[发明专利]阳离子交换树脂减容化方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种阳离子交换树脂减容化方法。 

背景技术

随着我国核电事业以及工业的快速发展，离子交换树脂的应用越来越广泛。其中，阳离子交换树脂通过树脂中的阳离子（如H⁺）与溶液中的阳离子（如Cs⁺、Co²⁺、Sr²⁺等）相互交换，从而将溶液中的阳离子分离出来。由此产生的废离子交换树脂一般呈粒状或粉状，容易弥散，长期堆积易引起火灾，因此安全、经济、技术地处理处置日益增长的废树脂尤其是放射性废树脂，对于离子交换树脂的应用以及核工业和核电事业的发展都具有非常重要的意义。 

核设施及相关工厂应用较多的阳离子交换树脂通常是苯乙烯型强酸性树脂，目前采用的废树脂处理方法主要有水泥固化、热解、焚烧、超临界水氧化、湿式氧化等。废树脂经直接水泥固化后废物体积增大一倍，大大提高了后序处理处置的费用。热解、焚烧等高温处理技术存在着易产生二次污染（如焚化产生NO_X、SO_X等废气）、操作温度高、材料腐蚀严重、投资大、维修负荷高等问题。其中，氧化分解法中的过氧化氢湿法催化氧化工艺通过亚铁盐和过氧化氢反应产生氧化性很强的羟基自由基（·OH），废树脂在·OH的作用下引发一系列链式氧化反应，从而达到减容的目的。现有技术中采用Fe²⁺和H₂O₂在反应温度为90℃～99℃条件下氧化降解处理废树脂，但是采用Fe²⁺为催化剂时存在着很多不足，如H₂O₂利用率不高；反应的最佳pH值局限于2.0～3.0，反应前需调节pH值，反应后需用碱中和至偏碱性，才能有利于之后的水泥固化处置，从而增加了处理费用。 

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种简单方便、经济有效的阳离子交换树脂减容化方法。 

一种阳离子交换树脂减容化方法，包括将纳米零价铁作为催化剂，将阳离子交换树脂与纳米零价铁置于反应容器中搅拌，反应温度为60℃～99℃；以及将H₂O₂加入该反应容器，通过纳米零价铁与H₂O₂反应产生的羟基自由基将阳离子交换树脂氧化分解，从而使该阳离子交换树脂减容化。 

本发明采用纳米零价铁（Fe⁰）取代Fe²⁺分解阳离子交换树脂，pH值应用范围较宽，具有简单易行、经济有效等优点，通过减小废树脂的体积，获得较高的减容系数，使最终处置的废物固体化的体积降至最小，这对于阳离子交换树脂的广泛应用具有极其重要的意义，也为放射性核废物的安全处理处置提供了广阔的应用前景。 

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明提供的一种阳离子交换树脂减容化方法做进一步的详细说明。 

本发明实施例提供一种阳离子交换树脂减容化方法，包括以下步骤： 

将纳米零价铁（Fe⁰）作为催化剂，将阳离子交换树脂与纳米零价铁置于反应容器中搅拌，反应温度为60℃～99℃；以及将H₂O₂加入该反应容器，通过纳米零价铁与H₂O₂反应产生的·OH将阳离子交换树脂氧化分解，从而使该阳离子交换树脂减容化。 

所述的阳离子交换树脂可以为强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂，其中强酸性阳离子交换树脂含有活性磺基和磷酸基，弱酸性阳离子交换树脂主要含有羧基。本发明实施例的阳离子交换树脂选择为苯乙烯型强酸性树脂。该苯乙烯型强酸性树脂具体可以是以苯乙烯为单体，二乙烯苯为交联剂经磺化后得到的高分子聚合物，具有三维立体网状结构，以如下结构式为代表。 

所述阳离子交换树脂可以为粒状或粉状，可以含有或者不含有放射性核素。所述阳离子交换树脂优选含有水分，含水率优选为40%～60%（质量百分比）。所述的阳离子交换树脂为酸性，pH值可以为0.5～5.0。在与H₂O₂反应时无需调节pH值，即保持阳离子交换树脂自身的pH值与H₂O₂反应。