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ES2278237T3 - METHOD TO PROCESS USED EXCHANGE RESINS USED. - Google Patents

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ES2278237T3
ES2278237T3 ES04003230T ES04003230T ES2278237T3 ES 2278237 T3 ES2278237 T3 ES 2278237T3 ES 04003230 T ES04003230 T ES 04003230T ES 04003230 T ES04003230 T ES 04003230T ES 2278237 T3 ES2278237 T3 ES 2278237T3
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ES
Spain
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solution
ion exchange
hydroxide
wet oxidation
resins
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
ES04003230T
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Spanish (es)
Inventor
Ching-Tsuen Huang
Tzeng-Ming Liu
Jiing-Guang Tyen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Nuclear Energy Research
Original Assignee
Institute of Nuclear Energy Research
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28Treating solids
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
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    • G21F9/301Processing by fixation in stable solid media
    • G21F9/302Processing by fixation in stable solid media in an inorganic matrix
    • G21F9/304Cement or cement-like matrix

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Abstract

A method for processing spent ion-exchange resins is provided by reducing the volume of the spent ion-exchange resins through a wet oxidation process and solidifying the residual wet oxidation slurry and the waste solution with high efficiency. The method comprises of using barium hydroxide as a neutralization agent to adjust pH of the reaction solution so as to drive away ammonia from the solution, and as a conversion agent to convert sulfuric acid and sulfate obtained in the reaction into barium sulfate. The process can solidify the wet oxidation residue slurry and waste solution with high efficiency. <IMAGE>

Description

Método para procesar resinas de intercambio iónico usadas.Method for processing exchange resins Ionic used.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention 1. Campo de la invención 1. Field of the invention

La invención se refiere a un método para procesar resinas de intercambio iónico usadas, y en particular, a un método para procesar resinas de intercambio iónico usadas al reducir el volumen de las resinas de intercambio iónico usadas a través de un procedimiento de oxidación húmeda y al usar hidróxido de bario para ajustar el pH de la solución de la reacción de oxidación. El método de la invención es aplicable principalmente a varios tratamientos de limpieza en centrales nucleares y en otros campos relativos.The invention relates to a method for process used ion exchange resins, and in particular, at a method to process ion exchange resins used when reducing the volume of ion exchange resins used through a wet oxidation process and when using barium hydroxide to adjust the pH of the oxidation reaction solution. He method of the invention is mainly applicable to several cleaning treatments in nuclear power plants and other fields relative.

2. Descripción de la técnica anterior 2. Description of the prior art

Las centrales nucleares actuales funcionan en base a reactores de agua ligera que usan agua ligera como el refrigerante del reactor y como moderador de neutrones. Si hay iones corrosivos presentes en el agua del reactor, la corrosión del reactor aumentará y se producirán productos de activación de modo que la radioactividad en el sistema del reactor puede aumentar hasta el punto que el ahorro de neutrones puede disminuir debido al descontrol de las reacciones de captura de neutrones. Con el fin de solventar estos potenciales problemas, se han usado extensivamente las resinas de intercambio iónico en la central nuclear, incluyendo, por ejemplo, el tratamiento de limpieza del agua del reactor para suministrar agua de reactor desmineralizada; al retirar del agua del reactor contaminantes tales como productos de activación de neutrones y productos de fisión que se escapan de los elementos del combustible nuclear; al disminuir el contenido de oxígeno en el refrigerante; al controlar contenidos del inhibidor de corrosión y aditivos químicos, y similares. Además, las resinas de intercambio iónico son útiles también en el tratamiento de aguas residuales de la central nuclear.The current nuclear power plants operate in based on light water reactors that use light water such as reactor coolant and as a neutron moderator. If there are ions corrosives present in the reactor water, the corrosion of the reactor will increase and activation products will be produced so that the radioactivity in the reactor system can increase up to the point that neutron savings may decrease due to lack of control of neutron capture reactions. With the purpose of solve these potential problems, they have been used extensively ion exchange resins in the nuclear power plant, including, for example, the reactor water cleaning treatment for supply demineralized reactor water; when removing from water reactor contaminants such as activation products of neutrons and fission products that escape the elements of nuclear fuel; by decreasing the oxygen content in the refrigerant; by controlling corrosion inhibitor contents and chemical additives, and the like. In addition, exchange resins ionic are also useful in wastewater treatment of The nuclear power plant.

Para incrementar el área superficial efectiva, también se han usado resinas de intercambio iónico en polvo diferentes a perlas de resina en la central nuclear. El área superficial específica de la resina de intercambio iónico es aproximadamente 100 veces la de la resina de intercambio iónico en perlas, y es una especie de polvo muy fino. Se usan habitualmente para revestir los elementos del filtro donde, además de la función de intercambio iónico, pueden retirar pequeñas perlas sólidas suspendidas en el agua.To increase the effective surface area, Ionic powder exchange resins have also been used different to resin pearls in the nuclear power plant. The area specific surface of the ion exchange resin is about 100 times that of the ion exchange resin in pearls, and it is a kind of very fine dust. They are commonly used to coat the filter elements where, in addition to the function ion exchange, can remove small solid pearls suspended in the water.

Después de rechazar la capacidad de intercambio iónico de las resinas de intercambio iónico o aumentar la radioactividad debido a la contaminación de núclidos en las resinas de intercambio iónico, la resina de intercambio iónico en perlas debe regenerarse. Después de regenerarse y volver a usarse todas las veces permitidas, la resina de intercambio iónico en perlas podría descartarse como un residuo radioactivo. Por el contrario, mientras la resina de intercambio iónico podría reciclar una gran cantidad de impurezas sólidas una vez en uso, no está sujeta a regeneración y se descarta como residuo una vez usada. De acuerdo al estudio conducido por US Electric Power Research Institute durante 1982-1985, relativo a la fracción de resinas usadas en residuo húmedo, el residuo de resina del Reactor de Agua en Ebullición (denominado abreviadamente BWR por sus iniciales en inglés) de la central nuclear contenía 50% de resina en polvo y 25% de resina en perlas; mientras el residuo de resina del Reactor de Agua a Presión (denominado abreviadamente PWR por sus iniciales en inglés) de la central nuclear contenía 7% de resina en polvo y 44% de resina en perlas. En Taiwan, el residuo de resina de la central nuclear del BWR contenía aproximadamente 30% de resina en polvo y aproximadamente 11% de resina en perlas; mientras que el residuo de resina de la central nuclear del PWR contenía aproximadamente 1% de resina en polvo y aproximadamente 23% de resina en perlas.After rejecting the exchange capacity ionic ion exchange resins or increase the radioactivity due to contamination of nuclides in resins ion exchange, ion exchange resin in beads It must regenerate. After regenerating and reusing all the times allowed, ion exchange resin in beads could Discarded as a radioactive waste. On the contrary, while the ion exchange resin could recycle a lot of solid impurities once in use, is not subject to regeneration and is discard as waste once used. According to the study conducted by US Electric Power Research Institute during 1982-1985, relating to the fraction of resins used in wet residue, the resin residue of the Water Reactor in Boiling (briefly called BWR by its initials in English) of the nuclear power plant contained 50% resin powder and 25% of resin in pearls; while the resin residue of the Reactor Water under Pressure (abbreviated PWR by its initials in English) of the nuclear power plant contained 7% resin powder and 44% of resin in pearls. In Taiwan, the resin residue of the plant BWR nuclear contained approximately 30% resin powder and approximately 11% resin in beads; while the residue of PWR nuclear power plant resin contained approximately 1% of resin powder and approximately 23% resin in pearls.

