[其他]用二氧化碳再生放射性离子交换树脂的方法

说明书

本发明属于放射性离子交换树脂的再生技术。

通常对吸附饱和后的放射性离子交换树脂采用两种处理方法：一种是用酸、碱再生方法。例如“离子交换技术”关于放射性离子交换树脂的再生，用此法再生需消耗大量的酸、碱，不仅二次废液量大，而且再生废液的含盐量高，给后续的固化工艺带来很大的困难。另一种方法是直接将被放射性元素饱和后的离子交换树脂连同交换柱一起作为固体废物进行处置，此处理方法虽无废液产生，但操作麻烦，经济上很浪费。

本发明的目的是利用气态介质二氧化碳再生树脂，可极大地降低再生剂耗量和对环境的二次污染，也可减少放射性废物处理和处置的负荷。

本发明的另一目的是大大地减少运行费用。再生只消耗价廉的二氧化碳气和少量的无离子水，运行费仅为酸碱再生的十几分之一。

本发明的第三个目的是适合于放射性操作自动化和遥控。

离子交换树脂的交换过程一般系可逆过程。基于不同类型树脂的解离行为不同，用对健康和环境无害的二氧化碳作再生剂，使用离子交换法从放射性水中除盐的新工艺，例如“以二氧化碳作为再生剂，用离子交换法从水中部分除盐”。（PartialDemineralizationofWaterbyIonexchangeUSingCarbonDioxideasRegenerantbyWolfgangH.HoellandWolfgangFeuerstein）

对于弱酸和强碱树脂可依据下列交换原理进行再生：

反应向右进行为除盐过程，相反，反应向左进行为再生过程。

本发明的除盐和再生化学反应式为：

R_c=（Coo^-）₃ P_m³⁺+3H₂O+3CO₂

再生/除盐/（COOH）₃+P_m(HCO₃)₃

弱酸性树脂的官能团（-COOH）其PK值（K为解离常数）介于4～6之间，只有当溶液的PH值高于官能团的PK值时，这种树脂才能明显地解离，因此只适用于与弱酸溶液中的阳离子进行交换。二氧化碳的分压是交换过程的推动力。

图1为二氧化碳再生放射性离子交换树脂的流程：由泵4将缸5的无离子水打入交换柱3中。二氧化碳气从钢瓶1流入流量计2，再进入交换柱3的底部并在柱内进行鼓泡，二氧化碳气经交换柱上部的阀7排出。废液经阀8排入缸5。

再生效果是十分明显的，产生的废液量少，操作简单方便，树脂再生后的交换容量能达到初始值。

应用范围：再生核电站及其他反应堆的活化产物所饱和的离子交换树脂。再生压水堆含硼的放射性离子交换树脂。

实施例

于φ25×800的有机玻璃交换柱中，装入50毫升的501^#螯合树脂（结构式为：，用P_m¹⁴⁷原液流过树脂，使其饱和，此时测得树脂的交换容量为2.7毫克当量/克干树脂，按图1接好再生装置，先用泵4将缸5的无离子水打入交换柱3中，循环1小时。将二氧化碳气通入交换柱3中，其分压为1公斤/厘米²，流量为400毫升/分，通气时间为24小时。为了维持足够的再生效果，交换柱中的无离子水更新过三次（8小时、16小时、20小时各一次），排出废液的PH值为6.5，排出总废液量为1.4公斤，再生后测得树脂的交换容量为4.7毫克当量/克干树脂（初始交换容量亦为4.7毫克当量/克干树脂）。将再生后501^#螯合树脂再净化P_m¹⁴⁷原水（比放为735×10^-6居里/升），交换柱出口的比放为7.07×10^-7居里/升，与树脂再生前的净化效率和去污因数相同。