一种去除废液中铯的装置及方法与流程

本发明属于放射性废物处理，具体涉及一种去除废液中铯的装置及方法。

背景技术：

1、铯(cs-137)是核电厂运行过程中产生的重要放射性核素，放射性废液中铯的去除对于降低废液的总体活度从而实现处置成本的降低具有重要意义。然而由于铯极易溶于水，同时通常与众多放射性核素共存，铯的快速去除成为放射性废液处理的一大难题。铯榴石被证实是一种具有良好性能的铯最终处置形式之一，其具有稳定的方沸石分子筛结构，当铯被包裹在铯榴石骨架中后，铯不会扩散出分子筛骨架，具有较好的处置性能，众多学者也通过实验证明了铯榴石的良好处置铯的性能。

2、传统合成铯榴石的方法为高温煅烧，然而在高温条件下会造成铯的挥发，易造成放射性污染扩散，同时由于铯具有较低的沸点，通过高温煅烧使游离的铯转化为稳定形态的固化体实现安全处置具有一定的难度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种装置及方法，能够通过水热法实现废液中铯的快速高效去除，同时使其转化为稳定状态的铯榴石。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种去除废液中铯的装置，其中，包括设有能够升降的密封盖的反应釜，所述反应釜内部能够实现加热操作，还包括用于控制所述反应釜进行加热以及所述密封盖进行升降的控制屏。

3、进一步，所述密封盖上设有固体进料口、排气口和液体进料口，所述固体进料口用于向所述反应釜内加入固体物料，所述液体进料口用于向所述反应釜内加入液体物料，所述排气口用于排出所述反应釜内的气体。

4、进一步，还包括所述底座，所述底座上设有滑架，所述密封盖能够沿所述滑架上下滑动，从而实现所述反应釜的开启和关闭。

5、进一步，还包括升降台，所述升降台设置在所述滑架上，所述密封盖设置在所述升降台上，通过所述升降台带动所述密封盖沿所述滑架上下滑动。

6、进一步，还包括支架，所述支架设置在所述底座上，用于设置所述反应釜。

7、进一步，在所述支架的顶端设有转轮，所述反应釜通过所述转轮设置在所述支架的顶端，通过所述转轮，所述反应釜能够实现翻转。

8、进一步，所述控制屏通过控制所述升降台的运转来实现所述密封盖的升降。

9、进一步，所述控制屏还能够显示所述反应釜内的温度和压力。

10、进一步，所述反应釜内还设有搅拌桨，所述控制屏还能够控制所述搅拌桨的运行。

11、进一步，所述密封盖上还设有取样口，用于在所述密封盖关闭后从所述反应釜内取样。

12、为达以上目的，本发明还提供了用于如上所述的一种去除废液中铯的装置的一种去除废液中铯的方法，包括如下步骤：

13、步骤s1，将硅源、铝源、含铯废水和氢氧化钠按照比例加入所述反应釜中；

14、步骤s2，通过所述控制屏操控所述升降台下降，使得所述密封盖密闭所述反应釜腔体，控制所述搅拌桨对所述反应釜内的物料进行充分搅拌，在室温下反应2小时，形成分布均匀的溶胶；

15、步骤s3，通过所述控制屏打开控温开关，使得所述反应釜内升温，进行水热反应，控制所述反应釜的内部温度保持在120-200℃，持续搅拌，反应24-60h；

16、步骤s4，反应进行24h后，通过所述取样口取样，测量反应后残液的铯浓度，反应后铯浓度为35ppm，从所述固体进料口中加入所述硅源、所述铝源及所述氢氧化钠，添加试剂的物质量比为硅源：铝源：氢氧化钠：原含铯废水＝1:0.25:0.2:13，继续反应2-20h；

17、步骤s5，重复所述步骤s4，所述反应釜中残液的铯浓度<1ppm，停止加热，通过所述液体进料口通入冷却水冷却所述反应釜中的物料，冷却至室温后打开所述排气口，当所述反应釜内部气压恢复至常压后操控所述升降台上升，打开所述反应釜倒出物料。

18、进一步，所述硅源是指主要化学成分含s io2的物质，包括白炭黑、硅溶胶、正硅酸乙酯；所述铝源包括al2o3、al3cl3、al(oh)3。

19、进一步，在所述步骤s1中，含铯废水的铯浓度为1000ppm；向所述含铯废水中添加硅源、铝源、氢氧化钠的物质量比为s io2：al2o3：na2o：

20、h2o＝1:0.25:0.2:13。

21、进一步，在所述步骤s4中，所述硅源、所述铝源及所述氢氧化钠首先加入到加料罐中，将所述加料罐设置在所述固体进料口上，通过外加气瓶向所述加料罐中充入气体，气压大于所述反应釜内气压后，停止加压，关闭气瓶，打开所述固体进料口上通向所述反应釜的阀门，通过压差使所述硅源、所述铝源及所述氢氧化钠加入所述反应釜中，关闭所述阀门，取下所述加料罐。