La resina de intercambio iónico usada necesita ser estabilizada para la seguridad del dispositivo final. Para este propósito, se solidifica habitualmente con un agente tal como cemento, polímeros, alquitrán o similares. La eficacia de la solidificación se caracteriza de un modo diferente por el tipo de agente usado. En general, la solidificación con polímeros superiores o alquitrán podría dar como resultado un menor volumen de productos solidificados. Sin embargo, los polímeros son caros. El coste de la operación con polímeros es eventualmente muy caro. Por otro lado, el alquitrán da una fuerza inferior al producto solidificado y el producto es combustible. En Marzo de 1997, se produjo un accidente con fuego en Japón debido a una operación de solidificación con alquitrán, que dio como resultado un accidente nuclear severo. La solidificación con cemento es una operación sencilla y económica. Sin embargo, mientras la resina de intercambio iónico usada después de solidificación todavía tiene habilidad de intercambio iónico tal que puede intercambiar con el ion calcio y similares en el producto solidificado hasta el punto de afectar su calidad. Además, la resina solidificada puede absorber o liberar humedad y por lo tanto experimentar una dilatación o contracción. Estos fenómenos ocurrirán particularmente en la resina de intercambio iónico en perlas que, hasta el punto severo, puede dar como resultado la dilatación o el agrietamiento del producto solidificado. Todo esto limitará ampliamente la proporción de descarga de la resina de intercambio iónico en perlas en el producto solidificado con cemento tal que se pueda producir un producto solidificado voluminoso después de solidificación. Con vista al incremento del coste del dispositivo final, la solidificación directa de la resina de intercambio iónico usada no es más económica.The ion exchange resin used needs be stabilized for the safety of the final device. For this one purpose, it usually solidifies with an agent such as cement, polymers, tar or the like. The effectiveness of the solidification is characterized differently by the type of used agent In general, solidification with higher polymers or tar could result in a smaller volume of products solidified However, polymers are expensive. The cost of the Operation with polymers is eventually very expensive. On the other hand, the tar gives a lower strength to the solidified product and the Product is combustible. In March 1997, an accident occurred with fire in Japan due to a solidification operation with tar, which resulted in a severe nuclear accident. The Solidification with cement is a simple and economical operation. However, while the ion exchange resin used after of solidification still has ion exchange ability such which can exchange with the calcium ion and the like in the product solidified to the point of affecting its quality. In addition, the resin solidified can absorb or release moisture and therefore experience dilation or contraction These phenomena will occur particularly in the ion exchange resin in beads that, to the severe point, it can result in dilation or cracking of the solidified product. All this will limit widely the discharge rate of the exchange resin ionic bead in the solidified product with cement such that can produce a bulky solidified product after solidification. With a view to increasing the cost of the device final, the direct solidification of the ion exchange resin Used is not cheaper.

Con el tratamiento de las resinas de intercambio iónico usadas, se esperan dos objetivos principalmente como reducción de volumen y estabilización. Los procedimientos para tratar resinas de intercambio iónico usadas pueden clasificarse en dos tipos, es decir, el procedimiento seco y el procedimiento húmedo. El procedimiento seco incluye incineración, vitrificación y pirólisis, mientras que el procedimiento húmedo incluye hidrólisis ácida, hidrólisis oxidativa y oxidación acuosa supercrítica, etc. Por esto, el procedimiento de incineración es el desarrollado más pronto y es ha sido implementado comercialmente en algunos países. Para la incineración, se hace típicamente de manera a mezclar las resinas de intercambio iónico en perlas usadas con otro residuo combustible con el fin de controlar la concentración liberada de SO_{x}, NO_{x} u otros gases peligrosos. El control de liberación de núclidos radioactivos es también un problema crítico a resolver en el procedimiento de incineración. A menos que la descarga de núclidos volátiles tal como, por ejemplo, carbono 14, tritio, cesio 137 y similares pueda evitarse, los núclidos deben ser retirados al principio de la resina usada para rebajar su radioactividad antes de incineración.With the treatment of exchange resins used ionic, two objectives are expected mainly as volume reduction and stabilization. The procedures for treat used ion exchange resins can be classified into two types, that is, the dry procedure and the procedure damp. The dry procedure includes incineration, vitrification and pyrolysis, while the wet process includes hydrolysis acid, oxidative hydrolysis and supercritical aqueous oxidation, etc. Therefore, the incineration procedure is the most developed Soon and it has been commercially implemented in some countries. For incineration, it is typically done in a way to mix the ion exchange resins in beads used with another residue fuel in order to control the concentration released from SO_ {x}, NO_ {x} or other hazardous gases. The control of release of radioactive nuclides is also a critical problem to resolve in the incineration procedure. Unless the discharge of volatile nuclides such as, for example, carbon 14, tritium, cesium 137 and the like can be avoided, nuclides should be removed at the beginning of the resin used to lower its radioactivity before incineration.

En el procedimiento de vitrificación, la corrosión del material es el problema principal, mientras que la masa fundida vítrea de las resinas de intercambio iónico podría exhibir una fuerte actividad de corrosión a alta temperatura. Actualmente, está en desarrollo una variedad de técnicas de fundido en horno para vitrificación. Entre estas, el procedimiento de fusión en crisol de paredes frías desarrollado por SGN Company de Francia tiene menos problemas de corrosión y se dice que podría ser una técnica de vitrificación prometedora. La Molten Metal Technology (MMT) de EE.UU. ha desarrollado un Procedimiento de Extracción Catalítica Cuántica (denominado abreviadamente Q-CEP por sus iniciales en inglés) que, en un reactor cerrado, todos los componentes volátiles en las resinas de intercambio iónico se descompusieron en gases simples con hierro fundido que tenía una fuerte actividad reductora, mientras que los componentes no volátiles fueron abandonados como escoria. De este modo, se podrían obtener la reducción y la estabilización de volumen eficaces. El producto solidificado final en este procedimiento es un bloque de hierro altamente activo que contiene azufre, silicio, sodio y similares, y se requiere un contenedor especial para contenerlo. El coste de construcción del sistema Q-CEP es muy alto y no es económico construir una planta de proceso con un sistema de pequeña capacidad. Además, el desprendimiento en el tratamiento de la cantidad considerable de subproductos gaseosos tal como sulfuro de hidrógeno y similares producidos en tal procedimiento podría ser un problema difícil.In the vitrification procedure, the Corrosion of the material is the main problem, while the glassy melt of ion exchange resins could exhibit strong high temperature corrosion activity. A variety of melting techniques are currently under development. in oven for vitrification. Among these, the fusion procedure in cold-walled crucible developed by SGN Company of France it has fewer corrosion problems and it is said that it could be a promising vitrification technique. La Molten Metal Technology (MMT) of the USA has developed an Extraction Procedure Quantum Catalytic (abbreviated Q-CEP by its initials in English) that, in a closed reactor, all volatile components in ion exchange resins are decomposed into simple gases with cast iron that had a strong reducing activity, while the components do not Volatile were abandoned as scum. In this way, they could obtain effective volume reduction and stabilization. He final solidified product in this procedure is a block of highly active iron containing sulfur, silicon, sodium and similar, and a special container is required to contain it. He Q-CEP system construction cost is very high and it is not economical to build a process plant with a system of small capacity In addition, the detachment in the treatment of the considerable amount of gaseous by-products such as sulfur of hydrogen and the like produced in such a procedure could be A difficult problem.

ThermoChem Inc.de EE.UU. ha desarrollado un procedimiento de transformación de vapores, que comprende pirólisis de resinas de intercambio iónico bajo temperatura elevada y, mientras tanto, genera un gas combustible útil como combustible después de la transformación. Este procedimiento tiene también un problema severo de corrosión de materiales, y en su futuro necesita ser más demostrado. Un procedimiento en su etapa de inicio de desarrollo es el procedimiento de Oxidación en Agua Supercrítica (denominado abreviadamente SCWO por sus iniciales en inglés). Cuando los productos de descomposición tal como, por ejemplo, ácido sulfúrico, de resinas de intercambio iónico están presentes, el agua supercrítica de temperatura elevada y la presión empleados en este procedimiento exhiben de manera similar un alto grado de corrosión que convierte la corrosión del material en un problema severo. Este procedimiento está todavía lejos del uso práctico.ThermoChem Inc. from the USA has developed a Vapor transformation procedure, which comprises pyrolysis of ion exchange resins under elevated temperature and, Meanwhile, it generates a useful fuel gas as fuel After the transformation. This procedure also has a severe problem of corrosion of materials, and in its future it needs Be more proven. A procedure in its initial stage of Development is the Supercritical Water Oxidation procedure (abbreviated SCWO by its initials in English). When decomposition products such as, for example, acid sulfuric, ion exchange resins are present, the supercritical high temperature water and pressure used in this procedure similarly exhibits a high degree of corrosion that makes the corrosion of the material a problem severe. This procedure is still far from practical use.

