處理和處置一直是放射性廢物安全處置的難點和熱點問題之一。截至目前，國內核電站多采用傳統水泥固化技術處理廢樹脂，樹脂的有限包容量和固化后的增容構成了該處理技術的瓶頸。

在“放射性廢物管理小量化”理念的指引下，國內引進/采用了高整體性容器、焚燒、廢物干燥減容等廢樹脂的減容處理技術。但高整體性容器造價高，且存在有機樹脂輻解的安全隱患；焚燒技術需要高溫操作，焚燒過程產生較多SO_X和NO_X，且焚燒產生廢灰的處理存在困難；廢物干燥減容處理技術后干燥產物如何滿足處置接受要求，國內尚未有明確的管理要求。

濕法氧化處理技術是一種新興的廢樹脂處理技術，其是在酸、堿或其它溶劑存在的條件下，用氧化劑溶解或破壞廢樹脂的有機組分，使其無機化的處理技術。與現有其他處理廢樹脂的技術相比，濕法氧化處理技術的優勢在于：

1、工藝條件相對溫和，氧化劑和催化劑為常用化學物質；

2、處理成本低，經濟合理；

3、處理尾氣的主要組成為二氧化碳和水蒸汽，通過冷凝回流和堿液吸收可處理，消除了有害氣體對容器的腐蝕和對環境的危害，實現環境友好；

4、該技術是一種有機物的無機化處理技術，很大程度上降低了廢樹脂溶脹和輻照降解有害氣體的產生，提高了廢樹脂暫時貯存和長期處置的安全性；

5、與廢樹脂直接固化相比，該技術結合廢液水泥固化，可實現廢物的減容，降低了廢物的最終處置體積，符合放射性廢物最小化的原則。

濕法氧化處理技術最早用于放射性廢物處理的報道見于1976年，而樹脂濕法氧化處理技術研究報道較多的是芬頓試劑對樹脂的氧化分解處理。該處理技術的典型氧化體系是溫度+氧化劑(H₂O₂)+催化劑+合適的pH，對于不同類型樹脂的氧化體系，主要是催化劑的選擇和pH的調節。以Fe²⁺作為催化劑，調節pH為2-3，陽樹脂基本能得到很好的氧化降解。但陰樹脂在上述氧化體系中存在起泡現象，且因不同類型的陰樹脂官能團存在較大差異，為獲得理想的無機化處理，需要針對性的研究適宜的催化氧化條件。

截至目前，臺灣在廢樹脂芬頓(Fenton)氧化處理技術的研究方面獲得了很多成果，其中獲得的優化的陰樹脂的處理條件為：溫度(95℃)+氧化劑(H₂O₂，滴加速率為12.5mL/min)+催化劑(Fe²⁺)+pH+消泡劑(Dow Coming Q2-3447型，干樹脂/消泡劑＝1.1g/g)，總反應時間為20.5h?？梢钥闯?，該陰樹脂處理體系存在一下問題：

1、消泡劑用量大；

2、氧化劑滴加速率快，利用率低；

3、反應時間長。