22、本发明的有益效果在于：

23、1.本发明能够针对高浓度含铯废水实现铯的快速去除，在不间断反应条件下持续加料，持续合成稳定状态铯榴石，使铯浓度持续降低，实现含铯废水的快速处理处置。

24、2.相比传统的高温煅烧，本发明使用较低温度的水热法，不易造成铯元素的挥发，避免了放射性污染扩散。

25、3.本发明操作简单、安全，废水中的其他放射性核素不会对铯的去除造成较大的影响，对于核事故废水的处理具有较好的应用前景。

技术特征：

1.一种去除废液中铯的装置，其特征是：包括设有能够升降的密封盖(8)的反应釜(2)，所述反应釜(2)内部能够实现加热操作，还包括用于控制所述反应釜(2)进行加热以及所述密封盖(8)进行升降的控制屏(5)。

2.如权利要求1所述的一种去除废液中铯的装置，其特征是：所述密封盖(8)上设有固体进料口(3)、排气口(6)和液体进料口(7)，所述固体进料口(3)用于向所述反应釜(2)内加入固体物料，所述液体进料口(7)用于向所述反应釜(2)内加入液体物料，所述排气口(6)用于排出所述反应釜(2)内的气体。

3.如权利要求2所述的一种去除废液中铯的装置，其特征是：还包括所述底座(9)，所述底座(9)上设有滑架(11)，所述密封盖(8)能够沿所述滑架(11)上下滑动，从而实现所述反应釜(2)的开启和关闭。

4.如权利要求3所述的一种去除废液中铯的装置，其特征是：还包括升降台(4)，所述升降台(4)设置在所述滑架(11)上，所述密封盖(8)设置在所述升降台(4)上，通过所述升降台(4)带动所述密封盖(8)沿所述滑架(11)上下滑动。

5.如权利要求4所述的一种去除废液中铯的装置，其特征是：还包括支架(10)，所述支架(10)设置在所述底座(9)上，用于设置所述反应釜(2)。

6.如权利要求5所述的一种去除废液中铯的装置，其特征是：在所述支架(10)的顶端设有转轮(1)，所述反应釜(2)通过所述转轮(1)设置在所述支架(10)的顶端，通过所述转轮(1)，所述反应釜(2)能够实现翻转。

7.如权利要求6所述的一种去除废液中铯的装置，其特征是：所述控制屏(5)通过控制所述升降台(4)的运转来实现所述密封盖(8)的升降。

8.如权利要求7所述的一种去除废液中铯的装置，其特征是：所述控制屏(5)还能够显示所述反应釜(2)内的温度和压力。

9.如权利要求8所述的一种去除废液中铯的装置，其特征是：所述反应釜(2)内还设有搅拌桨，所述控制屏(5)还能够控制所述搅拌桨的运行。

10.如权利要求9所述的一种去除废液中铯的装置，其特征是：所述密封盖(8)上还设有取样口，用于在所述密封盖(8)关闭后从所述反应釜(2)内取样。

11.用于如权利要求10所述的一种去除废液中铯的装置的一种去除废液中铯的方法，包括如下步骤：

12.如权利要求11所述的方法，其特征是：所述硅源是指主要化学成分含sio2的物质，包括白炭黑、硅溶胶、正硅酸乙酯；所述铝源包括al2o3、al3cl3、al(oh)3。

13.如权利要求12所述的方法，其特征是：在所述步骤s1中，含铯废水的铯浓度为1000ppm；向所述含铯废水中添加硅源、铝源、氢氧化钠的物质量比为sio2：al2o3：na2o：h2o＝1:0.25:0.2:13。

14.如权利要求11所述的方法，其特征是：在所述步骤s4中，所述硅源、所述铝源及所述氢氧化钠首先加入到加料罐中，将所述加料罐设置在所述固体进料口(3)上，通过外加气瓶向所述加料罐中充入气体，气压大于所述反应釜(2)内气压后，停止加压，关闭气瓶，打开所述固体进料口(3)上通向所述反应釜(2)的阀门，通过压差使所述硅源、所述铝源及所述氢氧化钠加入所述反应釜(2)中，关闭所述阀门，取下所述加料罐。

技术总结
本发明属于放射性废物处理技术领域，具体涉及一种去除废液中铯的装置及方法，其中的装置包括设有能够升降的密封盖(8)的反应釜(2)，所述反应釜(2)内部能够实现加热操作，还包括用于控制所述反应釜(2)进行加热以及所述密封盖(8)进行升降的控制屏(5)。本发明能够针对高浓度含铯废水实现铯的快速去除，在不间断反应条件下持续加料，持续合成稳定状态铯榴石，使铯浓度持续降低，实现含铯废水的快速处理处置。相比传统的高温煅烧，本发明使用较低温度的水热法，不易造成铯元素的挥发，避免了放射性污染扩散。本发明操作简单、安全，废水中的其他放射性核素不会对铯的去除造成较大的影响，对于核事故废水的处理具有较好的应用前景。

技术研发人员：高凯,王浩,闫晓俊,高超,崔晓艳,杨彪,林海鹏,李周,刘伟,崔安熙,郭喜良,郑博文
受保护的技术使用者：中国辐射防护研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12