La British AEA Industry ha desarrollado con éxito un procedimiento de oxidación húmeda que comprende llevar a cabo una descomposición oxidativa de resinas de intercambio iónico usada de tipo en perlas al usar sulfato ferroso como el catalizador, peróxido de hidrógeno acuoso como el oxidante e hidróxido de calcio como regulador de pH a una temperatura de aproximadamente 100ºC y pH de 3-4 para descomponer componentes orgánicos en CO_{2} y H_{2}O. Se ha descrito que, para tratar 40 kg de resinas de intercambio iónico, este procedimiento podría consumir 160 kg de peróxido de hidrógeno acuoso al 50% en peso, 1 kg de ácido sulfúrico concentrado, 6 kg de hidróxido de calcio, y menos de 0,5 kg de agente desespumante.The British AEA Industry has developed with a wet oxidation process that includes carrying perform an oxidative decomposition of ion exchange resins used in pearl type when using ferrous sulfate as the catalyst, aqueous hydrogen peroxide as the oxidant and calcium hydroxide as a pH regulator at a temperature of approximately 100 ° C and pH 3-4 to break down organic components into CO 2 and H 2 O. It has been described that, to treat 40 kg of ion exchange resins, this procedure could consume 160 kg of aqueous hydrogen peroxide 50% by weight, 1 kg of acid concentrated sulfuric acid, 6 kg of calcium hydroxide, and less than 0.5 kg defoaming agent.

Las resinas de intercambio iónico usadas generadas en una central nuclear incluyen la resina de intercambio catiónico de tipo ácido fuerte y la resina de intercambio aniónico de tipo base fuerte, poseyendo cada una propiedades químicas diferentes. Cuando se lleva a cabo una oxidación húmeda sobre una resina de intercambio catiónico de tipo ácido fuerte y una resina de intercambio aniónico de tipo base fuerte, la reacción general puede ser representada como eq. (1) y (2) respectivamente:The ion exchange resins used generated in a nuclear power plant include the exchange resin strong acid type cationic and anion exchange resin strong base type, each possessing chemical properties different. When a wet oxidation is carried out on a cation exchange resin of strong acid type and a resin of strong base type anion exchange, the general reaction can be represented as eq. (1) and (2) respectively:

C_{8}H_{8}SO_{3} + 20 \ H_{2}O_{2} \rightarrow 8 \ CO_{2} + 23 \ H_{2}O + H_{2}SO_{4}C_ {8} H_ {8} SO_ {3} + 20 \ H_ {2} O_ {2} \ rightarrow 8 \ CO_ {2} + 23 \ H_ {2} O + H_ {SO} {4}
(1)(one)

C_{12}H_{19}NO + 31 \ H_{2}O_{2} \rightarrow NH_{4}OH + 12 \ CO_{2} + 38 \ H_{2}OC_ {12} H_ {19} NO + 31 \ H 2 O 2 {2} NH 4 OH + 12 \ CO 2 + 38 \ H2O
(2)(2)

Como se muestra en las dos ecuaciones anteriores, según se oxida la resina de intercambio iónico, los constituyentes de carbono e hidrógeno se oxidan en CO_{2} y H_{2}O. De acuerdo con la ecuación (1) y (2), una mol de cada grupo sulfonato y grupo amino cuaternario contenido respectivamente en las resinas de intercambio catiónico y aniónico se oxidarán en una mol cada uno de ácido sulfúrico e hidróxido de amonio, respectivamente. El ácido sulfúrico generado a partir de la oxidación de resinas de intercambio catiónico puede, aparte de incrementar la acidez de la solución, impartir propiedad corrosiva alta en la solución de oxidación húmeda debido a la presencia de ambos ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno. Esta propiedad corrosiva puede aumentar según el progreso de la oxidación húmeda de la resina de intercambio catiónico. La oxidación húmeda de las resinas de intercambio catiónico y aniónico mezcladas produce ambos ácido sulfúrico e hidróxido de amonio, y por lo tanto, implica también la reacción siguiente entre ambos, es decir:As shown in the two equations above, as the ion exchange resin is oxidized, the carbon and hydrogen constituents are oxidized in CO2 and H2O. According to equation (1) and (2), one mole of each sulfonate group and quaternary amino group content respectively in cationic and anionic exchange resins they will oxidize in one mole each of sulfuric acid and ammonium hydroxide, respectively. The sulfuric acid generated from the oxidation of cation exchange resins can, apart from increase the acidity of the solution, impart corrosive property high in the wet oxidation solution due to the presence of both sulfuric acid and hydrogen peroxide. This property corrosive may increase according to the progress of wet oxidation of Cation exchange resin. The wet oxidation of mixed cationic and anion exchange resins produces both sulfuric acid and ammonium hydroxide, and therefore, implies also the following reaction between both, that is:

H_{2}SO_{4} + 2 \ NH_{4}OH \rightarrow (NH_{4})_{2}SO_{4} + H_{2}OH_ {SO} {4} + 2 \ NH 4 OH → (NH 4) 2 SO 4 + H 2 O
(3)(3)

La proporción molar de ácido sulfúrico a hidróxido amónico en la solución residual de la oxidación húmeda variará dependiendo de la proporción molar de la resina de intercambio catiónico a la resina de intercambio aniónico que han experimentado la oxidación húmeda. Cuando la proporción molar de resina de intercambio aniónica/catiónica es igual a 2, el hidróxido amónico y ácido sulfúrico producidos formarán sulfato amónico que corresponde exactamente a esta proporción, y el pH de la solución aumentará ligeramente al final de la reacción. Por otro lado, según la proporción molar >2, habrá exceso de hidróxido de amonio; el pH de la solución de oxidación húmeda residual aumentará significativamente. Por el contrario, cuando la relación molar <2, quedará exceso de ácido sulfúrico y, de acuerdo con esto, el pH bajará considerablemente.The molar ratio of sulfuric acid to ammonium hydroxide in the residual solution of wet oxidation will vary depending on the mole ratio of the resin of cation exchange to the anion exchange resin that have experienced wet oxidation. When the molar ratio of anionic / cationic exchange resin is equal to 2, hydroxide ammonium and sulfuric acid produced will form ammonium sulfate that corresponds exactly to this proportion, and the pH of the solution will increase slightly at the end of the reaction. On the other hand, according the molar ratio> 2, there will be excess ammonium hydroxide; he pH of the residual wet oxidation solution will increase significantly. On the contrary, when the molar relationship <2, excess sulfuric acid will remain and, accordingly, the pH will drop considerably.

Con el fin de controlar el pH de la solución de oxidación húmeda, la adición de un ácido o base puede ser necesaria para ajustar como se desee. Típicamente, se añaden hidróxido de calcio o hidróxido de sodio como base. La adición de hidróxido de calcio convertirá el ácido sulfúrico en sulfato de calcio y da como resultado que la solución residual de la oxidación húmeda contiene principalmente sulfato de calcio. Durante la solidificación de esta solución residual, el sulfato de calcio reaccionará con 3CaO. Al_{2}O_{3} presente en el cemento, forma lentamente etringita que tiene baja densidad, y convierte el producto solidificado hinchado gradualmente hasta quebrarse eventualmente, y consecuentemente, se causa un problema de calidad severo. Para aliviar este problema, la proporción de carga del residuo en el producto solidificado puede ser ampliamente rebajada. Esto, sin embargo, dará como resultado un gran incremento del volumen del residuo solidificado. Además, el sulfato de calcio en la solución residual tiene tendencia a cristalizar y aglomerarse hasta el punto de bloquear las tuberías de transporte, deteriorando el transporte y constituyendo una dificultad en la operación.In order to control the pH of the solution of wet oxidation, the addition of an acid or base may be necessary to adjust as desired. Typically, hydroxide of calcium or sodium hydroxide as a base. The addition of hydroxide from Calcium will convert sulfuric acid into calcium sulfate and give as result that the residual solution of wet oxidation contains mainly calcium sulfate. During the solidification of this residual solution, calcium sulfate will react with 3CaO. Al 2 O 3 present in the cement, slowly forms etringite which has low density, and converts the solidified product gradually swollen until eventually broken, and as a result, a severe quality problem is caused. For alleviate this problem, the proportion of waste load in the Solidified product can be widely discounted. This without However, it will result in a large increase in the volume of solidified residue. In addition, calcium sulfate in the solution residual tends to crystallize and agglomerate to the point of blocking transport pipes, deteriorating transport and constituting a difficulty in the operation.

