通过分散气浮泡沫对土壤进行放射性去污的方法和所述泡沫的制作方法

通过分散气浮泡沫对土壤进行放射性去污的方法和所述泡沫的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于处理被至少一种放射性核素如铯137Cs污染的土壤的方法，其包含至少一个步骤：通过由向包含所述土壤和至少一种捕收剂的悬浮液中吹气泡产生的分散气浮泡沫，从而分离所述放射性核素。本发明还涉及通过实施该方法所获得的浮选泡沫。
【专利说明】通过分散气淳泡沬对土壤进行放射性去污的方法和所述泡 沬

【技术领域】
[0001] 本发明属于土壤去污（cbpollution)、消毒、净化、修复和/或去污 (decontamination)令页域。
[0002] 实际上，本发明提供了一种去污的新方法，尤其是土壤放射性去污的新方法，更尤 其是被铯137Cs严重污染的土壤放射性去污的新方法，所述方法在分散气柱中进行浮选泡 沫或浮动泡沫的使用。
[0003] 本发明还涉及所述浮选泡沫。

【背景技术】
[0004] 根据公共卫生法，"任何含有一种或多种从辐射保护的观点来看不能忽视其活性 和浓度的放射性核素的物质"被认为是放射性物质。最有可能在被放射性物质污染的土壤 背景下发现的放射性核素更准确地为以下放射性核素[1]:
[0005]-氚3H;
[0006]-碳14C;
[0007]-银9°Sr和其衰变产物（descendant) (9°Y);
[0008]-铯137Cs和其衰变产物（137mBa);
[0009]-镅241Am;
[0010]-钍 232 族的放射性核素：232Th，228Ra，228Ac，228Th，224Ra，22°Rn，216P〇,212Pb，212Bi，2°8Tl 和212P〇 ;和
[0011] -铀 238 族的放射性核素且尤其是镭 226Ra，222Rn，218P〇,214Pb，214Bi，214P〇,21°Pb，21°Bi 和 21°Po。
[0012] 从物理和化学的观点来看，土壤是一个复杂的系统，是矿物和有机物的混合物。除 了尺寸高于2_的石块和砾石，主要为硅酸盐或碳酸盐的矿物部分代表低于2_的部分，来 自母岩的物理及后续的化学降解的产物，并且其可按渐减的直径分类为：沙、泥沙和由具有 典型地低于100 的直径的带负电的细颗粒组成的所谓的颗粒或胶质粘土。关于有机部 分，其来自动物、植物、真菌和微生物活性有机质，其包含全部活性生物质，称为"新鲜有机 质"的植物来源（植物残体、分泌物）的碎片、动物来源（粪便、尸体）的碎片、真菌和微生物 来源（尸体、分泌物）的碎片；来自新鲜有机质演化的被称为"瞬态有机质"的中间有机化合 物；和来自前述物质演化的稳定的有机化合物，腐殖质（humicmatter)或腐殖质（humus)。 [0013] 土壤被放射性物质的污染最常见地可由涉及这些物质的工业、医疗或研究活动产 生。
[0014] 但遗憾的是，所述污染可由已知的事件或事故产生，例如，意外溢出或火灾，这已 经导致大量污染物不受控制地释放到环境中。这样的情况有切尔诺贝利事故，和最近的福 岛事故。
[0015] 在法国，有关防止电离辐射危险的群体保护的规定由公共卫生法设定。后者设定 人类能接受的由于核活动引起的暴露最大限度为lmSv/年。一旦放射性污染的土壤可产生 对于周围群体来说高的接受剂量，就有必要采取土壤去污或修复技术或方法，以使放射性 回到群体可接受的阈值。
[0016] 无论是在工业情况或在意外情况下，在放射性污染的土壤去污之前，必须调查并 表征引起该污染的所述放射性污染的形式和来源。这项工作必须依赖历史数据（实践活 动……），通过来自现场测量的数据完成。存在于土壤中的放射性核素应该查明、定量和定 位。
[0017] 除了这些工作，需要增加在现场中有效并可开展的土壤修复技术或方法，
[0018] 实际上，在一次或几次连续的大气放射性排放事件以后，部分空气分散的放射性 核素沉积于土壤表面，导致植物、土壤和建筑环境的表面污染，以及地表水的污染。由此形 成的放射性沉积物或多或少地存在于环境中。它们可通过以下方式进行表征：测量组成这 些沉积物的放射性核素的表面活度（以Bq/m2)，或测量土壤中质量活度（以Bq/kg，使植物 的污染风险可通过根部的放射性核素转移评估），或最后测量由于这些沉积物发射的Y射 线引起的环境剂量率（ambientdoseflowrate)(以uSv/h)。
