放射性核素汽提过程中用掺硼金刚石电极矿化有机化合物制造技术

本发明专利技术涉及一种用于通过包含掺硼金刚石电极的电解器连续矿化水溶液中的有机酸的再循环方法，用于进行所述方法的装置以及用于再生含有固定化放射性核素的离子交换器的方法，所述有机酸用于从离子交换器中汽提放射性核素，再生离子交换器的方法涉及所述再循环方法。法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】放射性核素汽提过程中用掺硼金刚石电极矿化有机化合物


[0001]本专利技术涉及核反应堆领域，更具体地涉及在水反应器例如CANDU(Canada Deuterium Uranium，加拿大重水铀)反应堆中产生的放射性同位素(例如碳
‑
14(
14
C))的提取。

技术介绍

[0002]14
C主要通过稳定的氮、氧
17
O和较小程度上
13
C的中子活化产生。在核反应堆中，由于稳定母体同位素的存在，
14
C在燃料中并且在反应堆冷却剂中由堆芯结构材料产生，该母体同位素通过在燃料中发生的核裂变反应产生的中子激活。
14
C特别地在CANDU反应堆中产生，因为这种类型的反应堆使用重水(D2O)(既作为慢化剂又作为冷却剂)，与轻水相比，重水在
17
O中具有更高的同位素丰度。
[0003]生成的
14
C保留在用于从回路中净化重水的离子交换树脂中。固定在离子交换器上的
14
C主要是碳酸盐和/或碳酸氢盐衍生物的形式。
[0004]含
14
C的碳酸盐和碳酸氢盐可以然后通过有机酸洗脱从离子交换器中释放，主要导致在汽提步骤中
14
CO2的释放。在离子交换器后，用于洗脱的有机酸随后分解成CO2。这通常是通过矿化来完成，以最小化来自离子交换器中放射性核素的移动，所述矿化通过分批操作进行UV Fenton处理。通常，过氧化氢(在超化学计量浓度下以避免有机酸由于紫外光的照射而聚合)和催化剂被引入分批罐中；然后将罐中的内容物泵送到紫外线光解灯上。
[0005]由于是分批进行的，因此该矿化步骤会导致更长的处理时间，并且需要使用额外的化学品(过氧化氢、金属催化剂)。
[0006]因此，有机酸的矿化过程是耗时的，并且在很大程度上决定了离子交换器的汽提过程的持续时间。
[0007]因此，从离子交换器中排出的有机酸只是在小循环中循环泵送的溶液中逐渐分解。在有机酸降解过程中，该溶液不应直接流过离子交换器，因为酸氧化所需的化学物质会从离子交换器中移动放射性核素。只有当pH值达到pH5～pH 7并且氧化剂(过氧化氢)已被消除时，离子交换器才会重新整合到汽提循环中。
[0008]事实上，将处理过的溶液引入离子交换器，在离子交换器和溶液之间建立新的平衡，从而使由于有机酸的进入造成的pH值下降到pH 3～pH 5。平衡建立后，必须再次分离离子交换器以进一步分解有机酸。因此，随着有机酸的逐渐降解，酸的完全矿化非常缓慢地成功。
[0009]此外，UV Fenton处理涉及几个问题：当使用过氧化氢时，离子交换器也会分解。由于失去结合离子的能力，已经结合的放射性核素进入汽提处理循环。此外，随着UV Fenton处理中金属催化剂的使用，放射性核素不可避免地通过离子交换器上的交换反应被冲洗到汽提处理循环中。
[0010]在UV Fenton处理的过程中使用的金属催化剂也可能会发生水解作用，并可以导致溶液在处理回路中变得浑浊。更进一步地，有机酸在紫外光解灯的作用下可以聚合：聚合
产物的分解比单体有机酸的分解时间长得多。
[0011]因此，需要提供有机酸的替代矿化，该替代矿化可以避免上述缺点。
[0012]EP 2 949 630公开了一种用于从污染水例如尿液中回收水的系统和方法。具体地，该系统包括用于对污水进行脱盐的阳离子交换装置和包括金刚石电极的有机成分分解装置。然后，将水排入电渗析装置，其中产生酸，酸可以用于阳离子交换装置的再生。
[0013]EP1 522 526公开了一种处理含有磷成分和有机化合物的化学电镀废液的方法，用于减少废液中杂质的量。具体地，将例如包含亚磷酸氢二钠、亚磷酸和柠檬酸钠的溶液在电解池中进行电解处理，所述电解池具有作为阳极的导电掺硼金刚石电极，用于将亚磷酸氢二钠和亚磷酸氧化为正磷酸，并将柠檬酸盐分解成二氧化碳和水。
[0014]US 5,399,247教导了一种掺杂的金刚石阳极电解来氧化废水中的溶质。
[0015]WO 2015/127918公开了一种用于利用金刚石电极作为阳极降解废水中含氮化合物的电化学氧化方法。
[0016]仍然需要提供改善的在汽提处理之后矿化有机酸，这可以很容易地进行，因为不需要分批步骤和/或添加各种化学品。
[0017]目前已经发现了新的矿化方法，该矿化方法涉及通过使用掺硼金刚石电极来电解，该掺硼金刚石电极对用于从离子交换器中分离C
‑
14的有机酸进行电化学氧化。
[0018]这种基于电解的有机酸矿化不需要添加化学品。此外，该离子交换器可以连续排放到电解步骤，从而使有机酸降解得更快。