También, en el procedimiento de oxidación húmeda de resinas de intercambio iónico usadas, hay un condensado acuoso generado a partir del enfriamiento de vapores del reactor de oxidación húmeda en cierta cantidad tanto como se consume H_{2}O_{2}. Este condensado puede contener una cierta cantidad de núclidos, y también contener inevitablemente una pequeña cantidad de sustancias orgánicas, que, si no se tratan apropiadamente, pueden causar concentraciones excesivamente altas de núclidos y carbono orgánico total (TOC) hasta el punto que el agua de condensación no podría descargarse o volver a usarse.Also, in the wet oxidation process of used ion exchange resins, there is an aqueous condensate generated from the reactor vapor cooling of wet oxidation in a certain amount as much as consumed H 2 O 2. This condensate can contain a certain amount of nuclides, and also inevitably contain a small amount of organic substances, which, if not treated properly, can cause excessively high concentrations of nuclides and carbon Total organic (TOC) to the point that condensation water does not It could be downloaded or reused.

En vista de lo anterior, el procedimiento de oxidación húmeda habitual para tratar resinas de intercambio iónico usadas posee las mayores desventajas que incluyen: (1) la solución de la reacción a ser tratada exhibe muy alta propiedad de corrosión que puede causar un ataque de corrosión severo sobre el material; (2) el residuo líquido generado contiene principalmente ácido sulfúrico y sus sales no pueden solidificar rápidamente; de este modo el producto solidificado producido a partir del residuo líquido es voluminoso lo que puede contrarrestar casi el efecto de reducción del volumen logrado mediante la oxidación de resinas de intercambio iónico.In view of the above, the procedure of usual wet oxidation to treat ion exchange resins used has the biggest disadvantages that include: (1) the solution of the reaction to be treated exhibits very high corrosion property which can cause a severe corrosion attack on the material; (2) the generated liquid residue contains mainly acid sulfuric acid and its salts cannot solidify rapidly; of this mode the solidified product produced from the liquid residue it is bulky which can almost counteract the reduction effect of the volume achieved through the oxidation of exchange resins ionic.

Con vista a solventar las desventajas mencionadas anteriormente, después de estudiar extensivamente el inventor de esta patente ha desarrollado la invención en consecuencia.With a view to solving the disadvantages mentioned above, after extensively studying the inventor of this patent has developed the invention in consequence.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

En consecuencia, un objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento para procesar resinas de intercambio iónico usadas con el propósito de reducir el volumen de resinas de intercambio iónico mediante oxidación húmeda.Consequently, an object of the invention is provide a procedure to process exchange resins ionic used for the purpose of reducing the volume of resins of ion exchange by wet oxidation.

Otro objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento para procesar resinas de intercambio iónico usadas, en las que después de reducir el volumen de la resina de intercambio iónico vía oxidación húmeda, el residuo de oxidación húmeda y la suspensión residual solidifica con alta eficacia.Another object of the invention is to provide a procedure for processing used ion exchange resins, in which after reducing the volume of the exchange resin ionic via wet oxidation, the wet oxidation residue and the Residual suspension solidifies with high efficiency.

De acuerdo con la invención el método para procesar resinas de intercambio iónico usadas comprende llevar a cabo las etapas de la reivindicación 1. Una realización preferida de la invención comprende las siguientes etapas:According to the invention the method for processing used ion exchange resins comprises carrying carrying out the steps of claim 1. A preferred embodiment of The invention comprises the following steps:

(1)(one)
añadir resinas de intercambio iónico en una solución de sulfato ferroso y calentar la solución con agitación a una temperatura que es superior a 90ºC y más baja que el punto de ebullición de la solución; add ion exchange resins in a sulfate solution ferrous and heat the solution with stirring at a temperature that is higher than 90 ° C and lower than the boiling point of the solution;

(2)(2)
añadir peróxido de hidrógeno acuoso en la solución (1) y ajustar el pH de la mezcla resultante con ácido sulfúrico o hidróxido de bario hasta un intervalo de pH adecuado para la oxidación húmeda; add aqueous hydrogen peroxide in the solution (1) and adjust the pH of the resulting mixture with sulfuric acid or barium hydroxide up to a pH range suitable for wet oxidation;

(3)(3)
cuando la temperatura aumenta hasta el punto de ebullición durante la adición de peróxido de hidrógeno acuoso, permitir que la solución ebulla espontáneamente, y, permitir al vapor generado de este modo junto con CO_{2} que pasee a través de un condensador, luego colectar el agua condensada y llevar a cabo tratamientos para bajar su TOC y concentración de núclidos reciclar o descargar el agua condensada, mientras CO_{2} puede ser liberado después de pasar a través de un filtro HEPA; when the temperature rises to the boiling point during the addition of aqueous hydrogen peroxide, allow the solution boils spontaneously, and, allow the steam generated from this mode together with CO2 that passes through a capacitor, then collect the condensed water and carry out treatments to lower your TOC and concentration of nuclides recycle or unload the condensed water, while CO2 can be released after pass through a HEPA filter;

(4)(4)
después de añadir suficiente peróxido de hidrógeno acuoso para completar la oxidación húmeda, añadir hidróxido de bario a la solución para aumentar el pH de la solución, y formar sulfato de bario con sulfato en la solución y al mismo tiempo, permitir escapar ion amonio de la solución como hidróxido de amonio o gas amoniaco; after adding enough aqueous hydrogen peroxide to complete wet oxidation, add barium hydroxide to the solution to increase the pH of the solution, and form sulfate barium with sulfate in the solution and at the same time, allow to escape Ammonium ion solution as ammonium hydroxide or gas ammonia;

(5)(5)
permitir escapar al hidróxido de amonio o gas amoniaco de la solución para pasar a través de un disociador de amoniaco para descomponerlos en gases hidrógeno y nitrógeno, y tomar dicho gas hidrógeno para ponerlo en contacto y reaccionar con aire para formar H_{2}O, y allow ammonia hydroxide or ammonia gas to escape from the solution to pass through an ammonia dissociator to break them down into hydrogen and nitrogen gases, and take that gas hydrogen to put it in contact and react with air to form H2O, and

(6)(6)
añadir agente de solidificación a la suspensión de (4) y mezclar homogéneamente, y luego dejarlo de lado para solidificar. add solidifying agent to the suspension of (4) and mix homogeneously, and then set aside to solidify.