[0019]目前为止使用的土壤去污技术可分为三类：异地（off-site)、现场（on-site)和 原位。大多数这些技术通常要求挖掘待处理土壤。
[0020] 历史上，第一种采取的方法由异地置换去污方法组成。在该方法中，将整个污染厚 度的污染土壤除去。去除的土壤由在其他地方收集的正常土壤置换。除了这种方法产生的 运输费用，与污染土壤的改进和储存有关的费用与置换体积成正比，该置换体积直接取决 于污染区域的面积和深度。值得注意的是，一旦被置换，污染土壤会被看作工业废弃物。
[0021] 当污染物已知时，可利用在地里注入可能溶解所述污染物的液体或加压气体。该 方法相当于物理化学去污法。然后污染土壤可在那里逐渐优化。这采取一个优化临时工业 设施，用于：
[0022] _待处理土壤的提取，但该步骤是可选的；
[0023]-渗流或注气工艺；
[0024] -浸出物的回收和提炼（refine);
[0025]-处理后土壤的复位，当它已经被挖掘。
[0026] 提取、抽吸的去污方法适用于沙地而且成本低，适用于挥发性和半挥发性污染物， 例如烃类。在该方法中，用真空泵减压土壤，通过催化氧化、冷冻凝结或活性炭吸附处理蒸 气。该处理设施是可移动的以覆盖场地。
[0027] 在应用所谓的"排气"法或注入提取期间，注入增压空气、氮气或蒸气。该处理适 用于透气土壤，适用于挥发性溶剂，例如氯化溶剂。井使蒸气（通过抽吸优化）可回收并注 入。土壤可进一步加热（通过微波）以提高该技术的有效性。
[0028] 电提取方法主要适用于离子污染物如重金属和一些有机离子。如果电导率好，那 么土壤的性质并不那么重要，尤其是由于水的存在。植入多孔电极以在土壤中产生电流，这 导致迁移离子向相反电荷的电极迁移。例如可通过用泵抽送进行污染物回收。
[0029] 存在土壤清洗去污方法的不同选择：所述清洗可在高压、常压、现场或异地进行。 目的是分离其中污染物大多集中的最细的颗粒（高压水洗），或在液体溶液如水或酸中获 得这些污染物。在第一种情况中，必须挖掘土壤，回收废弃物存储为片（wafer)，然而，在第 二种情况中，如果土壤为可渗透的，那么所述处理可无需提取进行。例如，大多数重金属如 铜、锌、砷、镉和铅可使用酸性溶液来提取，然后必须进行中和以沉淀部分化合物，并且接着 允许静置、过滤和离心，以分离其余元素。然而，高压原位清洗在其应用中仍然受限于小尺 寸区域，因为当与注射喷嘴的距离增大，水压迅速降低。还存在使用其他溶剂如烷烃、醇或 酮的技术，以溶解大多数的有机和有毒污染物。它们成本低并且基于注入溶剂，随后通过上 述技术之一提取。
[0030] 自20世纪90年代，已实施涉及生物处理的去污方法，基于一些生物体在其体内过 滤和聚集毒性元素或将其作为食物的能力。这样的方法似乎解决了传统方式提出的部分成 本问题。然而，需要解决其他问题，尤其是关于所使用生物体的扩散风险，即使现场要满足 的条件对其正常生长非常准确。最后，鉴于实验室测试通常是结论性的，现场实施可能变成 令人失望的，例如如果污染物浓度局部过高，或如果土壤的本质包括损坏这些生物体生长 的不期望的元素。
[0031] 一些细菌能够降解复杂分子并因此获得生长需要的能量。多年来，它们已用于处 理被氯化溶剂污染的土壤。但是，已经发现通过一些污染物的原位生物降解（可能被参数 如氧化作用、湿度和温度的掌握所促进）的微生物处理技术，可产生比原始产物更具毒性 和/或可移动性的降解产物或代谢物。无论微生物活性条件为好氧或厌氧，这些代谢物都 是不同的。为了控制最危险的代谢物的产生，可从一种生物降解方式变换到所需的另一种。 目前，研究集中在选择适用于每种类型的污染物的降解的种类上。研究实验室和环保产业 同时进行这些研究。它们对于某些类型的多环芳烃开始见效，该多环芳烃具有三个以上的 苯环，通过使用具有由胞外酶攻击污染物特征的真菌的某些菌株。
