[发明专利]一种去除放射性水中络合态核素110mAg和60Co/58Co的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用膜浓缩、深度催化氧化和吸附技术处理放射性废液中络合态核素^110mAg和⁶⁰Co/⁵⁸Co的方法，具体涉及对核电厂化学水的处理。

背景技术

核电厂在日常运行及事故工况下所产生的放射性废液中，放射性核素主要有两个来源，一个来源为裂变产物，另一个来源为活化产物和腐蚀产物，主要与金属材料的活化、腐蚀、沉淀以及释放行为有关，该部分放射性核素包括Ag、Co、Cr、Mn、Fe等核素。核电厂放射性废液包括工艺水、化学水和地板水三部分。

核电厂放射性废液中大部分核素以离子形态存在，可以通过目前核电厂普遍采用离子交换或者蒸发浓缩加以去除，但是部分核素(如^110mAg和⁶⁰Co/⁵⁸Co)易与化学去污废液中含有的柠檬酸、草酸、EDTA及表面活性剂形成络合状态，以胶体或者络合物的形态存在。核电厂化学水通常采用蒸发浓缩净化，由于其中含有化学去污带来的络合剂(如草酸、柠檬酸和 EDTA)和多种表面活性剂，因此在蒸发过程中出现发泡现象，Ag络合物易于被含有机物的蒸汽携带进入冷凝水。为了减轻液态放射性流出物排放压力，往往需要多次离子交换处理或者蒸发浓缩后才能达标，加大了核电厂废液处理压力，增加了浓缩液的产量，从而带来放射性固废产量的增加。因此非常有必要开发Ag、Co放射性核素深度净化新技术及相应的工程装置，减轻放射性液态排出物排放压力，提高核电厂环境安全性。

膜技术的兴起，为放射性废水处理提供了新的选择。超滤技术虽然难以去除溶解性的核素离子，但是可以去除水中存在的细微悬浮物、胶体物质、以及部分大分子有机物，由此去除被胶体或颗粒物夹带，或者与大分子有机物形成络合物的核素离子。原理上超滤技术可以去除尺度在0.01-100μm范围的胶体及颗粒物，由此去除被胶体或颗粒物夹带、或者与大分子有机物形成络合物的核素离子。美国的一些研究者利用超滤技术可去除水中胶体态的Co，去除效率达到90％。反渗透、纳滤技术可以去除离子态的核素离子，但是对进水水质有较高的要求。通常情况下，需根据放射性废水的水质特征，设计具有针对性的膜集成系统。

此外，无机吸附材料对痕量核素离子的选择性强，可以从高盐量的放射性废水中高效地去除目标核素离子，大幅度降低废水的放射性水平，减少放射性的环境排放。大量的放射性富集在小体积的固态无机离子交换剂中，易于辐射防护；而且相比于废树脂，无机吸附技术产生的放射性废弃物结构稳定性好，不易被辐射分解或生物分解，便于后期的处理处置，在地下处置场长期储存过程中，更具长期安全性。目前国外针对^110mAg的吸附剂主要有无机金属硫化物、经巯基表面修饰的无机氧化物及活性炭、以及负载于无机载体表面的硫醇改性壳聚糖等等，基本上都是利用络合特性或者沉积特性来选择性识别Ag，以获得良好的净化效果。例如AP1000中采用化学改性活性炭与沸石组成无机离子吸附床，其中化学改性活性炭的作用主要是吸附除^110mAg。国外对⁶⁰Co/⁵⁸Co的吸附剂主要有水合金属氧化物(如氧化锰)、金属钛酸盐等，最为突出的工作时芬兰赫尔辛基大学研制的水合锑酸盐Sn/Sb，对络合态的Co (如Co-EDTA等)具有良好的吸附性能。此外基于无机吸附技术的废液深度净化装置结构简单，具备有效、选择性强、小型化、模块化、可移动性强的技术特点，对现场服务条件要求低，非常适合于核电厂放射性废液成分较为复杂且现场布置空间有限的特殊要求。

放射性废水处理不同于常规的水处理，难度较大，主要表现在以下几个方面：1)放射性胶体态核素^110mAg的质量浓度极低，处理难度大。2)尽可能降低放射性废物的量。无论采取哪种处理方法，实质上是将放射性核素浓缩富集到液体介质或者固体介质中。液体介质如膜工艺的浓水，蒸发工艺的蒸残液；固体介质如离子交换树脂。这些物质最终经固化后成为放射性废物，进行长期地质储存。因此，放射性废水处理过程中，对二次废物产生量的要求，要远远高于常规的水处理。3)应同时考虑放射性条件下的设备可操作性与可维护维修性、燃料动力消耗等。

从国内研究进展可以看出，国内无机吸附去除放射性核素的研究尚处于吸附剂的选择及试验阶段，且主要针对Sr、Cs以及Co等离子态核素，而针对Ag/Co胶体的去除技术几乎没有。

发明内容