En una realización de la invención, para estabilizar la solución de la oxidación húmeda suavemente, se elige específicamente ácido sulfúrico como ácido, mientras que se elige específicamente hidróxido de bario como la base para regular el pH, y particularmente, se emplea hidróxido de bario como agente neutralizante. Con este, se pueden obtener las ventajas siguientes: (1) el hidróxido de bario puede convertir el ácido sulfúrico y sulfato de amonio en sulfato de bario, un sólido que es insoluble y tiene una alta gravedad específica (aproximadamente 4,5). Exhibe una muy alta estabilidad de modo que, después de ser embebido, puede actuar como el agregado en el producto solidificado y puede por lo tanto mejorar la fuerza mecánica del producto solidificado también. (2) No se produciría etringita para incurrir en el problema de hinchamiento y quebramiento del producto solidificado, y por lo tanto se puede obtener un producto solidificado con una muy buena estabilidad a largo plazo. (3) El sulfato de bario formado de este modo es una fina partícula dura y compacta. No es pegajoso y por lo tanto no incurrirá en agregación. Además, puede dispersarse rápidamente en la solución por lo que su transporte, mezcla y manejo pueden acometerse fácilmente. (4) El hidróxido de bario tiene buenos efectos de estabilización sobre iones sulfato, regulación de pH y disminución de la corrosión de la solución residual.In an embodiment of the invention, for stabilize the wet oxidation solution gently, you choose specifically sulfuric acid as acid, while choosing specifically barium hydroxide as the basis for regulating pH, and particularly, barium hydroxide is used as the agent neutralizing With this, the following advantages can be obtained: (1) barium hydroxide can convert sulfuric acid and ammonium sulfate in barium sulfate, a solid that is insoluble and It has a high specific gravity (approximately 4.5). Display one very high stability so that, after being embedded, it can act as the aggregate in the solidified product and can so Both improve the mechanical strength of the solidified product as well. (2) Etringite would not occur to incur the problem of swelling and breakdown of the solidified product, and so both you can get a solidified product with a very good long term stability. (3) Barium sulfate formed from this Mode is a fine hard and compact particle. It is not sticky and so so much will not incur aggregation. In addition, it can be dispersed quickly in the solution so its transport, mixing and handling They can easily rush. (4) Barium hydroxide has good stabilization effects on sulfate ions, pH regulation and corrosion reduction of the residual solution.

La eficacia de la oxidación húmeda está estrechamente relacionada con el control del pH de la solución reacción. Los resultados experimentales obtenidos a partir de la invención indican que el efecto obtenido al usar hidróxido de bario para regular el pH de la solución de la oxidación húmeda es mucho mejor que usar hidróxido de sodio o hidróxido de amonio para que el control de pH sea estable, menos consumo, y favorable a la reducción de la generación del residuo final. De acuerdo con el resultado experimental de la invención, el pH de la solución de la oxidación húmeda se controla preferentemente de 0,5 a 4 y más preferentemente de 1 a 3 para resinas de intercambio catiónico; preferentemente de 1,5 a 4 y más preferentemente de 2 a 3,5 para resinas de intercambio aniónico; y preferentemente de 1 a 4, y más preferentemente de 1,5 a 3 para resinas de intercambio iónico mezcla aniónica-catiónica. Controlar el pH de la solución de la reacción en un intervalo apropiado puede disminuir el consumo del peróxido de hidrógeno acuoso. Los resultados experimentales de la invención indicaron que, la oxidación húmeda de una mezcla de resinas que contiene una proporción en volumen igual de resinas de intercambio aniónico y catiónico, y controlar el pH a aproximadamente 2 consume aproximadamente 3,2 a 5 litros de 50% acuoso por litro de la mezcla de resinas de intercambio iónico. Cuanto más baja es la proporción de adición del peróxido de hidrógeno acuoso, menor será la proporción de consumo de peróxido de hidrógeno.The effectiveness of wet oxidation is closely related to the pH control of the solution reaction. The experimental results obtained from the invention indicate that the effect obtained by using barium hydroxide to regulate the pH of the wet oxidation solution is a lot better than using sodium hydroxide or ammonium hydroxide so that the pH control be stable, less consumption, and favorable to reduction of the generation of the final waste. According to the result of the invention, the pH of the oxidation solution wet is preferably controlled from 0.5 to 4 and more preferably 1 to 3 for cation exchange resins; preferably of 1.5 to 4 and more preferably 2 to 3.5 for exchange resins anionic; and preferably from 1 to 4, and more preferably from 1.5 to 3 for mixed ion exchange resins anionic-cationic. Control the pH of the solution of the reaction in an appropriate range may decrease consumption of aqueous hydrogen peroxide. The experimental results of the invention indicated that, the wet oxidation of a mixture of resins containing an equal volume ratio of resins of anionic and cationic exchange, and control the pH at approximately 2 consumes approximately 3.2 to 5 liters of 50% aqueous per liter of the ion exchange resin mixture. The lower the proportion of peroxide addition of aqueous hydrogen, the lower the proportion of peroxide consumption of hydrogen.

Al final de la oxidación húmeda, como se ha descrito anteriormente, la cantidad de la resina de intercambio catiónico añadida en la solución de la reacción puede producir la correspondiente cantidad de sulfato como H_{2}SO_{4} y/o (NH_{4})_{2}SO_{4}. Pueden convertirse en BaSO_{4} también a través de la adición de hidróxido de bario como se muestra en las ecuaciones de reacción siguientes:At the end of wet oxidation, as has been described above, the amount of the exchange resin cationic added in the reaction solution can produce the corresponding amount of sulfate as H 2 SO 4 and / or (NH 4) 2 SO 4. They can become BaSO_ {4} also through the addition of barium hydroxide as shown in the following reaction equations:

(NH_{4})_{2}SO_{4} + Ba(OH)_{2} \rightarrow \ 2 \ NH_{4}OH + BaSO_{4}(NH 4) 2 SO 4 + Ba (OH) 2 → 2 \ NH4OH + BaSO_ {4}
(4)(4)

H_{2}SO_{4} + Ba(OH)_{2} \rightarrow \ 2 \ H_{2}O + BaSO_{4}H_ {SO} {4} + Ba (OH) 2 → 2 \ H 2 O + BaSO_ {4}
(5)(5)

El hidróxido de amonio generado en la reacción anterior escapará de la solución a pH mayor de 8,5, y la proporción de escape será más rápida según sea mayor la temperatura y el pH. Mientras la conversión es una reacción exotérmica, la adición de hidróxido de bario aumentará la temperatura y por lo tanto favorecerá el escape de amoniaco. Basado en los resultados experimentales de la invención, se ha encontrado que es más favorable para el escape de amoniaco cuando la temperatura y el pH son más altos. En la conversión, al añadir la cantidad de hidróxido de bario requerida podría calcularse basándose en la concentración del sulfato de bario hasta el punto de convertir el ion sulfato adecuadamente en sulfato de bario. La adición en exceso de hidróxido de bario aumentará la cantidad de residuos, y adicionalmente, dará una alcalinidad demasiado alta a la solución residual, y dará como resultado en consecuencia un efecto adverso sobre la calidad del producto solidificado. Por otro lado, una cantidad adicionada insuficiente de hidróxido de bario no podrá convertir adecuadamente la sal de sulfato en sulfato de bario y expulsará amoniaco completamente de tal modo que no solamente podrá afectar la calidad del producto solidificado, sino que también generará y producirá gas amoniaco en el curso de la solidificación o incluso después, produciendo un efecto adverso en la higiene medioambiental.The ammonium hydroxide generated in the reaction above will escape the solution at pH greater than 8.5, and the proportion Exhaust will be faster as the temperature and pH increase. While the conversion is an exothermic reaction, the addition of barium hydroxide will increase the temperature and therefore It will favor the escape of ammonia. Based on the results Experimental of the invention, it has been found to be more favorable for ammonia escape when temperature and pH They are taller. In conversion, by adding the amount of hydroxide of barium required could be calculated based on the concentration of barium sulfate to the point of converting the sulfate ion properly in barium sulfate. The excess addition of hydroxide barium will increase the amount of waste, and additionally, will give an alkalinity too high to the residual solution, and will give as consequently an adverse effect on the quality of the solidified product. On the other hand, an amount added insufficient barium hydroxide will not be able to convert properly the sulfate salt in barium sulfate and will expel ammonia completely so that not only can it affect the quality of the solidified product, it will also generate and produce gas ammonia in the course of solidification or even later, producing an adverse effect on environmental hygiene.

