[其他]用二氧化碳再生放射性離子交換樹脂的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000000138
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN85100138B
• 公開（公告）日: 1988-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 云桂春;龔聞禮
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 張志東;姚桂芬

用二氧化碳做再生劑，再生碳活化產(chǎn)物鍶、銫、鋅、鈷等所飽和的離子交換樹脂（包括弱酸、弱堿和強(qiáng)堿、螯合等樹脂），在體系中，其交換產(chǎn)物是以二氧化碳（Ｈ₂ＣＯ₃Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂）代替酸、堿法再生產(chǎn)生的鹽。結(jié)果表明：被Ｐｍ¹⁴⁷吸附飽和后的弱酸樹脂，用二氧化碳再生后，交換容量恢復(fù)到初始值，二次廢液量比酸、堿再生法減少十幾倍甚至幾十倍。應(yīng)用于核電站放射性廢水處理系統(tǒng)與反應(yīng)堆主回路水系統(tǒng)，可大大減少水處理成本及核廢物處理費(fèi)用。

本發(fā)明屬于放射性離子交換樹脂的再生技術(shù)。

通常對吸附飽和后的放射性離子交換樹脂采用兩種處理方法：一種是用酸、堿再生方法。例如“離子交換技術(shù)”關(guān)于放射性離子交換樹脂的再生，用此法再生需消耗大量的酸、堿，不僅二次廢液量大，而且再生廢液的含鹽量高，給后續(xù)的固化工藝帶來很大的困難。另一種方法是直接將被放射性元素飽和后的離子交換樹脂連同交換柱一起作為固體廢物進(jìn)行處置，此處理方法雖無廢液產(chǎn)生，但操作麻煩，經(jīng)濟(jì)上很浪費(fèi)。

本發(fā)明的目的是利用氣態(tài)介質(zhì)二氧化碳再生樹脂，可極大地降低再生劑耗量和對環(huán)境的二次污染，也可減少放射性廢物處理和處置的負(fù)荷。

本發(fā)明的另一目的是大大地減少運(yùn)行費(fèi)用。再生只消耗價(jià)廉的二氧化碳?xì)夂蜕倭康臒o離子水，運(yùn)行費(fèi)僅為酸堿再生的十幾分之一。

本發(fā)明的第三個(gè)目的是適合于放射性操作自動(dòng)化和遙控。

離子交換樹脂的交換過程一般系可逆過程。基于不同類型樹脂的解離行為不同，用對健康和環(huán)境無害的二氧化碳作再生劑，使用離子交換法從放射性水中除鹽的新工藝，例如“以二氧化碳作為再生劑，用離子交換法從水中部分除鹽”。（Partial Demineralization of Water by Ion exchange USing Carbon Dioxide as Regenerant by Wolfgang H.Hoell and Wolfgang Feuerstein）

對于弱酸和強(qiáng)堿樹脂可依據(jù)下列交換原理進(jìn)行再生：

反應(yīng)向右進(jìn)行為除鹽過程，相反，反應(yīng)向左進(jìn)行為再生過程。

本發(fā)明的除鹽和再生化學(xué)反應(yīng)式為：

R_c=（Coo^-）₃ P_m³⁺+3H₂O+3CO₂

再生/除鹽/（COOH）₃+P_m(HCO₃)₃

弱酸性樹脂的官能團(tuán)（-COOH）其PK值（K為解離常數(shù)）介于4～6之間，只有當(dāng)溶液的PH值高于官能團(tuán)的PK值時(shí)，這種樹脂才能明顯地解離，因此只適用于與弱酸溶液中的陽離子進(jìn)行交換。二氧化碳的分壓是交換過程的推動(dòng)力。

圖1為二氧化碳再生放射性離子交換樹脂的流程：由泵4將缸5的無離子水打入交換柱3中。二氧化碳?xì)鈴匿撈?流入流量計(jì)2，再進(jìn)入交換柱3的底部并在柱內(nèi)進(jìn)行鼓泡，二氧化碳?xì)饨?jīng)交換柱上部的閥7排出。廢液經(jīng)閥8排入缸5。

再生效果是十分明顯的，產(chǎn)生的廢液量少，操作簡單方便，樹脂再生后的交換容量能達(dá)到初始值。

應(yīng)用范圍：再生核電站及其他反應(yīng)堆的活化產(chǎn)物所飽和的離子交換樹脂。再生壓水堆含硼的放射性離子交換樹脂。

實(shí)施例

于φ25×800的有機(jī)玻璃交換柱中，裝入50毫升的501^#螯合樹脂（結(jié)構(gòu)式為：，用P_m¹⁴⁷原液流過樹脂，使其飽和，此時(shí)測得樹脂的交換容量為2.7毫克當(dāng)量/克干樹脂，按圖1接好再生裝置，先用泵4將缸5的無離子水打入交換柱3中，循環(huán)1小時(shí)。將二氧化碳?xì)馔ㄈ虢粨Q柱3中，其分壓為1公斤/厘米²，流量為400毫升/分，通氣時(shí)間為24小時(shí)。為了維持足夠的再生效果，交換柱中的無離子水更新過三次（8小時(shí)、16小時(shí)、20小時(shí)各一次），排出廢液的PH值為6.5，排出總廢液量為1.4公斤，再生后測得樹脂的交換容量為4.7毫克當(dāng)量/克干樹脂（初始交換容量亦為4.7毫克當(dāng)量/克干樹脂）。將再生后501^#螯合樹脂再凈化P_m¹⁴⁷原水（比放為735×10^-6居里/升），交換柱出口的比放為7.07×10^-7居里/升，與樹脂再生前的凈化效率和去污因數(shù)相同。