[发明专利]一种电化学去污电解液及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及放射性废物处理技术领域，提供了一种电化学去污电解液及其制备方法和应用。本发明提供的电化学去污电解液为水溶液，溶质包括磷酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、过氧化氢和冰乙酸。本发明通过对电化学去污电解液溶质的种类进行合理搭配，并对溶质的用量进行合理控制，得到了去污效果好，去污速度快，且产生的二次废液及残留物易于处理的电化学去污电解液，适用于对放射性污染废不锈钢进行整体或局部电化学去污。另外，本发明提供的电化学去污电解液中，草酸、柠檬酸、酒石酸、冰乙酸均为有机酸，且不含N、Cl离子，对去污废液的玻璃固化处理系统十分有利，因而产生的废液容易通过玻璃固化系统进行处理。

技术领域

本发明涉及放射性废物处理技术领域，尤其涉及一种电化学去污电解液及其制备方法和应用。

背景技术

人类的核活动包括核工业领域、民用核技术、科研技术等，这些过程中均会涉及放射性物质，接触的物质被放射性核素污染。在核活动过程中，当需要对核设施进行维护或退役等操作时，需要对其进行去污处理，以减少职业性照射量、减少潜在的放射性物质释放量，同时可以回收旧的设施。核设施中普遍采用的金属材料包括不锈钢和碳钢，其中以不锈钢材料常用于贮存和输送强放射性污染物。

针对金属放射性污染材料，国内外主要采用物理法、化学法和电化学法等进行去污。

物理去污，也称为机械去污，是通过物理方法消除表面放射性污染。具体如：冲洗、刷、吸尘法、擦拭法、高压喷射法和超声法等。物理去污工艺简单，去污成本低，在金属与非金属表面上都可使用。但其缺点也十分明显，例如会产生大量放射性尘埃，严重危害操作人员健康，某些情况下还可能形成爆炸性混合物，物理去污技术会对表面产生破坏，不适用于复用设施设备。

化学去污广泛应用于核和其它相关领域，主要用于去除固定污染，借助化学试剂实现化学转移和去除污染物。化学去污具有条件简单、可操作性强、去污效果好等优点。但化学法存在化学试剂消耗量大、成本较高、处理时间长、会产生大量放射性废液、需要专业人才操作等缺点。

电化学法是一种近年来发展较快的新去污方法，其原理是通过电化学作用对导电材料表面的放射性污染进行去除。电化学法的优点为：去污能力强，处理时间较短，化学试剂用量较少，对固定性污染的去除十分有效。但需要开发出合适的去污电解液才能获得良好的去污效果。为满足实际应用的需求，去污电解液应具备高电流密度下稳定、能容纳高浓度的离子和盐类、不会产生沉淀等特性。

然而，现有的电化学法去污电解液中往往含有硝酸、硫酸、盐酸或对应的酸根离子等成分。电化学去污产生的废液通常需要进行固化处理，硝酸体系可以与放射性废液的固化处理系统相容，但硝酸体系需根据放射性水平进行及时更换，避免产生强放射性或超铀废物；硫酸、盐酸与放射性废液的固化处理系统不相容，导致去污废液产量大且难以处理。从而使得电化学法在放射性去污中的应用受到极大的限制。

根据现有文献，含高浓度磷酸钠的碱性电解液可用于放射性污染废不锈钢的去污，但去污过程中不锈钢的焊接点等部位会受到优先氧化，产生结构性的破坏，并生成各种不期望的含氮产物；含硫酸盐(如硫酸钠)的碱性电解液具有较理想的去污效果，电解后不锈钢表面状况良好，需要的电压和电流也较低，且已有实际应用，但该电解液与放射性废液处理系统不相容，废液处理十分复杂，成本高昂。

申请号为201410708820.6的专利中提供了一种硝酸体系去污液，产生的二次废液为硝酸铁盐和未反应的硝酸，这部分废液需加碱调节pH值8～12后，再进行固化处理，这种方式会产生大量的放射性水泥固化体。

申请号为201910598331.2的专利公开了一种去污电解液和去污方法。该去污电解液包括终体积百分数为5％～15％的硝酸、终浓度为15g/L～25g/L的硝酸盐及终浓度为1g/L～5g/L的草酸盐。该去污电解液需要根据放射性水平进行及时更换，不然容易产生超铀废物。

总之，当前的放射性污染废不锈钢的电化学去污均存在着电解液不适用、去污效果差、二次废液难以处理的问题。

发明内容