[0032]另外，许多植物能够结合重金属、放射性核素、污染性有机化合物和其他不期望的 产物至其细胞中。实际上，一些植物产生将这些污染物降解为低毒或无毒产物的酶。它们 也可伴随着负责结合和/或转化工作的菌根圈（mycorrhizosphere)，其针对工业规模应用 的研究正在快速发展。这些特性使得它们成为土壤去污的有前景的备选者。还根据以下方 面选择植物：（i)它们的大小以及将根部深深地伸入土壤中的能力，从而到达深污染层，尤 其在几米的范围，和（ii)它们能够捕集的污染物类型。在实践中，也可挖掘土壤并在温室 中铺到防渗膜上，从而隔离污染物质并精确控制影响所选择植物生长的参数。然而，这消除 了来自植物修复的主要优点之一，即其低运行成本。植物修复的一个优点是可回收污染物 的可能增值，也称为植物制矿（phytomining)。因此，考虑到从灰烬中回收金属并在冶金中 重新使用它们，可收获在其茎部和叶片中存储污染物的所谓超富集植物，然后焚烧。
[0033] 在土壤的意外放射性污染如在切尔诺贝利或福岛所发生的情况下，很少有文献详 述近期污染的形态和位置，即发生前1年土壤表面的污染，或多或少富含粘土和腐殖质复 合物，或多或少含盐和或多或少酸性或碱性。然而，通常情况下，对于福岛周边耕种的稻田， 在没有详细叙述的情况下可以假定发生事故一年后，铯137在第一个5厘米内作为2种形 式呈现：
[0034] _"物理吸附"形式，在颗粒表面且通过离子可交换的表面[2];和
[0035]-结合形式，即在湿粘土颗粒的叶间空间（interfoliarspace)内以准不可逆方 式"截留"的（强大的离子相互作用），在腐殖质中或在粘土 -腐殖质混合复合物内部复合 的[3]。
[0036] 由大小在4-50iim的最细颗粒组成的部分含有Cs污染的主要部分（>96% )。实 际上，于2011年末，在日本已经进行了来自福岛的100g污染土壤的水洗测试。在过滤或沉 淀平均直径高于100Um的粗颗粒后，已经获得细颗粒的浑浊胶体悬浮液，并且干燥后，已 经获得4g含有超过96 %的初始Cs污染的土壤。捕获铯的颗粒带有负电荷并因此是亲水性 的。
[0037] 这表明需要研发一种能够使污染土壤直接提取，含有大多数污染物的细颗粒减到 最小体积或质量（初始重量的2-15%)的方法。在福岛，300km2上的待处理土壤量将约为 30. 106m3。需要研发一种能够处理至少100公吨/h湿土的方法。不连续的前微滤似乎被否 定，因为滤饼将很快限制处理流量。通过抽吸和使用大量水，允许土壤在其中沉淀的单纯的 沉淀池将不容易回收沉淀细（颗粒）。


【发明内容】

[0038] 发明人的研究允许研发用于处理/去污被污染土壤，且尤其是被铯污染的土壤的 方法。
[0039] 实际上，发明人已表明，通过使用在分散气柱中进行的浮选泡沫或浮动泡沫，能够 处理被放射性核素污染的土壤。
[0040] 气浮（airflotation)是使离子（离子浮选）或固体颗粒（颗粒浮选）能够被提 取的分离方法。它尤其在工业规模中使用，以每小时几百m3(20m3/min)的处理流量用于处 理矿石和纸张脱墨。提到一些用于处理被重金属或石油污染的土壤的研究。因此，专利申 请JP2002 248459 [4]提出通过沉淀在土壤中含有的离子（重金属）的传统浮选，其借助 净化剂。后者尤其是硫系或磷系化合物，其可具有危害性。同样地，专利US5, 303, 871 [5] 公开了天然疏水污染物（包含五氯苯酚的油或脂）的浮选，其可自然漂浮，并且可加入发泡 剂以稳定泡沫。
[0041] 发明人现在已表明，可使用气浮以去除在土壤中，在湿粘土颗粒的片之间的空间 内的颗粒包裹的泡沫中存在的放射性核素污染物，所述放射性核素污染物为在腐殖质中或 粘土-腐殖质混合复合物内部的复合污染物即包裹于亲水性颗粒中的放射性核素污染物。 而同时，已经不鼓励本领域技术人员对不能浮选的亲水性结构采用浮选技术。
[0042] 泡沫土壤浮选是一种土壤放射性去污且尤其是土壤铯去污的新方法。浮选技术的 关键优势在于，其直接集成土壤清洗系统：土壤以可变浓度在水中悬浮。向该悬浮液中少 量添加捕收表面活性剂和可选的发泡剂。在所述混合物中注入的气泡根据亲和力大小和疏 水性"运载"含污染胶体的颗粒。含有或截留有放射性核素污染物+捕收剂（collecting agent)(捕收剂（collector))的联合亲水性颗粒形成疏水性固体颗粒，其可以浮动，不释 放任何放射性核素污染物。所述方法在浮选柱中进行，并且在其后可通过溢出或抽吸容易 处理的泡沫浓缩液中回收颗粒污染物。
