Разработка способов сокращения расхода реагентов и объема отходов при очистке жидких радиоактивных отходов ионообменным методом

• Автор: Корзина, Юлия Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. Методы очистки жидких радиоактивных отходов

1.1. Безреагентные методы

1.1.1. Термический метод

1.1.2. Мембранные методы

Электро диализ

Обратный осмос

Ультрафильтрация
1.2. Осадительные методы
1.2.1. Коагуляция
Коагуляционно-сорбционная очистка
1.2.2. Химическое осаждение
Соосаждение
Сорбция на осадках
1.3. Сорбционные методы очистки. Ионный обмен
1.3.1. Селективное извлечение радионуклидов
1.3.2. Неорганические иониты
Природные неорганические иониты
Синтетические неорганические иониты
1.3.3. Органические иониты
Аниониты
Катиониты
1.3.4. Регенерация ионитов
2. Технологические схемы очистки воды от радионуклидов ионным обменом
2.1. Особенности очистки радиоактивно-загрязненных вод
2.2. Обессоливание жидких радиоактивных отходов
2.3. Умягчение жидких радиоактивных отходов
2.4. Использование слабокислотных катионитов в технологии обезвреживания жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности
2.4.1.Использование слабокислотных катионитов в Иа-форме
3. Ионообменное оборудование для очистки жидких радиоактивных отходов
3.1. Установки непрерывного действия
3.2. Установки периодического действия
3.2.1.Прямоточные фильтры
3.2.2. Противоточные фильтры. Система иРСОЯЕ
Выводы из литературного обзора и задачи исследования
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1. Исследование физико-химических характеристик слабокислотных катионитов
1.1. Определение зависимости величины обменной емкости слабокислотного катионита и характера выходной кривой от режима регенерации
2. Исследование гидродинамических характеристик слабокислотных и сильнокислотных катионитов различных марок
2.1. Определение гранулометрического состава полидисперсных и монодисперсных катионитов различных производителей
2.2. Определение характеристик псевдоожиженного слоя полидисперсных и монодисперсных катионитов различных производителей
3. Определение степени смешения различных пар катионитов при послойном расположении слабокислотного катионита над сильнокислотным в одном фильтре
4. Выбор пары несмешивающихся катионитов для исследования противоточного Н-катионирования
5. Разработка методики расчета соотношения объемов слабо- и сильнокислотного катионитов при послойном размещении
5.1. Определение оптимального количества слабо- и сильнокислотного катионитов, необходимого для обеспечения достаточной степени очистки ЖРО
6. Сравнительные исследования эффективности прямоточной и вариантов противоточной регенерации ионообменного фильтра
6.1. Противоточная регенерация ионообменного фильтра в режиме
иРСОЯЕ
6.2. Противоточная регенерация ионообменного фильтра в режиме
РШЮРАСК
6.3. Прямоточная регенерация ионообменного фильтра
7. Исследование эффективности очистки жидких радиоактивных отходов Московской станции переработки методом противоточного Н-катионирования на послойно
размещенных слабо- и сильнокислотном катионитах
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И РАЗРАБОТКА
АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ ПРОЦЕССА
1. Оптимизация технологической схемы переработки ЖРО методом противоточного Н-
катионирования на послойно размещенных слабо- и сильнокислотном
катионитах
2. Разработка аппаратурного оформления процесса
ВЫВОДЫ
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

неорганическими лигандами, низкомолекулярные комплексы, комплексы с полиэлектролитами [76].
На полноту поглощения радионуклидов ионитами большое влияние оказывает содержание в воде макроколичеств неактивных элементов, являющихся химическими аналогами радионуклидов. Такими элементами, например для цезия, являются натрий и калий, для стронция — магний и кальций. При насыщении ионита по неактивному компоненту, например по солям жесткости, в фильтрате появляется радионуклид стронция. Чем выше концентрация различных ионов в воде, тем меньший объем воды можно очистить одним и тем же количеством смолы от стабильных нуклидов и соответственно от радиоактивных элементов, находящихся в ионном состоянии [69]. Чтобы добиться хорошей очистки, обычно процесс осуществляют в две ступени: на первой из отходов выводят соли и частично радионуклиды, а на второй, куда поступают уже обессоленные отходы, проводят основную очистку от радионуклидов [6].
В соответствии с солевым и радионуклидным составом ЖРО, а также требуемой степенью очистки, выбирается технологические схемы очистки ЖРО ионным обменом.
2.2. Обессоливание жидких радиоактивных отходов
В тех случаях, когда в воде содержится набор разных радионуклидов и когда требования к качеству очистки велики, они могут быть обеспечены либо комбинацией различных методов очистки, либо обессоливанием воды. При обессоливании из раствора удаляются все макрокомпопенты, а вместе с ними и все соответствующие им радионуклиды. Степень очистки от радионуклидов близка к степени удаления макрокомпонентов раствора. Подбирая иониты, степень их регенерации и количество ступеней очистки можно добиться необходимой глубины очистки ЖРО практически любого состава [1].
Обессоливание может проводиться в одну, две, три ступени или смешанным слоем ионитов. В каждой ступени раствор последовательно очищается сначала на катионите в водородной Н+ -форме:
при этом извлекаются все катионы и радионуклиды, находящиеся в растворе в катионной форме. Очищенный раствор имеет кислую реакцию. Он подается на анионит в ОН-форме:
2 К '-Н+ + Са +2 х—> БГ-Са +2 +2 Н+
БҐ-ОН' + СГ + Н+ <—> 1ГС1' + Н20
2Я+-ОН' + 804'2 + 2Н+<—> Ы+-804'2-11+ + 2 Н20