一种磷酸盐聚合物固化含硼核废液的方法技术

本发明专利技术公布了一种聚合物固化中低放射性核废液的方法，其实质是一种磷酸盐聚合物固化含硼核废液的方法。主要包括如下几个步骤：（1）浓磷酸溶液与浓缩后的含硼核废液按一定比例混合制备混合溶液；（2）以水玻璃和聚合氯化铝为原材料，盐酸为添加剂制备聚合物前驱体；（3）将步骤（1）中的混合溶液与步骤（2）中的聚合物前驱体按一定比例混合，搅拌均匀，制备含硼核废液固化体。该方法含硼核废液包容量大，不需要加碱中和，克服了水泥固化法缓凝作用强烈的缺陷，最终的固化体稳定性好，且制备工艺简单，成本低，无二次污染，易于工程化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸盐聚合物固化含硼核废液的方法
本专利技术涉及一种磷酸盐聚合物固化含硼核废液的方法，属于一种中低放射性核废液固化处理技术与材料领域。
技术介绍
全球能源危机推动了核能利用的快速发展。核能工业高速发展的同时，放射性废物安全处置问题愈加突出。含硼核废液作为压水堆核电站运行过程中产生的放射性核废液，主要由硼酸盐、少量硝酸钠和磷酸钠组成，酸性较强，含盐量高，处理难度大。目前，核电站处置含硼核废液的主要思路为：核废液浓缩-加碱中和-水泥固化-最终处置。水泥固化工艺是将核废物掺和在基料中形成水泥固化体的过程。但传统水泥固化工艺在固化含硼核废液时，存在碱消耗量大、成本高、包容量低、硼酸盐缓凝作用强烈、二次污染等缺陷，亟待开发一种安全高效的新型含硼核废液固化处理工艺。A.M.El-Kamash等学者的研究表明，在利用水泥对放射性废物进行固化的过程中，向普通硅酸盐水泥中加入沸石，能有效提高水泥固化体的抗压强度和降低核素离子浸出率，但该方法需要加碱中和，碱消耗量大，且存在缓凝等问题。中国专利CN101456715A公布了一种通过添加沸石来降低放射性核素在水泥固化体中的浸出率和添加石灰来调节固化体的凝结时间的固化方法，但该方法处理工艺复杂，处置过程中需要掺入减水剂等添加剂，成本高。中国专利CN105741899A公开了一种新的放射性含硼废液的固化处理添加剂、固化配方及工艺，利用偏铝酸钠加快水泥硬化凝结，通过将硼酸盐制备成聚合硼酸盐再添加固化剂固化的方法可使制备的固化体硼酸包容率达到49.5%，能够较好的弥补传统水泥固化包容率低和缓凝作用强烈的缺陷。但该技术依然存在工艺过程复杂、碱消耗量大、二次污染以及高成本等缺点。以上方法均采用碱性胶凝材料固化含硼核废液，但均无法同时克服碱消耗量大、成本高、包容量低、硼酸盐缓凝作用强烈、二次污染等缺陷。为了弥补水泥固化技术的不足，本专利技术提出以浓磷酸溶液为激发剂，含硼核废液为溶剂，与聚合物前驱体材料混合，制备含硼核废液固化体。本专利技术聚合物固化过程以酸激发胶凝材料为固化剂处理核废液，固化过程中无需加碱中和，可以弥补传统水泥固化的不足。
技术实现思路
本专利技术提供了一种磷酸盐聚合物固化含硼核废液的方法，具体
技术实现思路
如下：本专利技术将浓缩后的含硼核废液、浓磷酸与聚合物前驱体混合制备含硼核废液固化体。浓磷酸和含硼核废液为聚合反应提供强酸和高盐环境，不仅提高了聚合反应速度，还有效缩短了固化时间。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术固化工艺无需加碱中和，利用酸溶液和含硼核废液本身包含的酸性介质溶解硅铝成分，能耗低，工艺简单，易于工程应用；（2）本专利技术固化体不需要加压成型，可自行浇筑硬化；（3）本专利技术固化体机械性能和耐腐蚀性能强，长期安全稳定性好，包容率高，有利于含硼核废液的固化；（4）本专利技术所涉及整个制备过程和使用过程无任何有毒污染物产生，安全环保。具体实施方式实施案例1：一种磷酸盐聚合物固化含硼核废液的方法，以Si/Al摩尔比为0.5将水玻璃（m=3.17）和聚合氯化铝混合，边搅拌边缓慢加入盐酸（复合凝胶pH=3~4），搅拌2h后经抽滤、洗涤、干燥和研磨工序，在800ºC条件下煅烧2h，自然冷却至室温后球磨2h，得到聚合物前驱体，以浓磷酸（85wt.%）、浓缩后的含硼核废液、聚合物前驱体质量比2:3:4混合，搅拌浇注成型制备固化体，养护28d后，抗压强度达32MPa。依据ASTM标准中PCT法对固化体抗浸出性能进行分析，测得的Sr2＋、Cs＋的标准化浸出率均在10-5以下。实施案例2：一种磷酸盐聚合物固化含硼核废液的方法，以Si/Al摩尔比为0.5将水玻璃（m=3.17）和聚合氯化铝混合，边搅拌边缓慢加入盐酸（复合凝胶pH=3~4），搅拌2h后经抽滤、洗涤、干燥和研磨工序，在800ºC条件下煅烧2h，自然冷却至室温后球磨2h，得到聚合物前驱体，以浓磷酸（85wt.%）、浓缩后的含硼核废液、聚合物前驱体质量比1:1:1混合，搅拌浇注成型制备固化体，养护28d后，其抗压强度达29MPa。依据ASTM标准中PCT法对固化体抗浸出性能进行分析，测得的Sr2＋、Cs＋的标准化浸出率在均在10-5以下。最后说明的是，以上优选实施案例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施案例已经对本专利技术进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样改变，而不偏离本专利技术权利要求书所限定的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术公布了一种聚合物固化中低放射性核废液的方法，其实质是一种磷酸盐聚合物固化含硼核废液的方法。主要包括如下几个步骤：（1）将浓磷酸溶液与浓缩后的含硼核废液按一定比例混合制备混合溶液；（2）以水玻璃和聚合氯化铝为原材料，盐酸为添加剂，制备水玻璃‑聚合氯化铝复合凝胶，经抽滤、洗涤、干燥、研磨、煅烧和球磨工序制备聚合物前驱体；（3）将步骤（1）中的混合溶液与步骤（2）中的聚合物前驱体按一定比例混合，搅拌均匀，浇筑养护。

【技术特征摘要】
1.本发明公布了一种聚合物固化中低放射性核废液的方法，其实质是一种磷酸盐聚合物固化含硼核废液的方法。主要包括如下几个步骤：（1）将浓磷酸溶液与浓缩后的含硼核废液按一定比例混合制备混合溶液；（2）以水玻璃和聚合氯化铝为原材料，盐酸为添加剂，制备水玻璃-聚合氯化铝复合凝胶，经抽滤、洗涤、干燥、研磨、煅烧和球磨工序制备聚合物前驱体；（3）将步骤（1）中的混合溶液与步骤（2）中的聚合物前驱体按一定比例混合，搅拌均匀，浇筑养护。2.根据权利要求1中所述的浓磷酸溶液，其主要特征如下：浓磷酸溶液质量百分比浓度范围为85~95%。3.根据权利要求1中所述的水玻璃，其主要特征如下：水玻璃模数范围为2.5~3.5。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐中慧，姚正珍，帅勤，彭熙，安然，蒋鑫，李宇，陈筱悦，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51