[发明专利]含危险物质土壤的净化方法

说明书

               技术领域

本发明涉及土壤的净化方法，更具体地讲，涉及通过使残留土壤物再生的方法，实现含核废料土壤、含金属汞土壤和混合废物污染的土壤的净化。

              发明的背景

由于包括核装置爆炸在内的军事演习，在美国和其它国家，环境、尤其是试验区的大面积土壤被核废料污料。在一些情形下，如核装置的爆炸未能达到放射性组分所要求的临界质量，则导致相当大量的富集铀和钚散布于大面积试验基地。除了核试验，放射性物质对土壤的污染还泄漏和释放到环境中，发生在核武器制造地如华盛顿的Hanford、科罗拉多的Roeky Flats、乔治亚的Savanman River、田纳西的Oak Ridge和其它地方。

由于大量的土壤需要处理和/或贮存，成功地净化这些场所的努力证明这是非常困难的且花费极大。如果污染的土壤被挖掘并转移到其它地方贮藏起来，则净化意味着一个漫长且昂贵的过程。废弃的盐矿和山上的岩洞曾被建议作为核废料的贮藏室，但后来由于技术的和/或政治的原因被否决了。因为贮存核废料的空间有限，所以污染场所再生的进度是缓慢的。

在缓解核废料贮存危机的尝试中，曾建议使用减少需要贮存的污染土壤整体量的体系，在该体系中，放射性组分被浓缩于固体部分。例如，一个体系使用了水溶液清洗过程，该过程需要使用固体清洗药品、多个分离步骤、水处理等等。尽管将放射性组分浓缩于土壤的淤泥和粘土部分是非常有效的，但每吨土壤处理的资本和操作费用从经济学角度上看是没有吸引力的。因此浓缩核废料的方法大多未被广泛接受。

与核废料类似，被汞污染了的土壤也严重危害人类的健康，严重危害野生动物且长期存在会对环境造成威胁。汞对环境污染的例子已有充分的记载。汞污染的一个代表性来源是氯气和苛性小苏打的合成中汞电解池的使用。该汞电池使用汞作阴极，以使在阴极产生的金属钠与汞迅速反应生成汞齐(NaHg)，从而和其它产品分开。以后用水将汞齐转化为苛性小苏打、氢气和金属汞，后者可循环进一步使用。因为汞对环境有污染，这种类型的电解池在工业生产上已被逐渐取消。除了作为电极，汞的其它应用包括摄影、电闸、控制装置、催化剂等等。它们都会对湖泊、海洋和土壤造成污染。对金属汞环境的净化和它的回收已成了一个主要问题。

其它相关的环境问题是对“混合废物”污染的土壤的处理。“混合废物”指包括两种或多种不同种类的需要从环境中消灭或除去的污染物的废物。混合废物污染的土壤的一个代表性例子是被PCB污染的材料，如已被汞污染又有绝缘流体排放到其中的土壤。两者共同产生了用常规技术处理特别困难的问题。含汞土壤可进行填埋，而PCB类的存在使填埋除了在PCB许可的垃圾填埋场外不可能在其它场所填埋。因此，垃圾填埋通常是不允许的。相反地，PCB污染的土壤可以焚烧，但汞的存在使这种选择成为不可能，因为在焚烧中生成的氧化汞释放到大气中是非常危险的。这种两难的处境导致混合废物历史性地要求相当保险的处理。

相应地，需要一个新颖的成本有效的方法来净化含核废料例如产生在核武器工厂、核试验场所的核废料的土壤，并要求处理相当体积的被放射性物质污染的土壤。该方法应能减少空间，也就是要求通过将未处理的土壤浓缩于土壤的一小部分来贮存，并同时也允许这些场所的再生。同样，也需要一个装置使单质汞、含汞的混合废物和其它污染物例如有机物如农药、双氧素类(dioxins)、PCB类和/或核废料如放射性核素，能易于与土壤分离以进一步回收并作适当处理。

           发明的概述

因此，本发明的主要目的是提供改进的更经济的方法将放射性组分从污染的土壤中分离出来，其中处理过的土壤基本上不含有潜在毒性的放射性组分以使土壤再生。术语“基本上不含”是指根据本发明处理的土壤应：(i)差不多除去了所有的不需要的放射性同位素(放射性核素)，或(ii)含有低数量级的残留放射性同位素，可使处理的土壤再生，或(iii)含有低数量级的放射性同位素，该放射性同位素可用惰性材料充分稀释以降低其活性至可接受的水平。