El procedimiento de acuerdo con la invención abarca un tratamiento limpio perfecto del agua condensada que contiene amoniaco y carbono orgánico con el propósito de no incurrir en contaminación secundaria. Por esto, en la generación de gas amoniaco, se introduce en un disociador de amoniaco donde se descompone en nitrógeno e hidrógeno por contacto con un catalizador a una temperatura elevada. El gas hidrógeno así producido se oxidará en H_{2}O al ponerse en contacto con aire a la salida del disociador de amoniaco y luego se descargará junto con el gas nitrógeno, en donde la reacción implicada es la que sigue:The process according to the invention covers a perfect clean treatment of condensed water that Contains ammonia and organic carbon for the purpose of not incurring in secondary pollution. Therefore, in the generation of gas ammonia, is introduced into an ammonia dissociator where it decomposes nitrogen and hydrogen by contact with a catalyst at an elevated temperature. The hydrogen gas thus produced will oxidize in H2_O when contacting air at the outlet of the ammonia dissociator and then it will discharge along with the gas nitrogen, where the reaction involved is as follows:

2NH_{3} \ \frac{\Delta}{catalyst} \rightarrow \ N_{2} + 2H_{2}2NH_ {3} \ \ frac {\ Delta} {catalyst} \ rightarrow \ N_ {2} + 2H_ {2}
(6)(6)

2 \ H_{2} + O_{2} \rightarrow \ 2 \ H_{2}O2 \ H_ {2} + O_ {2} \ rightarrow \ 2 \ H_ {2} O
(7)(7)

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Para la reacción (6), el catalizador de base níquel tiene un muy buen efecto. De acuerdo con los resultados experimentales, el óxido de níquel cargado sobre soportes de SiO_{2} y Al_{2}O_{3} se usa como el catalizador, mientras que el hidróxido de níquel que se convierte en óxido de níquel al calentar puede usarse como un precursor de catalizador. Al calentar el lecho del catalizador por encima de 600ºC puede descomponer altamente el gas amoniaco que pasa, y descompone casi completamente a temperatura de 700ºC. Según se ha detectado en el experimento, a la temperatura de 700ºC no se podía detectar amoniaco en el gas disociado y la concentración de NOx en el está por debajo de 50 ppm.For reaction (6), the base catalyst Nickel has a very good effect. According to the results experimental, nickel oxide loaded on supports SiO2 and Al2O3 is used as the catalyst, while nickel hydroxide that converts to nickel oxide at heating can be used as a catalyst precursor. When heating The catalyst bed above 600 ° C can decompose highly the ammonia gas that passes by, and decomposes almost completely at a temperature of 700 ° C. As detected in the experiment, to the temperature of 700 ° C could not detect ammonia in the gas dissociated and the NOx concentration in it is below 50 ppm.

El condensado líquido obtenido al enfriar el vapor a partir del tanque de oxidación húmeda puede conllevar núclidos, y contiene inevitablemente pequeñas cantidades de sustancias orgánicas que aumentará la concentración TOC (Carbono Orgánico Total) si no están sujetas a ningún tratamiento. Esto puede incurrir en que el agua condensada no permita ser liberada o aporta la dificultad de su reciclaje. Con el fin de solventar este problema, en una realización de la invención, después de ser sometido a un tratamiento de disminución de TOC, se permite pasar el agua condensada por un lecho de resinas de intercambio iónico para retirar cualquier núclido posible. El resultado experimental demostró que el agua condensada generada de acuerdo con la invención contiene un valor de TOC entre aproximadamente varias decenas hasta varias centenas de ppm. El tratamiento de disminución de TOC se consigue mediante un método de oxidación avanzada o a través de adición de peróxido. Por esto, el método de oxidación avanzada comprende el utilizar una combinación de ozono con luz ultravioleta, mientras el peróxido incluye peróxido de calcio, persulfato de sodio, peroxidasa de rábano y similares. Los resultados experimentales indican que ambos método de oxidación avanzada y la adición de peróxido tienen buenos efectos. Después de este tratamiento, el agua condensada tiene una concentración TOC rebajada opcionalmente por debajo de varias decenas o incluso varias ppm, y por ello puede volver a usarse o liberarse.The liquid condensate obtained by cooling the steam from the wet oxidation tank can lead nuclides, and inevitably contains small amounts of organic substances that will increase the TOC concentration (Carbon Total Organic) if they are not subject to any treatment. This can incur that the condensed water does not allow to be released or provides The difficulty of recycling. In order to solve this problem, in an embodiment of the invention, after being undergoing a TOC decrease treatment, it is allowed to pass the water condensed by a bed of ion exchange resins to Remove any possible nuclides. The experimental result demonstrated that the condensed water generated in accordance with the invention contains a TOC value between approximately several tens up to several hundred ppm. OCD decrease treatment is achieved by an advanced oxidation method or through peroxide addition. Therefore, the advanced oxidation method includes using a combination of ozone with ultraviolet light, while the peroxide includes calcium peroxide, persulfate sodium, horseradish peroxidase and the like. The results experimental indicate that both advanced oxidation method and the Peroxide addition have good effects. After this treatment, condensed water has a low TOC concentration optionally below several tens or even several ppm, and therefore it can be reused or released.

El agente de solidificación usado para solidificar el residuo líquido de oxidación húmeda de acuerdo con el procedimiento de la invención se formula especialmente y se compone de cemento y materiales puzolánicos tal como humo de sílice, ceniza, polvo de escoria de alto horno, al igual que, opcionalmente, silicatos, fosfatos, y óxidos o sales de calcio, silicio, magnesio, aluminio, hierro, circonio, y similares, para asegurar la estabilidad y la calidad homogénea a largo plazo al igual que mejorar la operabilidad. Consecuentemente, el producto solidificado producido por la invención no solamente exhibe buena fuerza mecánica, resistencia a la congelación y descongelación, y resistencia a la inmersión en agua, sino también tiene buena estabilidad y calidad homogénea a largo plazo.The solidifying agent used to solidify the wet oxidation liquid residue according to the procedure of the invention is specially formulated and composed of cement and pozzolanic materials such as silica smoke, ash, blast furnace slag powder, as, optionally, silicates, phosphates, and oxides or salts of calcium, silicon, magnesium, aluminum, iron, zirconium, and the like, to ensure the long-term stability and homogeneous quality as well as Improve operability. Consequently, the solidified product produced by the invention not only exhibits good strength mechanics, resistance to freezing and thawing, and water immersion resistance, but also has good long-term homogeneous stability and quality.

La presente invención puede proporcionar una buena solución para solventar desventajas asociadas con las técnicas anteriores en las que, además de eliminar el problema de corrosión severa, demuestra un efecto de reducción de volumen alto y un control bastante estable en la operación.The present invention can provide a good solution to solve disadvantages associated with the techniques previous in which, in addition to eliminating the corrosion problem severe, demonstrates a high volume reduction effect and a quite stable control in the operation.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Los dibujos describen una realización ilustrativa de la invención que sirve para ejemplificar las diferentes desventajas y sus objetivos, y son como siguen:The drawings describe an embodiment illustrative of the invention that serves to exemplify the Different disadvantages and their objectives, and are as follows:

La Figura 1 es un diagrama de bloque que muestra los procedimientos de la invención.Figure 1 is a block diagram showing The methods of the invention.

La Figura 2 muestra el aparato experimental para llevar a cabo el procedimiento para procesar resinas de intercambio iónico usadas de acuerdo con la invención.Figure 2 shows the experimental apparatus for carry out the procedure to process exchange resins ionic used according to the invention.

Descripción detallada de las realizaciones preferidasDetailed description of the preferred embodiments

Para que la invención sea totalmente entendida, los ejemplos experimentales siguientes se ilustran conjuntamente con el dibujo que le acompaña.For the invention to be fully understood, The following experimental examples are illustrated in conjunction with The drawing that accompanies it.

