申請(qǐng)日2015.11.03

　　公開(kāi)(公告)日2016.01.20

　　IPC分類(lèi)號(hào)C02F1/469; G21F9/12

　　摘要

　　本發(fā)明公開(kāi)了一種長(zhǎng)流道的分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法包括：1)設(shè)置膜堆，在該膜堆中交替排布若干個(gè)陽(yáng)極和陰極，相鄰的陽(yáng)極和陰極構(gòu)成一電場(chǎng)，在陽(yáng)極和陰極之間設(shè)置陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜，形成陰極室、陽(yáng)極室和淡水室;2)在陽(yáng)極室、陰極室和淡水室內(nèi)填充離子交換樹(shù)脂;3)分別串聯(lián)膜堆內(nèi)的陰極室、陽(yáng)極室和淡水室構(gòu)成三條流道，向這三條流道內(nèi)通入放射性廢水，淡水室中的硼酸根離子在電場(chǎng)的作用下遷移至陽(yáng)極室，淡水室中的核素離子遷移至陰極室，從而分離淡水室內(nèi)放射性廢水中的硼和放射性核素;在分離過(guò)程中，控制處于同一電場(chǎng)的陽(yáng)極室與淡水室中硼的平均濃度的比值不大于35。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種長(zhǎng)流道的分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

　　步驟1)設(shè)置膜堆，在該膜堆中交替排布若干個(gè)間隔一定距離的陽(yáng)極和陰極，由相鄰的所述陽(yáng)極和所述陰極構(gòu)成一電場(chǎng)，在該電場(chǎng)的陽(yáng)極和陰極之間設(shè)置一個(gè)垂直于電場(chǎng)方向的陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜，所述陽(yáng)離子交換膜靠近陰極，與該陰極之間構(gòu)成陰極室，所述陰離子交換膜靠近陽(yáng)極，與該陽(yáng)極之間構(gòu)成陽(yáng)極室，陽(yáng)離子交換膜與陰離子交換膜之間構(gòu)成淡水室;

　　步驟2)在所述陽(yáng)極室內(nèi)填充強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，在所述陰極室內(nèi)填充強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂，在所述淡水室內(nèi)填充有混合離子交換樹(shù)脂;

　　步驟3)串聯(lián)陰極室、串聯(lián)陽(yáng)極室、串聯(lián)淡水室構(gòu)成三條流道，向這三條流道內(nèi)通入放射性廢水，淡水室中的硼酸根離子在電場(chǎng)的作用下遷移至陽(yáng)極室，淡水室中的核素離子遷移至陰極室，從而分離淡水室內(nèi)放射性廢水中的硼和放射性核素;

　　在分離過(guò)程中，控制處于同一電場(chǎng)的陽(yáng)極室與淡水室中硼的平均濃度的比值不大于35。

　　2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制處于同一電場(chǎng)的所述陽(yáng)極室與所述淡水室中硼的平均濃度的比值不大于20。

　　3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)進(jìn)入所述步驟3)中的放射性廢水的pH值至9以上。

　　4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中所述放射性廢水在所述淡水室中流向與在所述陽(yáng)極室和所述陰極室中流向相反，且垂直于所述電場(chǎng)的方向。

　　5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，串聯(lián)了所述陽(yáng)極室的流道和串聯(lián)了所述陰極室的流道的入水取自串聯(lián)了所述淡水室的流道的出水。

　　6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在經(jīng)過(guò)預(yù)定數(shù)量的所述陽(yáng)極室后，向下一陽(yáng)極室中通入硼濃度低于該陽(yáng)極室的放射性廢水，來(lái)控制在同一電場(chǎng)的陽(yáng)極室與淡水室中硼的平均濃度的比值。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種長(zhǎng)流道的分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及放射性廢水處理領(lǐng)域，尤其是一種采用長(zhǎng)流道來(lái)分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法。

　　背景技術(shù)

　　在傳統(tǒng)壓水堆核電廠中采用硼進(jìn)行反應(yīng)性化學(xué)補(bǔ)償控制，硼濃度的調(diào)節(jié)是由化學(xué)容積控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)化容系統(tǒng))完成的。電廠運(yùn)行期間，由于調(diào)硼和化容下泄操作頻繁，產(chǎn)生大量含硼廢液。排出的硼廢液通過(guò)硼回收系統(tǒng)濃縮和凈化后，在電廠內(nèi)回用。

　　在美國(guó)AP1000核電站的設(shè)計(jì)中取消了硼回收系統(tǒng)，冷卻劑流出液中的硼基本上全部排入廠址環(huán)境受納水體。

　　硼酸具有急性毒性、慢性毒性和生殖毒性，進(jìn)入水體中會(huì)影響生態(tài)環(huán)境及人類(lèi)健康。由于內(nèi)陸電廠的循環(huán)冷卻水的稀釋能力遠(yuǎn)小于沿海電廠，且受納水體為寶貴的淡水資源，因此，內(nèi)陸廠址需嚴(yán)格控制排放廢液中硼的含量。