[0043] 本发明的浮选泡沫使大量湿土能够以几百公吨/小时的工业处理流量被处理。可 能有两种方案：
[0044] _挖掘土壤并在专用浮选装置中进行处理；
[0045]-能够在泻湖或稻田中原位泵出和直接处理泥浆的可移动浮选装置，以限制重挖 掘作业，回收非浮动土壤。
[0046] 有趣的是，根据本发明的处理方法通常适用于任何放射性核素，且尤其适用于在 腐殖质和/或粘土-腐殖质混合复合物内部复合的，在土壤中，在湿粘土颗粒的叶间空间内 (强大的离子相互作用）截留的任何放射性核素。
[0047] 因此，本发明涉及被至少一种放射性核素污染的土壤的处理方法，其包含至少一 个步骤：通过分散气浮泡沫分离所述放射性核素。更具体地，本发明涉及处理被至少一种放 射性核素污染的土壤，其包含至少一个步骤：通过由向包含所述土壤和至少一种捕收剂的 悬浮液中吹气泡产生的分散气浮泡沫，从而分离所述放射性核素。
[0048] 在本发明范围内，"污染土壤的处理方法"是指降低土壤中放射性核素的量和在所 述土壤中所述放射性核素的彻底去除。降低土壤中存在的放射性核素的量在于，在实施根 据本发明的方法后产生一种土壤，其中至少一种放射性核素的负载量低于土壤中所述放射 性核素的初始负载量，即，在实施根据本发明的方法前的负载量。"低负载量"是指至少低于 50%的负载量，特别地至少低于70%的，特别地至少低于90%，且更特别地至少低于95% 的负载量。
[0049] 放射性核素的负载量可通过测量表面活度（以Bq/m2表示的污染或处理土壤），测 量土壤中的质量活度（以Bq/kg表示的污染或处理土壤），或最后测量由于污染或处理土壤 放射出的Y射线引起的环境剂量率（以USv/h)进行表示。有利地，放射性核素的负载量 通过以Bq/kg计的污染或处理土壤表示的土壤中的质量活度的测量进行表征。
[0050] "通过分散气浮泡沫"是指一种方法，其在于向从被至少一种放射性核素污染的土 壤中获得的液体物质内吹入气泡，所述气泡可具有从几微米至几毫米的直径。
[0051] "污染土壤"是指包含至少一种放射性核素的土壤，该放射性核素不是天然存在 的或在所述土壤中以高于常量的量存在。这种污染可由使用所述放射性核素的工业、医疗 或研究活动，或释放所述放射性核素的意外事件（incident)或意外事故（accident)如意 外溢出或具有放射性沉降物的火灾产生。根据本发明的方法，待处理污染土壤可为耕地 (cultivatedland),可耕地（arableland),在工业场地获得的土壤，或在城市场地获得的 土壤。
[0052] 如已经说明的，在污染土壤中待去除的放射性核素可为在腐殖质中和/或在粘 土-腐殖质混合复合物内部复合的，在土壤中，在湿粘土颗粒的叶间空间内（强大的离子相 互作用）截留的任何放射性核素。
[0053] 有利地，所述放射性核素选自氚3H;碳14C;锶9°Sr;钇9°Y;铯137Cs;钡13、a;镅 241Am;钍232族的放射性核素和铀238族的放射性核素。
[0054]特别地，所述放射性核素选自 3H，14C，9°Sr，9°Y，137Cs，137mBa，241Am，232Th，228Ra，228Ac， 228Th, 224Ra, 220Rn,216Po,212Pb,212Bi, 208T1，212Po, 226Ra，222Rn，218Po,214Pb，214Bi，214Po,21〇Pb，21〇Bi和 210P〇。
[0055] 更特别地，根据本发明的方法，在污染土壤中待去除的放射性核素为铯 137Cs。
[0056] 根据本发明的处理和去污方法可为非连续提供待处理土壤的分批法，也可为连续 法。
[0057] 有利地，根据本发明的方法包含步骤：
[0058]a)将气泡注入包含所述土壤和至少一种捕收剂的悬浮液中，从而产生泡沫；
[0059] b)从所述悬浮液的其余部分分离至少一部分所述泡沫。
[0060] 根据本发明的所述方法可在本领域技术人员已知的任何系统中实施，且通常使用 浮选法如浮选柱或浮选槽。根据定义，浮选槽是设有通风搅拌器的反应器，然而浮选柱具有 空气注入器。有利地，根据本发明的所述方法在高度为lm-8m的浮选柱（或槽）中实施。
