一种放化分析废液预处理方法、系统及应用与流程

本发明属于放化分析领域，具体涉及一种放化分析废液预处理方法、系统及应用。

背景技术：

1、放化分析实验室一般用于处理放射性样品，分析对象种类繁多，成分复杂，各类核素放射性含量差别较大，在样品预处理、化学分离、制源测量中会产生大量的放射性废液，一般应处理达到要求后排放。我国后处理分析实验室作为典型的放化分析实验室，承担日均百余个放射性样品的分析任务，上千个分析项目，不同的分析项目对应不同的分析方法，所添加的分析试剂种类繁多，包括各种有机试剂和无机试剂，分析过程中产生的废液含有大量的有毒、有害和有危险的物质。我国目前后处理设施分析实验室放射性废液集中收集后没有进行专门处理，在分析实验室地下一层废液罐中暂存，并拟送到相应的三废处理子项进行处理。但是根据国外的分析实验室废液处理经验，分析实验室的废液不进行分类收集直接送到三废区进行处理存在着很大的问题和风险。分析实验室废液含盐量高，重金属含量高，存在不同种类的氧化剂、还原剂以及磷酸根、硫酸根、氟离子等大量难以处理的离子及其形成的盐，直接送到三废子项蒸发浓缩存在着严重的安全风险。

2、更重要的是，后处理三废处理子项处理的废液主要针对工艺废液，不具备处理后处理分析实验室复杂废液成分的能力，必须将分析实验室废液在实验室内进行初步预处理，达到废液蒸发浓缩和放射性水平的要求后再输送到三废处理子项进行处理。

3、具体问题和风险如下：

4、(1)废液不进行分类收集，分析废液直接倒入废液管道，自流至一个废液接收槽收集，然后直接排放到废液蒸发浓缩设施。这对废液的蒸发处理和后续固化处理增加了难度，同时含钚浓度较高的分析废液直接输送到废液处理子项进行废液处理，一方面导致重金属的流失，另一方面还会造成α放射性的超标，增加废液处理难度；另外，分析废液中存在较多复杂核素，不利于废液处理；

5、(2)在后处理分析操作过程中，不可避免的会在水相分析废液中夹带少量有机溶剂，如tbp及其降解产物，高放废液蒸发过程中，在一定温度下tbp及其降解产物会和铀、钚金属的硝酸溶液发生化学反应，导致“红油”爆炸。

6、(3)在乏燃料后处理工艺中，酸度的分析测定是工艺参数控制中一项十分重要的任务。滴定法是常用的酸度分析方法，在滴定过程中需要加入草酸掩蔽剂及其它试剂，草酸的引入容易引起沉淀，影响高放废液玻璃固化工艺。

7、(4)在分析过程中引入的无机盐试剂，如钠盐或者硫酸盐，容易在玻璃固化中从玻璃相中析出并形成“黄相”，黄相有非常不利的物理和化学性质，极易导致放射性核素从玻璃固化体释放到环境中。

8、(5)部分高放射性的样品需要稀释到中低放水平后再进行分析，导致产生的废液量大大增加，显著增加后续的处理成本和难度。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种放化分析废液预处理方法、系统及应用，以解决原后处理设施放化分析实验室在废液管理上存在的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