Ejemplo 1Example 1

El aparato experimental usado en este ejemplo se compone de, como se muestra en la Fig. 2, de un vaso de vidrio 1 de 4000 ml que puede cubrirse con una cubierta de vidrio de tres bocas. De estas tres bocas, la boca del medio A está provista con un agitador de Teflón 3 conducido por un motor 2, otra boca se usa como un puerto de alimentación B, y otra boca se usa como una salida C. La salida C se comunica con un tubo de reflujo 4, una membrana desnebulizadora 5, y un condensador 6. La mezcla de gases generada en la oxidación húmeda se despide por la salida C, y pasa a través de la membrana desnebulizadora 5 para tener vapor de agua contenido en esta mezcla de gases retirada como gotas de agua grandes al caer por el tubo de reflujo 4 y fluir en el reactor 7. Por otro lado, según pasan el vapor de agua y el dióxido de carbono a través de la membrana desnebulizadora 5 en el condensador 6, el vapor de agua se enfriará y condensará en agua líquida que se colecta en una botella de recepción 8 y se somete opcionalmente a tratamientos tal como disminuir TOC, retirar núclidos y similares, mientras el dióxido de carbono se libera junto con otros gases no condensables. En la salida del condensador, se proporciona además un tubo de Teflón 9 para reflujo del agua condensada. La válvula del tubo de Teflón 9 puede abrirse según sea necesario para permitir al agua condensada que refluje al vaso de la reacción para ajustar en él el nivel de líquido. En la Fig. 2, 10 denota un conducto, 11 un disociador de amoniaco, 12 un calentador, y 13 un termómetro, mientras V1, V2 y V3 denotan válvulas.The experimental apparatus used in this example is It consists of, as shown in Fig. 2, a glass cup 1 of 4000 ml that can be covered with a three-mouth glass cover. Of these three mouths, the middle mouth A is provided with a Teflon 3 agitator driven by a motor 2, another mouth is used as a power port B, and another mouth is used as an outlet C. Output C communicates with a reflux tube 4, a membrane denebulizer 5, and a condenser 6. The gas mixture generated in the wet oxidation it is dismissed by the exit C, and passes through of the de-fogging membrane 5 to have water vapor contained in this mixture of gases removed as large drops of water when falling by the reflux tube 4 and flow into the reactor 7. On the other hand, as water vapor and carbon dioxide pass through the de-fogging membrane 5 in the condenser 6, the water vapor is it will cool and condense in liquid water that is collected in a bottle of reception 8 and optionally undergoes treatments such as decrease OCD, remove nuclides and the like while the dioxide from Carbon is released along with other non-condensable gases. In the condenser outlet, a Teflon tube 9 is also provided for reflux of condensed water. Teflon tube valve 9 can be opened as necessary to allow condensed water to reflux the reaction vessel to adjust the level of liquid. In Fig. 2, 10 denotes a conduit, 11 a dissociator of ammonia, 12 a heater, and 13 a thermometer, while V1, V2 and V3 denote valves.

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Según comenzaba la oxidación húmeda, se añadieron 1000 ml de sulfato ferroso 0,06M al igual que 40 ml (18,05 g de peso seco) de resina de intercambio catiónico (Amberlite 200C, Dow Chemical Co.) y 60 ml (19,88 g de peso seco) de resina de intercambio aniónico (IRA-402, Dowex) en este orden al vaso de vidrio 1 de 4000 ml, y luego se añadió ácido sulfúrico concentrado para ajustar el valor de pH inicial de la solución hasta aproximadamente 2. Después, el vaso se calentó sobre un plato caliente y el motor empezó a agitar la solución. Cuando la temperatura de la solución alcanzó 95ºC, se usó una bomba de medición para medir peróxido de hidrógeno acuoso al 50% en el vaso a un caudal de 12,5 ml/min. Tan pronto como se midió el peróxido de hidrógeno acuoso en el vaso, la temperatura de la solución de la reacción aumentó hasta el punto de ebullición. La temperatura se mantuvo luego en el punto de ebullición. Si se desprendían burbujas en el transcurso, se añadió una cantidad apropiada de agente desespumante (Dow Coming Q2-3447) convenientemente para controlarlas. Al mismo tiempo, se añadió el polvo de monohidrato de hidróxido de bario para ajustar el pH de la solución hasta 1,9 \pm 0,1. Si el nivel de la solución disminuía debido a la evaporación, la válvula del tubo de Teflón 9, se abría para poner a reflujo el condensado de agua para mantener un nivel estable. Se añadieron 40 ml de resina de intercambio catiónico y 60 ml de resina de intercambio aniónico al igual que 375 ml de peróxido de hidrógeno acuoso cada media hora. Después de la adición del último lote de la resina, se añadió suficiente peróxido de hidrógeno acuoso hasta una cantidad de consumo predeterminada. Según se completó la adición, la solución de la reacción se mantuvo a una temperatura entre 98ºC y el punto de ebullición durante 0,5 horas para permitir que el peróxido de hidrógeno acuoso reaccionara comple-
tamente.
As wet oxidation began, 1000 ml of 0.06M ferrous sulfate was added as well as 40 ml (18.05 g dry weight) of cation exchange resin (Amberlite 200C, Dow Chemical Co.) and 60 ml (19, 88 g dry weight) of anion exchange resin (IRA-402, Dowex) in this order to the 4000 ml glass vessel 1, and then concentrated sulfuric acid was added to adjust the initial pH value of the solution to approximately 2 Then, the glass was heated on a hot plate and the engine began to stir the solution. When the temperature of the solution reached 95 ° C, a measuring pump was used to measure 50% aqueous hydrogen peroxide in the vessel at a flow rate of 12.5 ml / min. As soon as the aqueous hydrogen peroxide in the vessel was measured, the temperature of the reaction solution increased to the boiling point. The temperature was then maintained at the boiling point. If bubbles were released in the course, an appropriate amount of defoaming agent (Dow Coming Q2-3447) was added conveniently to control them. At the same time, the barium hydroxide monohydrate powder was added to adjust the pH of the solution to 1.9 ± 0.1. If the level of the solution decreased due to evaporation, the Teflon 9 tube valve was opened to reflux the water condensate to maintain a stable level. 40 ml of cation exchange resin and 60 ml of anion exchange resin were added as well as 375 ml of aqueous hydrogen peroxide every half hour. After the addition of the last batch of the resin, sufficient aqueous hydrogen peroxide was added to a predetermined amount of consumption. As the addition was completed, the reaction solution was maintained at a temperature between 98 ° C and the boiling point for 0.5 hours to allow the aqueous hydrogen peroxide to react completely.
Tamente.

La suspensión concentrada obtenida se vertió en un recipiente de mezcla separado y luego se le añadió lentamente 757 g de agente de solidificación (a una proporción de agua por agente de solidificación de 0,76) bajo el proceso de agitación. La agitación se continuó durante 15 minutos para mezclar homogéneamente, y luego la suspensión se vertió en un molde hecho de polietileno (PE) que tenía un diámetro interno de 5 cm y una altura de 11 cm. La suspensión solidificó en el molde en un producto solidificado cilíndrico. Después de esperar durante 28 días, el producto solidificado se liberó y se cortaron ambos extremos a ras para dar como resultado una muestra que tenía ambos superficies extremas planas y un diámetro de 5 cm y una altura de 10 cm. Los ensayos de características tales como fuerza de compresión, congelación y descongelación, e inmersión en agua se llevaron a cabo en las muestras así preparados de acuerdo con los métodos de ensayo de US Nuclear Regulatory Commision (USNCR). La Tabla 1 y 2 listan las condiciones experimentales y los resultados de los ensayos.The concentrated suspension obtained was poured into a separate mixing vessel and then 757 was added slowly g of solidifying agent (at a proportion of water per agent solidification of 0.76) under the stirring process. The Stirring was continued for 15 minutes to mix homogeneously, and then the suspension was poured into a mold made of polyethylene (PE) that had an internal diameter of 5 cm and a height 11 cm The suspension solidified in the mold into a product solidified cylindrical. After waiting for 28 days, the solidified product was released and both ends were cut flush to result in a sample that had both surfaces flat ends and a diameter of 5 cm and a height of 10 cm. The feature tests such as compression force, freezing and thawing, and immersion in water were carried out in the samples thus prepared according to the test methods of US Nuclear Regulatory Commision (USNCR). Table 1 and 2 list the experimental conditions and the results of the tests.