[0061] 因此，在步骤（a)中使用的悬浮液包含待处理土壤，至少一种捕收剂和水。有利 地，所述悬浮液包含：
[0062] _基于所述悬浮液的总重，2-40wt%且特别是10-30wt%的待处理土壤；
[0063]-基于所述悬浮液的总重，0. 005_5wt%且特别是0. 01_2wt%的至少一种捕收剂； 和
[0064] -7jC。
[0065] 所述悬浮液在浮选领域也称为"浆料（slurry) "。
[0066] "捕收剂"是指，在本发明范围内，具有至少一个烃链和极性头基的表面活性剂，事 实上，所述极性头基位于注入所述浆料中的气泡的气_水界面。捕收剂能够在所述悬浮液 的可浮动固体颗粒和气泡之间造成粘连。更特别地，所述捕收剂能够使所述固体颗粒更加 疏水，为其提供比对水相更多的对气相的亲和性，从而所述颗粒变得可浮动。捕收剂也能够 在可浮动固体颗粒之间使其凝聚。
[0067]"可浮动固体颗粒"是指，来自待处理土壤的固体颗粒，其具有矿物、有机或有机矿 物性质，其直径特别地通过FPIA设备如SysmexFPIA-3000进行测量，低于150iim，特别低 于100ym，且更特别地，低于50ym，所述颗粒由于捕收剂呈现可浮动状态。该颗粒截留所 述待去除放射性核素。因此，根据本发明方法形成的气泡被该可浮动固体颗粒包围。
[0068] 在本发明范围内，使用的捕收剂可以具有发泡活性。或者，它不具有任何发泡活 性。
[0069]在本发明范围内，使用的捕收剂有利地选自脂肪酸，脂肪酸盐和阳离子表面活性 剂。
[0070] 脂肪酸是烷基羧酸，也称为"皂"或"脂肪酸皂"，具有式RfOOH，其中&表示直链、 环状或支链烷基链，其包含3-50个碳原子，且特别包含5-30个碳原子。脂肪酸盐是烷基羧 酸盐，也称为"皂盐"或"脂肪酸皂盐"，具有式R2C00X，其中馬表示直链、环状或支链烷基链， 其包含3-50个碳原子，且特别包含5-30个碳原子，且X表示金属且特别是选自钙、钠和钾 的金属。有利地，根据本发明的方法，在步骤（a)中使用的悬浮液为脂肪酸盐且特别是油酸 钠。
[0071] "阳离子表面活性剂"是指，具有至少一个烃链和极性头基的表面活性剂，所述表 面活性剂的亲水部分带正电荷。阳离子表面活性剂有利地选自具有至少一个关联有阴离子 反离子的(;-(: 22脂肪链的季铵盐，该阴离子反离子特别选自硼衍生物如四氟硼酸盐或卤素 离子如r，Bf，r或C1'作为可用的阳离子表面活性剂，可以提出四丁基氯化铵，十四烷基 氯化铵，十四烷基三甲基溴化铵（TTAB)，带有脂肪链的烷基吡啶卤化物和烷基铵卤化物。更 特别地，在本发明范围内的可用的阳离子表面活性剂为TTAB。
[0072] 在本发明的方法范围内使用的悬浮液可包含单一捕收剂或至少两种不同的，属于 单一类型的捕收剂的混合物。换言之，所述至少两种捕收剂选自脂肪酸和其盐，或选自阳离 子表面活性剂。可选地，所述至少两种捕收剂属于两种不同类型的捕收剂。当在本发明的 方法范围内使用的悬浮液包含至少两种不同的捕收剂的混合物时，基于悬浮液的总重量， 捕收剂的总重量为〇? 〇〇5wt% -5wt%，且特别地为0?Olwt% -2wt%。
[0073] 在本发明的范围内，用于制备悬浮液的水可为任何类型的水，所述悬浮液包含 2wt% -40wt%且特别为10wt% -30wt%的待处理土壤。有利地，该水选自渗透水，蒸馏水， 海水，泉水，河水，泻湖水，稻田用水，工业用水，来自饮用水系统的水或其混合物。更特别 地，该水为工业用水或来自饮用水系统的水。应当注意，根据本发明方法，在步骤（a)中使 用的悬浮液中，该水与所述待处理土壤可含有的水相混合。
[0074] 在本发明范围内使用的悬浮液除了所述捕收剂外可包含至少一种其他成分且特 别为至少一种其他表面活性剂。有利地，本发明考虑向如前面所定义的步骤（a)中使用的 悬浮液中存在的捕收剂中加入至少一种起泡表面活性剂。在本发明的特别实施方案中，向 至少一种脂肪酸或脂肪酸盐型捕收剂中加入至少一种起泡表面活性剂。
[0075] 在本发明范围内使用的起泡表面活性剂可为非离子（或中性）或两性起泡表面活 性剂。