2、本发明提供了一种放化分析废液预处理方法，所述方法包括，

3、获取高放射性水相分析废液，所述高放射性水相分析废液为放射性元素含量高于预定浓度的水相分析废液；

4、去除所述高放射性水相分析废液中的难处理离子和非钚放射性元素，得到含钚的低放射性水相分析废液，其中，难处理离子包括磷酸根、高氯酸根、硫酸根；

5、提取并回收含钚的低放射性水相分析废液中的钚；

6、将提取并回收钚之后的低放射性水相分析废液，排放到水相排放槽。

7、进一步地，所述获取高放射性水相分析废液，包括，

8、集中收集箱室内分析废液，并加入磷酸三丁酯；

9、对加入磷酸三丁酯后的高放射性分析废液进行分离，得到高放射性水相分析废液和高放射性有机相分析废液；其中，所述高放射性有机相分析废液排放到有机相排放槽。

10、进一步地，所述高放射性水相分析废液，来源包括：

11、分析剩余液体、分析残液、洗涤废液和箱室冲洗废液，其中，

12、分析剩余液体，包括送到放化分析实验室待分析原样的剩余样品部分；

13、分析残液，包括分析过程中要对原样进行处理后的剩余样品及检测完的废样品液；

14、洗涤废液，包括样品处理过程中仪器、器皿的洗涤废液；

15、非工艺废水，包括洗手盆、地面冲洗水、通风柜内分析废液和冲洗水、应急淋浴水和实验台器皿洗涤废水；

16、进一步地，所述去除所述高放射性水相分析废液中的难处理离子和除部分放射性元素，包括：

17、先将所述高放射性水相分析废液通过沉淀絮凝吸附工艺，将部分放射性元素吸附沉淀；再通过超滤膜将难处理离子滤除。

18、进一步地，所述部分放射性元素包括但不限于锶、铯和\或其它裂变产物；

19、所述其它裂变产物包括235u在中子的轰击下发生裂变生成的具有不同物理半衰期的许多种放射核素。

20、进一步地，所述超滤膜包括但不限于聚偏氯乙烯、聚醚砜或聚丙烯腈。

21、进一步地，所述方法还包括控制箱室废液产生量，包括以下步骤：

22、选用无损分析技术，及时获取分析结果，所述无损分析技术包括采用自动能量色散x射线荧光光谱仪对微量放射性元素钚进行无损分析；或，

23、对于高放样品的分析采用直接分析手段。

24、本发明提供了一种放化分析废液预处理系统，所述系统包括，

25、获取单元，用于获取高放射性水相分析废液，所述高放射性水相分析废液为放射性元素含量高于预定浓度；

26、去除单元，用于去除所述高放射性水相分析废液中的难处理离子和除部分放射性元素，得到含钚的低放射性水相分析废液，其中，难处理离子包括磷酸根、高氯酸根、硫酸根，所述部分放射性元素不包括钚；

27、提取单元，用于提取并回收含钚的低放射性水相分析废液中的钚；

28、排放单元，用于将提取并回收钚之后的低放射性水相分析废液，排放到水相排放槽中。

29、进一步地，所述获取单元，所执行的步骤包括：

30、集中收集箱室内分析废液，并加入磷酸三丁酯；

31、对加入磷酸三丁酯后的高放射性分析废液进行分离，得到高放射性水相分析废液和高放射性有机相分析废液；其中，所述高放射性有机相分析废液排放到有机相排放槽。

32、进一步地，所述系统还包括控制单元，用于控制箱室废液产生量，所述控制单元所执行的步骤包括：

33、选用无损分析技术，及时获取分析结果，所述无损分析技术包括采用自动能量色散x射线荧光光谱仪对微量放射性元素钚进行无损分析；或，

34、对于高放样品的分析采用直接分析手段。

35、本发明还提供了如上所述的一种放化分析废液预处理方法在放化分析实验室废液处理中的应用。

36、本发明的技术效果和优点：

37、(1)在每个箱室内对废液进行集中分相收集，在箱室内明确区分水相分析废液和有机相分析废液，避免误倒；

38、(2)通过采用共沉淀和超滤膜分离技术，将水相和有机相分析废液完全分离；

39、(3)在实验室内设置浓钚废液处理岗位，通过萃取或离子交换等分离手段对浓钚废液中的钚进行回收提取，并转化成固态氧化物回收，减少环境污染；

40、(4)控制废液产生量，在分析流程设计中，尽量优化分析方法，选取用量小，且又能直接分析的方法，同时根据样品需求量设计样品取样量，以达到合理最优化设计，从源头上减少放射性废液的产生量。选用无损分析技术，在及时获取可靠分析结果的同时，也便于人员进行设备维修维护。

41、本发明的放化分析实验室废液管理流程和方法，通过废液源项的梳理明确废液种类，放射性废液分类收集排放，浓钚废液有效回收，控制废液产生量等方法，大大提高了放射性废液排放的安全性，减少放射性废液产生量，极大的降低后续废液处理难度和成本，减少了钚的流失，保证了放化分析实验室安全、稳定运行。该管理流程和方法已经应用于我国后处理放化分析实验室的建设中，还可广泛应用于其它放射性样品分析实验室或者其他具有特殊功能的实验室的建设。

42、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。