[发明专利]一种放射性废阴离子交换树脂的处理方法

说明书

本发明属于核废物处理技术领域，涉及一种放射性废阴离子交换树脂的处理方法。该方法是在放射性废阴离子交换树脂中加入氧化剂过氧化氢溶液、催化剂和消泡剂，通过控制反应的温度和pH来使放射性废阴离子交换树脂中的有机组分无机化，其中所述的催化剂为Fe²⁺与Cu²⁺的混合物。利用本发明的放射性废阴离子交换树脂的处理方法，可以在较短的反应时间内，提高放射性废阴离子交换树脂的氧化降解效率，减少处理过程中消泡剂的使用量，提高处理过程中氧化剂的利用率。

技术领域

本发明属于核废物处理技术领域，涉及一种放射性废阴离子交换树脂的处理方法。

背景技术

放射性废离子交换树脂(以下简称“废树脂”)是核设施尤其是核电站产生的主要中低放固体废物之一。废树脂由于吸附有低中水平的放射性核素，作为一种含有机质的特殊废物流，其处理和处置一直是放射性废物安全处置的难点和热点问题之一。截至目前，国内核电站多采用传统水泥固化技术处理废树脂，树脂的有限包容量和固化后的增容构成了该处理技术的瓶颈。

在“放射性废物管理小量化”理念的指引下，国内引进/采用了高整体性容器、焚烧、废物干燥减容等废树脂的减容处理技术。但高整体性容器造价高，且存在有机树脂辐解的安全隐患；焚烧技术需要高温操作，焚烧过程产生较多SO_X和NO_X，且焚烧产生废灰的处理存在困难；废物干燥减容处理技术后干燥产物如何满足处置接受要求，国内尚未有明确的管理要求。

湿法氧化处理技术是一种新兴的废树脂处理技术，其是在酸、碱或其它溶剂存在的条件下，用氧化剂溶解或破坏废树脂的有机组分，使其无机化的处理技术。与现有其他处理废树脂的技术相比，湿法氧化处理技术的优势在于：

1、工艺条件相对温和，氧化剂和催化剂为常用化学物质；

2、处理成本低，经济合理；

3、处理尾气的主要组成为二氧化碳和水蒸汽，通过冷凝回流和碱液吸收可处理，消除了有害气体对容器的腐蚀和对环境的危害，实现环境友好；

4、该技术是一种有机物的无机化处理技术，很大程度上降低了废树脂溶胀和辐照降解有害气体的产生，提高了废树脂暂时贮存和长期处置的安全性；

5、与废树脂直接固化相比，该技术结合废液水泥固化，可实现废物的减容，降低了废物的最终处置体积，符合放射性废物最小化的原则。

湿法氧化处理技术最早用于放射性废物处理的报道见于1976年，而树脂湿法氧化处理技术研究报道较多的是芬顿试剂对树脂的氧化分解处理。该处理技术的典型氧化体系是温度+氧化剂(H₂O₂)+催化剂+合适的pH，对于不同类型树脂的氧化体系，主要是催化剂的选择和pH的调节。以Fe²⁺作为催化剂，调节pH为2-3，阳树脂基本能得到很好的氧化降解。但阴树脂在上述氧化体系中存在起泡现象，且因不同类型的阴树脂官能团存在较大差异，为获得理想的无机化处理，需要针对性的研究适宜的催化氧化条件。

截至目前，台湾在废树脂芬顿(Fenton)氧化处理技术的研究方面获得了很多成果，其中获得的优化的阴树脂的处理条件为：温度(95℃)+氧化剂(H₂O₂，滴加速率为12.5mL/min)+催化剂(Fe²⁺)+pH+消泡剂(Dow Coming Q2-3447型，干树脂/消泡剂＝1.1g/g)，总反应时间为20.5h。可以看出，该阴树脂处理体系存在一下问题：

1、消泡剂用量大；

2、氧化剂滴加速率快，利用率低；

3、反应时间长。