[0076] "非离子（或中性）表面活性剂"是指一种化合物，其表面活性性质特别是亲水性， 由不带电的官能团如醇、醚、酯或甚至酰胺提供，该官能团含有杂原子如氮或氧。由于这些 官能团对于亲水性贡献少，非离子表面活性化合物最常见的是多官能团的。起泡非离子表 面活性剂特别在烧基多糖苷（APG)或烧基聚醚糖苷（alkylpolyetherglucosides) (AEPG) 族或乙氧基化醇族中选择。所述烷基聚（醚）糖苷衍生自天然葡萄糖，且优选为生物可降 解的。通过对这些表面活性剂进行举例的方式，可提到由SEPPIC公司销售的表面活性剂 OramixCG-110 (商标）和由G0GNIS销售的Glucopon215(商标）。
[0077] "两性表面活性剂"是指表现为酸性或碱性的化合物，取决于其放置的介质。起泡 两性表面活性剂特别选自磺基甜菜碱族或烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱族如由SEPPIC 销售的Amonyl675SB(商标）或胺-氧化物族，如由AkzoNobel销售的AromoxMCD-W(商 标），二甲基椰油胺氧化物（cocodimethylamineoxide)。
[0078] 有利地，根据本发明方法，在步骤（a)的范围内使用的悬浮液除如前面所定义的 捕收剂外可包含，至少一种选自烷基多糖苷、磺基甜菜碱、乙氧基化醇和胺氧化物的起泡表 面活性剂。
[0079] 当所述悬浮液除捕收剂外包含至少一种起泡表面活性剂时，其可含有单一起泡表 面活性剂或几种不同的起泡表面活性剂，如前面所定义的。在根据本发明方法的步骤（a) 中使用的悬浮液中，基于所述悬浮液的总重，所述起泡表面活性剂以〇. 〇〇5wt% -lwt%且 特别为〇? 〇lwt% -0? 5wt%的总量存在。
[0080] 在根据本发明方法的步骤（a)中使用的悬浮液可以不同方法制备，特别取决于所 述待处理土壤的性质，使用的捕收剂和可选使用的起泡表面活性剂。
[0081] 在第一实施方案中，挖掘被至少一种放射性核素污染的土壤。一旦被挖掘，将其导 入浮选柱（或槽）中，且与已存在的水接触，同时导入或其后导入，以获得悬浮液，其包含基 于所述悬浮液的总重，2wt% -40wt%且特别为10wt% -30wt%的待处理土壤。
[0082] 在第二实施方案中，泵出污染土壤。该实施方案特别适合所述待处理土壤富含水 分的情况且特别是待处理土壤来自稻田或天然泻湖的情况，其中所述待处理土壤已被收 集。所述待处理土壤特别以基于泵出物料的重量，20-50%土壤的浓度直接泵出，之后导入 浮选柱（或槽），且与已存在的水接触，同时导入或其后导入，以获得悬浮液，其包含基于所 述悬浮液的总重，2wt% -40wt%且特别为10wt% -30wt%的待处理土壤。
[0083] 无论挖掘或泵出所述待处理土壤，修复的是土壤表层。有利地，该表层表示从土壤 表面的第一 15厘米，特别是第一 10厘米，且特别是第一 5厘米。
[0084] 另外，无论挖掘或泵出所述待处理土壤，为了根据本发明的连续处理方法，待处理 土壤的悬浮液的导入流速为l_2000m3/h，根据浮选柱（或槽）的尺寸。
[0085] 最后，无论挖掘或泵出所述待处理土壤，其均可进行预处理步骤，以从中去除矿 物和/或有机化合物，如直径大于300ym的石头、砾石和颗粒。这样的预处理可为旋流 (hydrocycloning)或筛分。
[0086] 当根据本发明方法的步骤（a)中使用的悬浮液仅包含一种如前面所定义的捕收 剂时，一旦待处理土壤与水混合，其可被导入悬浮液中，或在水与待处理土壤混合前放入水 中。在一旦待处理土壤与水混合，捕收剂被导入悬浮液中的情况下，该导入可在注入气泡前 或同时进行。
[0087] 当根据本发明方法的步骤（a)中使用的悬浮液包含至少两种捕收剂或至少一种 捕收剂和至少一种起泡表面活性剂时，这些不同组分可同时、按组或相继导入悬浮液中。如 前所认为的，一旦待处理土壤与水混合，每种这些组分可被导入悬浮液中，或在水与待处理 土壤混合前放入水中。在一旦待处理土壤与水混合，该组分被导入悬浮液中的情况下，该导 入可在注入气泡前或同时进行。也可以考虑导入第一组分至悬浮液中，且然后再注入气泡， 停止注入以导入第二组分且然后再注入气泡。
[0088] 在本发明范围内，在步骤（a)中注入或吹入的气泡的平均直径有利地为 100um-6mm，特别为 200um-4mm,且更特别地，l_2mm。
