一种分离放射性废水中硼和放射性核素的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及放射性废水处理领域，尤其是一种分离放射性废水中硼和放射性核素 的方法。
【背景技术】
[0002] 在传统压水堆核电厂中采用硼进行反应性化学补偿控制，硼浓度的调节是由化学 容积控制系统（简称化容系统）完成的。电厂运行期间，由于调硼和化容下泄操作频繁，产 生大量含硼废液。排出的硼废液通过硼回收系统浓缩和净化后，在电厂内回用。
[0003] 在美国AP1000核电站的设计中取消了硼回收系统，冷却剂流出液中的硼基本上 全部排入厂址环境受纳水体。
[0004] 硼酸具有急性毒性、慢性毒性和生殖毒性，进入水体中会影响生态环境及人类健 康。由于内陆电厂的循环冷却水的稀释能力远小于沿海电厂，且受纳水体为宝贵的淡水资 源，因此，内陆厂址需严格控制排放废液中硼的含量。
[0005] 目前可采用除硼的工艺主要有蒸发、化学沉淀、离子交换、反渗透等。蒸发为二代 加核电站硼回收系统采用的除硼工艺，其优点是工艺成熟，工程运行经验多，缺点是占地面 积大、能耗高、浓缩液中放射性核素活度高；离子交换对硼有较高的去污因子，但目前市场 上的离子交换树脂对硼的工作交换容量都较低，处理含硼废液会产生大量的废树脂；反渗 透法为海水淡化中除硼的主要工艺，为了保证除硼效率，反渗透除硼需调节硼溶液进水pH 值，由于硼酸为一元弱酸，调节pH值需加入大量碱，造成二次污染，且反渗透膜会对核素和 硼同时截留，同样会在浓水侧造成放射性核素的累积。同时，反渗透对硼酸的截留效果远低 于其它离子，在硼的去污因子和浓缩倍数之间构成矛盾。当提高浓缩倍数时，反渗透对硼的 去污因子降低。在典型的反渗透系统中，当回收率达到80%以上时，硼的去除率不足30%。
[0006] 在进行含硼放射性废液的处理时，可能会有不同的需求，除了硼的分离需求，还可 能有放射性核素的分离要求。本发明所提供的方法可将含硼放射性废水分离为三股液流： 低硼含量、低放射性含量的液流；高硼含量、低放射性含量的液流和低硼含量、高放射性含 量的液流。除此之外，还可以将上述三种液流中的任意两股液流进行掺混，以满足不同的分 尚需求。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种分离放射性废水中硼和 放射性核素的方法，将含硼放射性废水分离为三股液流：低硼含量低放射性含量的液流、高 硼含量低放射性含量的液流和低硼含量高放射性含量的液流，便于后续工艺对三股液流的 处理。
[0008] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0009] -种分离放射性废水中硼和放射性核素的方法，该方法包括如下步骤：
[0010] 步骤1)配备一电场，在其阳极和阴极之间设置垂直于该电场方向的阳离子交换 膜和阴离子交换膜，所述阳离子交换膜靠近所述阴极，与阴极之间构成阴极室，所述阴离子 交换膜靠近所述阳极，与阳极之间构成阳极室，阳离子交换膜与阴离子交换膜之间构成淡 水室；
[0011] 步骤2)在所述阳极室内填充强酸性阳离子交换树脂，在所述阴极室内填充强碱 性阴离子交换树脂，在所述淡水室内填充有混合离子交换树脂；
[0012] 步骤3)向阴极室、阳极室和淡水室内通入放射性废水，淡水室中的硼酸根离子在 电场的作用下迀移至阳极室，而淡水室中的核素离子迀移至阴极室，由此分离淡水室内放 射性废水中的硼和放射性核素；
[0013] 在分离过程中，控制阳极室与淡水室中硼的平均浓度的比值不大于35。
[0014] 进一步，控制所述阳极室与所述淡水室中硼的平均浓度的比值不大于20。
[0015] 进一步，调节进入所述步骤3)中的放射性废水的pH值至9以上。
[0016] 进一步，所述步骤3)中放射性废水在所述淡水室中的流向与在所述阳极室和所 述阴极室中的流向相反，且垂直于所述电场的方向。
[0017] 进一步，所述阳极室和所述阴极室的入水取自所述淡水室的出水。
[0018] 本发明的技术方案针对的是含有硼酸的放射性废水，对其进行处理并且遵循不增 加新的放射性废水的原则，本发明分离放射性废水中硼和放射性核素的方法利用了硼酸为 一元弱酸，放射性核素大部分以阳离子的形态存在于水中。在电场的作用下，淡水室的放射 性水中以离子态形式存在的硼酸根离子不断向阳极迀移进入阳极室，因此阳极室出水中硼 酸的含量升高；淡水室中放射性核素向阴极迀移进入阴极室，由于阳离子无法透过阴离子 交换膜，阴离子无法透过阳离子交换膜，因此阳极室中的核素和阴极室中的硼酸根离子均 无法进入淡水室。最终的结果是阳极室出水中流出高硼含量、低放射性含量的液流；阴极室 出水中流出低硼含量、高放射性含量的液流；淡水室出水中流出低硼含量、低放射性含量的 液流。
[0019] 值得注意的是在分离过程中，必须要控制阳极室和淡水室中硼的浓度差，差值过 大会影响分离硼的效果。
[0020] 提升放射性废水的PH值能够提高分离硼的效果。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明中分离放射性废水的示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施 例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施 例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本 领域的普通技术人员。
[0023] 为了易于说明，在这里可以使用诸如"上"、"下""左""右"等空间相对术语，用于 说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图 中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同