技术实现思路

[0019]因此，根据第一个目的，本专利技术涉及一种用于连续矿化水溶液中的有机酸的再循环方法，所述有机酸用于从离子交换器中汽提放射性核素，
[0020]其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0021]a)在汽提步骤之后，将包含有机酸的水溶液转移到包含掺硼金刚石电极的电解器中；
[0022]b)使所述有机酸与电解器中的掺硼金刚石电极接触，从而对有机酸进行电解氧化，以使水溶液中的至少一部分有机酸矿化，
[0023]c)从步骤(b)的从电解器循环的水溶液中脱气CO2(气体)，以及d)将所得溶液转移至离子交换器，用于继续汽提。
[0024]根据本专利技术，有机酸的矿化现在通过羟基发生，所述羟基是在电极表面(阳极)上原位(in situ)产生的。
[0025]酸的矿化可以在完全汽提后立即开始，无需将离子交换器与汽提回路分离。因此，不再需要分批操作(酸的逐渐降解)。
[0026]此外，没有使用添加剂来矿化有机酸。由于不再需要过氧化氢，因此不存在离子交换器降解的风险，并且不存在催化剂是指不再存在金属放射性核素从离子交换器中移动的风险。
[0027]由于矿化的连续运行，离子交换器和处理溶液之间的平衡设置在逐渐变化，从而创造了先前移动的放射性核素在它们被排放到处理循环之前再次结合在离子交换器上的机会。这导致处理效率的改善。
[0028]因此，整个方法得到改善，因为硼
‑
金刚石电极对有机酸的电化学分解比UV
‑
Fenton步骤更快、更直接。因此，可以有利地连续地并且以成本有效和时间有效的方式进行。
[0029]详细描述
[0030]下面描述的实施方式将被单独理解或以它们的任何组合来理解。
[0031]本文所用的术语“放射性核素”是指放射性同位素(radioactive isotope)(也称为放射性同位素(radioisotope))。通常，根据本专利技术的放射性核素通常是存在于核废水净化回路中的放射性同位素。它特别地可以是
14
C；所述
14
C可以以碳酸盐CO
32...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于连续矿化水溶液中的有机酸的再循环方法，所述水溶液中的有机酸用于从离子交换器中汽提放射性核素，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a)在汽提步骤之后，将包含所述有机酸的水溶液转移到包含掺硼金刚石电极的电解器中；b)使所述有机酸与电解器中的掺硼金刚石电极接触，从而对有机酸进行电解氧化，以矿化水溶液中的至少一部分有机酸，以及c)从电解器循环的步骤(b)的水溶液中脱气CO2(气体)，以及d)将所得溶液转移至离子交换器，用于继续汽提。2.根据权利要求1所述的再循环方法，其中，所述放射性核素是
14
C。3.根据权利要求1或2所述的再循环方法，进一步包括气态
14
CO2的提取和收集。4.根据前述权利要求中任一项所述的再循环方法，其中，所述有机酸是弱有机酸。5.根据权利要求4所述的再循环方法，其中，所述弱有机酸是甲酸。6.根据前述权利要求中任一项所述的再循环方法，其中，所述电解器中的有机酸浓度为大于0.1ppm。7.根据前述权利要求中任一项所述的再循环方法，进一步包括增加电解器上游的水溶液中的有机酸浓度的步骤。8.一种用于矿化有机酸的方法，所述有机酸用于汽提固定在离子交换器中的放射性核素，所述方法包括根据前述权利要求中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得，
申请(专利权)人：法玛通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：