[0089] 典型地，在步骤（a)中注入的气泡的上升速度为5_80cm.s'特别为10_50cm.s-1 且更特别地大约20cm.s\即20cm.siiScm.s、
[0090] 在根据本发明方法的步骤（a)中，通过在浮选柱（或槽）底部设置的涡轮或通过 文丘里效应注射喷嘴导入机械分散的空气产生气泡。
[0091] 当浮选柱（或槽）的高度为lm-8m时，在步骤（a)中产生的泡沫的高度为 30cm_600cm，特别为 80cm-400cm。
[0092] 在根据本发明方法的步骤（b)中，在柱（或槽）顶部富集颗粒且因此富集放射性 核素的泡沫通过抽吸或溢流与悬浮液的其余部分分离。因此，浮选柱的顶部有利地设置有 通过抽吸或溢流的泡沫回收系统。
[0093] 实际上，污染土壤颗粒在柱顶部通过浮选回收于泡沫浓缩物中，其含有低于5%的 水，特别低于4%的水且更特别低于2%的水。因此，该回收的浓缩物可用水清洗或不去除 痕量的捕收剂和可选起泡表面活性剂，且露天干燥，以放射性废物类型处理为目的，或直接 在水泥中处理。在根据本发明方法实施后，可获得至少为10的质量浓度因子，使去污因子 达到 10-200。
[0094] 不含放射性核素的悬浮液的其余部分可回收，可选地用水清洗以去除痕量捕收剂 和可选的起泡表面活性剂，且可选在回收前且特别在更换为自然条件前干燥。为此目的，浮 选柱（或槽）的底部设置有不连续或连续的沉淀排出管，以去除最粗的非浮动土壤以回收， 其直径有利地大于50iim且特别为50-300iim。
[0095] 本发明还涉及通过实施根据本发明的方法获得的、来自土壤悬浮液的泡沫，其包 含：
[0096] -基于所述悬浮液的总重，2_40wt%且特别为10_30wt%的待处理土壤；
[0097] -基于所述悬浮液的总重，0. 005_5wt%且特别为0. 01_2wt%的至少一种捕收剂； 和
[0098] -水。
[0099] 先前已陈述的关于在使用的悬浮液中包含的成分和特别是除了捕收剂外可能存 在的至少一种起泡表面活性剂，以及关于泡沫的特征和特性的所有内容也适用于根据本发 明的浮选泡沫。
[0100] 本发明更多的特征和优势将由本领域技术人员通过阅读以下给出的说明性实例 和非限制性目的，参照附图进一步呈现。

【专利附图】

【附图说明】
[0101] 图1是实验室规模的浮选柱原理的示意图。
[0102] 图2用数量分布加权（图2A、2C和2E)和表面分布加权（图2B、2D和2F)表示样 品A(图2A和2B)、样品B(图2C和2D)和样品C(图2E和2F)的粒度分布。
[0103] 图3用数量分布加权（图A和3C)和表面分布加权（图3B和3D)表示相对于没 有添加油酸盐的样品A(图3A和3B)，向样品A中添加油酸盐对粒度分布的影响（图3C和 3D)。
[0104] 图4表示含有20g/L来自样品A的土壤或来自样品C的土壤的悬浮液的zeta电 位，作为TTAB浓度的函数。

【具体实施方式】
[0105] I.分批槽（inbatchcell)进行的根据本发明的方法
[0106] 目的是在实验室规模下，检查440g具有不同特性的待浮动土壤，土壤样品的浮动 性，以污染土壤的放射性去污为目的。
[0107] I. 1.十壤样品。
[0108] 样品来自Camargue(稻田土壤，以下称为样品A)、Marcoule(迷迭香土壤，以下称 为样品B)和Grenoble(蔬菜土壤，以下称为样品C)的3种不同的土壤。样品A和B取自 表层，而样品C取自几厘米的厚度。
[0109] 将使用的样品悬浮于水中，如果需要，之前在具有2mm网孔的筛上进行预筛分。不 需要进行预先的手工研磨。
[0110] 以3000rpm的转速使用5minLhomargy分散器能够制备得到150g/l土壤悬浮液。
[0111] 图1表示在实验室中处理土壤使用的浮选柱的示意图，通过溢流回收泡沫浓缩 物。根据浮选原理，加入捕收剂并将气泡吹入待处理的溶液或悬浮液（土壤在水中）中。
[0112] 已确定可能影响浮选的所述悬浮液的物理化学特性（尺寸和表面电荷）（以下表 1)。
[0113]

【权利要求】
