[发明专利]一种湿式催化氧化法处理放射性阴离子交换树脂的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种湿式催化氧化法处理放射性阴离子交换树脂的方法。

背景技术

离子交换树脂常用于化学分离、纯化、制备等，在核电站、核工业厂矿、同位素制备、放射化学研究中也被广泛应用。其中，应用较多的阴离子交换树脂通常是苯乙烯型强碱树脂，呈粉状或粒状，其粒径通常为0.3～1.2mm，基体为二乙烯苯交联的聚苯乙烯，交换功能团为季铵根离子。它具有三维立体网状结构，以下面的结构式为代表：

由此产生的废树脂是弥散性物质，采用一般包装容器不能直接进行处置；树脂是有机物，可燃，长期堆积易引起火灾；废树脂体积变化大、质量轻，自然界难以降解，因此必须对其进行妥善处置以减少其对环境的潜在威胁。

目前针对废树脂（尤其是放射性废树脂）的常见处理方法有固化法（水泥固化、塑料固化、沥青固化、聚合物固化等）、高整体性容器直接包装法、热压法、氧化分解法、生化分解法、洗脱处理法等。水泥固化法工艺比较成熟，但成本较高。热压法需要超级压实机和加热装置，要解决压实过程中产生的废液和废气，推广应用受到一定限制。生化分解法仅适宜处理比活度较低的废树脂，至今尚未见到工业应用的报道。洗脱处理法操作繁琐，易产生二次废物。其中，湿式催化氧化法通过Fenton反应（即亚铁盐和过氧化氢反应）产生氧化性很强的羟基自由基（·OH），可氧化分解各种有机物质，受到了国内外专家学者的广泛关注。目前已有文献报道了Ni²⁺/Cu²⁺－H₂O₂、Mn²⁺/Cu²⁺－H₂O₂、Fe²⁺/Cu²⁺－H₂O₂和Cu²⁺－H₂O₂体系氧化分解废树脂，但是未见文献报道采用Fe²⁺/Ce³⁺－H₂O₂体系。稀土元素铈为过渡金属，性质活泼，是优良的还原剂，与Fe²⁺可产生协同作用，进而提高体系的降解速率；并且，有文献报道Ce³⁺/Ce⁴⁺与Fe²⁺/Fe³⁺类似，也能与H₂O₂发生类Fenton反应产生·OH。采用该催化剂的湿式催化氧化法分解阴离子交换树脂，最后生成二氧化碳、水和少量无机残液，无放射性的阴离子交换树脂经处理后可妥善处置；含有放射性核素的无机残液经浓缩后可水泥固化，大大减小了废树脂的体积，节约了废物的贮存、运输和处置费用，具有简单易行、无二次污染、经济有效等优点，显示出广阔的应用前景。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种湿式催化氧化法处理放射性阴离子交换树脂的方法。

一种湿式催化氧化法处理放射性阴离子交换树脂的方法，其具体方案如下：

首先将阴离子交换树脂置于有机酸中浸泡至少24h，并用有机酸调整溶胀后的阴离子交换树脂的pH值为2.0～3.0，之后将溶胀后的阴离子交换树脂与一定量Fe²⁺溶液和Ce³⁺溶液的混合溶液同时置于反应器中搅拌反应，反应温度为80～99℃，同时将一定量H₂O₂水溶液滴加入反应器，反应过程中同时向反应器中滴加一定量Fe²⁺溶液和Ce³⁺溶液的混合溶液，通过反应产生的氧化性自由基将阴离子交换树脂氧化分解；

此方法中各组分反应物用料配比为：当阴离子交换树脂的处理量为10～30g时，反应器中初始Fe²⁺溶液和Ce³⁺溶液的混合溶液用量为10～100mL，滴加入的H₂O₂水溶液的总量为30～200mL，滴加入的Fe²⁺溶液和Ce³⁺溶液的混合溶液的总量为10～100mL。

所述阴离子交换树脂为苯乙烯型强碱性粒状湿树脂，含水率为60wt%～80wt%。

所述有机酸为乙酸、乙二酸、酒石酸或者柠檬酸。