　　目前可采用除硼的工藝主要有蒸發(fā)、化學(xué)沉淀、離子交換、反滲透等。蒸發(fā)為二代加核電站硼回收系統(tǒng)采用的除硼工藝，其優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟，工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)多，缺點(diǎn)是占地面積大、能耗高、濃縮液中放射性核素活度高;離子交換對(duì)硼有較高的去污因子，但目前市場(chǎng)上的離子交換樹(shù)脂對(duì)硼的工作交換容量都較低，處理含硼廢液會(huì)產(chǎn)生大量的廢樹(shù)脂;反滲透法為海水淡化中除硼的主要工藝，為了保證除硼效率，反滲透除硼需調(diào)節(jié)硼溶液進(jìn)水pH值，由于硼酸為一元弱酸，調(diào)節(jié)pH值需加入大量堿，造成二次污染，且反滲透膜會(huì)對(duì)核素和硼同時(shí)截留，同樣會(huì)在濃水側(cè)造成放射性核素的累積。同時(shí)，反滲透對(duì)硼酸的截留效果遠(yuǎn)低于其它離子，在硼的去污因子和濃縮倍數(shù)之間構(gòu)成矛盾。當(dāng)提高濃縮倍數(shù)時(shí)，反滲透對(duì)硼的去污因子降低。在典型的反滲透系統(tǒng)中，當(dāng)回收率達(dá)到 80%以上時(shí)，硼的去除率不足30%。

　　在進(jìn)行含硼放射性廢液的處理時(shí)，可能會(huì)有不同的需求，除了硼的分離需求，還可能有放射性核素的分離要求。本發(fā)明所提供的方法可將含硼放射性廢水分離為三股液流：低硼含量、低放射性含量的液流;高硼含量、低放射性含量的液流和低硼含量、高放射性含量的液流。除此之外，還可以將上述三種液流中的任意兩股液流進(jìn)行摻混，以滿(mǎn)足不同的分離需求。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種長(zhǎng)流道的分離放射性廢水中硼的方法，將含硼放射性廢水分離為三股液流：低硼含量、低放射性含量的液流;高硼含量、低放射性含量的液流和低硼含量;高放射性含量的液流。

　　為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

　　一種長(zhǎng)流道的分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法，該方法包括如下步驟：

　　步驟1)設(shè)置膜堆，在該膜堆中交替排布若干個(gè)間隔一定距離的陽(yáng)極和陰極，由相鄰的所述陽(yáng)極和所述陰極構(gòu)成一電場(chǎng)，在該電場(chǎng)的陽(yáng)極和陰極之間設(shè)置一個(gè)垂直于電場(chǎng)方向的陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜，所述陽(yáng)離子交換膜靠近陰極，與該陰極之間構(gòu)成陰極室，所述陰離子交換膜靠近陽(yáng)極，與該陽(yáng)極之間構(gòu)成陽(yáng)極室，陽(yáng)離子交換膜與陰離子交換膜之間構(gòu)成淡水室;

　　步驟2)在所述陽(yáng)極室內(nèi)填充強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，在所述陰極室內(nèi)填充強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂，在所述淡水室內(nèi)填充有混合離子交換樹(shù)脂;

　　步驟3)串聯(lián)陰極室、串聯(lián)陽(yáng)極室、串聯(lián)淡水室構(gòu)成三條流道，向這三條流道內(nèi)通入放射性廢水，淡水室中的硼酸根離子在電場(chǎng)的作用下遷移至陽(yáng)極室，淡水室中的核素離子遷移至陰極室，從而分離淡水室內(nèi)放射性廢水中的硼和放射性核素;

　　在分離過(guò)程中，控制處于同一電場(chǎng)的陽(yáng)極室與淡水室中硼的平均濃度的比值不大于35。

　　進(jìn)一步，控制處于同一電場(chǎng)的所述陽(yáng)極室與所述淡水室中硼的平均濃度的比值不大于20。

　　進(jìn)一步，調(diào)節(jié)進(jìn)入所述步驟3)中的放射性廢水的pH值至9以上。

　　進(jìn)一步，所述步驟3)中所述放射性廢水在所述淡水室中流向與在所述陽(yáng)極室和所述陰極室中流向相反，且垂直于所述電場(chǎng)的方向。

　　進(jìn)一步，串聯(lián)了所述陽(yáng)極室的流道和串聯(lián)了所述陰極室的流道的入水取自串聯(lián)了所述淡水室的流道的出水。

　　進(jìn)一步，在經(jīng)過(guò)預(yù)定數(shù)量的所述陽(yáng)極室后，向下一陽(yáng)極室中通入硼濃度低于該陽(yáng)極室的放射性廢水，來(lái)控制在同一電場(chǎng)的陽(yáng)極室與淡水室中硼的平均濃度的比值。

　　本發(fā)明分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法利用了硼酸為一元弱酸，含硼放射性廢液首先進(jìn)入淡水室，在電場(chǎng)的作用下，水中以離子態(tài)形式存在的硼酸根離子不斷沿陰極至陽(yáng)極的方向遷移進(jìn)入陽(yáng)極室，因此陽(yáng)極室出水中硼酸的含量升高。放射性核素大部分以陽(yáng)離子的形態(tài)存在，淡水室中放射性核素沿陽(yáng)極至陰極的方向遷移進(jìn)入陰極室，由于陽(yáng)離子無(wú)法透過(guò)陰離子交換膜，陰離子無(wú)法透過(guò)陽(yáng)離子交換膜，因此陽(yáng)極室中的陽(yáng)離子和陰極室中的陰離子均無(wú)法進(jìn)入淡水室。最終的結(jié)果是陽(yáng)極室出水中流出高硼含量、低放射性含量的液流;陰極室出水中流出低硼含量、高放射性含量的液流;淡水室出水中流出低硼含量、低放射性含量的液流。

　　值得注意的是在分離過(guò)程中，必須要控制陽(yáng)極室中硼的平均濃度與淡水室中硼的平均濃度的比值，該比值不應(yīng)大于35，優(yōu)選的是不大于20。

　　提升放射性廢水的PH值能夠提高分離硼的效果。