1. 用于处理被至少一种放射性核素污染的±壤的方法，其包含至少一个步骤： 通过由向包含所述±壤和至少一种捕收剂的息浮液中吹气泡产生的分散气浮泡沫，从 而分离所述放射性核素。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放射性核素选自由氣3H ;碳"C ;餓 9皆；纪9呼；飽"7Cs ;顿"y-Ba ;铜2"Am ;社232族的放射性核素和铺238族的放射性核素组 成的组。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述放射性核素为飽"7Cs。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在浮选柱或浮选槽中 进行。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，所述方法包含步骤： a) 将气泡注入包含所述±壤和至少一种捕收剂的息浮液中，从而产生泡沫； b) 从所述息浮液的其余部分分离至少一部分所述泡沫。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述息浮液包含： -基于所述息浮液的总重，2-40wt%且特别是10-30wt%的待处理±壤； -基于所述息浮液的总重，0. 〇〇5-5wt%且特别是0. 01-2wt%的至少一种捕收剂；和 -水。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述捕收剂选自脂肪酸、脂肪酸盐和阳离 子表面活性剂。
8. 根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述捕收剂为脂肪酸盐，且特别为油 酸轴。
9. 根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述捕收剂为十四焼基H甲基漠化馈 (TTAB)。
10. 根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述息浮液除所述捕收剂外还 包含至少一种起泡表面活性剂。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述起泡表面活性剂选自焼基多糖巧、 賴基甜菜碱、己氧基化醇和胺氧化物。
12. 根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，挖掘或粟出所述被至少一种放 射性核素污染的±壤。
13. 根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述被至少一种放射性核素污 染的±壤进行预处理步骤，W从中去除直径大于300 y m的矿物或有机成分。
14. 根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，对于高度为lm-8m的浮选柱 (或槽），步骤（a)中产生的泡沫的高度为30cm-600cm，特别为80cm-400cm。
15. 根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在步骤化）中，通过抽吸或溢 流将在柱（或槽）顶部的富含放射性核素的泡沫从所述息浮液的其余部分分离。
16. 通过实施前述权利要求任一项所述的方法，从±壤息浮液中获得的浮选泡沫，其包 含： -基于所述息浮液的总重，2-40wt%且特别是10-30wt%的待处理±壤； -基于所述息浮液的总重，0. 〇〇5-5wt%且特别是0. 01-2wt%的至少一种如在权利要 求6-9任一项中所定义的捕收剂；和 -水。
17.根据权利要求16所述的浮选泡沫，其特征在于，所述息浮液除了所述捕收剂，还包 含至少一种如权利要求10或11所定义的起泡表面活性剂。
【文档编号】B09C1/02GK104470648SQ201380037200
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年5月10日 优先权日:2012年5月11日
【发明者】西尔万·福尔, 马克·梅萨利尔 申请人:原子能与替代能源委员会