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TABLA 1TABLE 1 Resultados de oxidación húmeda de resinas de intercambio iónico en perlasResults of wet oxidation of resins of ionic exchange in pearls

Condiciones de oxidación húmedaWet oxidation conditions Volumen de resinas de intercambio catiónico (ml)Volume of cation exchange resins (ml) 14001400 Volumen de resinas de intercambio aniónico (ml)Resin Volume anion exchange (ml) 21002100 Dosis de peróxido de hidrógeno acuoso (ml)Dose of aqueous hydrogen peroxide (ml) 1557515575 Dosis de agente desespumante (g)Agent Dose defoamer (g) 17,817.8 Dosis de hidróxido de bario usado para ajustar el pH (g) y desprender amoniacoDose of Barium hydroxide used to adjust the pH (g) and release ammonia 2727 Resultados de la oxidación húmedaWet oxidation results TOC en resinas de intercambio iónico antes de la oxidación húmeda (g)TOC in ion exchange resins before wet oxidation (g) 738,01738.01 TOC en solución después de la oxidación húmeda (g)TOC in solution after wet oxidation (g) 1,451.45 Proporción de oxidación de carbono orgánico (%)Proportion of organic carbon oxidation (%) 99,8099.80

TABLA 2TABLE 2 Resultados de experimentos de solidificación en suspensión resultado de la oxidación húmedaResults of solidification experiments in suspension resulting from wet oxidation

Condiciones y resultados de suspensión procesadaConditions and suspension results processed Dosis de monohidrato de hidróxido de bario como agente de neutralización (g)Monohydrate dose of barium hydroxide as a neutralizing agent (g) 485485 Peso total de suspensión concentrada (g)Total weight of concentrated suspension (g) 12081208 Contenido de agua del suspensión concentrada (g)Water content of the concentrated suspension (g) 576576 Condiciones y resultados de la solidificación en suspensión concentradaConditions and results of solidification in concentrated suspension Dosis de agente de solidificación (g)Agent Dose solidification (g) 757757 Volumen de producto solidificado (ml)Volume of solidified product (ml) 885885 Gravedad específica del producto solidificadoProduct Specific Gravity solidified 2,222.22 Proporción en volumen de IER/producto solidificadoProportion in volume of IER / solidified product 3,953.95 Fuerza de compresión después de esperar 28 días (kg/cm^{2})Compression force after waiting 28 days (kg / cm2) 191191 Fuerza de compresión después de ensayo de congelación y descongelación (kg/cm^{2})Force of compression after freeze and thaw test (kg / cm2) 242242

Los resultados experimentales demostraron que ningún residuo sólido estaba presente en la solución de oxidación húmeda. El TOC de 1,45 g según se detectó en la solución indicaba que la proporción de oxidación de TOC en resinas de intercambio iónico era del 99,8%. El volumen del producto solidificado a partir de la suspensión de la oxidación húmeda era 885 ml que comprendían 1/3,95 del volumen total original de resinas de intercambio iónico (3500 ml). La fuerza de compresión del producto solidificado ensayado de acuerdo con el método del ensayo especificado por USNRC fue 191 kg/cm^{2}, y la fuerza de compresión ensayada después del ensayo de congelación y descongelación fue 242 kg/cm^{2}. Ambas características fueron mucho más altas que aquellas especificadas en Technical Position en Waste Forms de USNRC y aquellas requeridas en Qualities Criteria para el Low Level Radioactive Waste Form del Fuel Cycle y Materials Administration del Atomic Energy Council, República de China y de este modo indicaba una excelente fuerza mecánica, resistencia a la erosión y al agua.The experimental results showed that no solid residue was present in the oxidation solution wet The TOC of 1.45 g as detected in the solution indicated that the proportion of TOC oxidation in exchange resins Ionic was 99.8%. The volume of the solidified product from of the wet oxidation suspension was 885 ml comprising 1 / 3.95 of the original total volume of ion exchange resins (3500 ml). The compression force of the solidified product tested according to the test method specified by USNRC it was 191 kg / cm2, and the compression force tested after Freeze and thaw test was 242 kg / cm2. Both characteristics were much higher than those specified in Technical Position in Waste Forms of USNRC and those required in Qualities Criteria for the Low Level Radioactive Waste Form of Fuel Cycle and Materials Administration of the Atomic Energy Council, Republic of China and thus indicated excellent strength mechanical, resistance to erosion and water.

Ejemplo comparativo 1Comparative example one

En el ejemplo comparativo, los agentes de neutralización usados en las técnicas anteriores se emplearon para mostrar la ventaja del procedimiento de acuerdo con la invención sobre las técnicas anteriores.In the comparative example, the agents of neutralization used in the prior art were used to show the advantage of the process according to the invention About the prior techniques.

El procedimiento del ejemplo 1 se repitió, excepto que se usó hidróxido de calcio en vez de hidróxido de bario para regular el pH de la solución de la reacción durante la oxidación húmeda, al igual que aumentar el pH de la solución de la oxidación húmeda para desprender amoniaco. Durante la oxidación húmeda, el pH de la solución de la reacción se mantuvo en 1,9 \pm 0,1; mientras en el curso de la solidificación, el pH de la suspensión concentrada se ajustó de modo similar para estar entre 9,03 y 9,05 antes de mezclarse con el agente de solidificación. Se emplearon las mismas condiciones que en el ejemplo 1 para ajustar el contenido de agua de la suspensión concentrada a la vez de la solidificación al igual que la proporción de agua/agente de solidificación para ser como en el ejemplo 1. Los resultados experimentales se mostraron en la Tabla 3 y 4. Se ve que el peso de hidróxido de calcio consumido para ajustar el pH de la solución de la oxidación húmeda fue 68,2 g que era 2,5 veces la cantidad cuando se usaba hidróxido de bario (27 g), y fue 9 veces en término de número de moles. Esto indicaba que el control del pH conseguido al usar hidróxido de bario fue más estable y eficaz que el conseguido al usar hidróxido de calcio. Respecto a la eficacia de la procesión de la solidificación de la suspensión concentrada, la fuerza de comprensión de los productos de solidificación ensayados de acuerdo con el método de ensayo especificado por USNRC después de esperar 28 días y después del ensayo de congelación y descongelación indicaban que los productos de solidificación no poseían una fuerza mecánica considerable. La gravedad específica del producto de solidificación fue 1,86 que era 84% de la gravedad específica (2,22) del producto de solidificación obtenido cuando se usaba hidróxido de bario. El volumen del producto de solidificación fue 980 ml que era 1,1 veces el obtenido cuando se usaba hidróxido de bario (885 ml). Esto indicaba que el procedimiento de la técnica anterior era inferior al procedimiento de la invención en aspectos de control de pH en la operación de oxidación húmeda, características del producto de solidificación y la efectividad de la reducción de volumen.The procedure of example 1 was repeated, except that calcium hydroxide was used instead of barium hydroxide to regulate the pH of the reaction solution during the wet oxidation, as well as increasing the pH of the solution of the wet oxidation to give off ammonia. During oxidation wet, the pH of the reaction solution was maintained at 1.9 ± 0.1; while in the course of solidification, the pH of the concentrated suspension was similarly adjusted to be between 9.03 and 9.05 before mixing with the solidifying agent. Be they used the same conditions as in example 1 to adjust the water content of the suspension concentrated at the same time as the solidification as well as the proportion of water / agent solidification to be as in example 1. The results Experimental were shown in Table 3 and 4. It is seen that the weight of calcium hydroxide consumed to adjust the pH of the solution the wet oxidation was 68.2 g which was 2.5 times the amount when barium hydroxide (27 g) was used, and it was 9 times in term of number of moles This indicated that the pH control achieved at using barium hydroxide was more stable and effective than achieved when using calcium hydroxide. Regarding the effectiveness of the procession of the solidification of the concentrated suspension, the force of understanding of solidification products tested according with the test method specified by USNRC after waiting 28 days and after the freeze and thaw test indicated that solidification products did not have a mechanical force considerable. The specific gravity of the solidification product it was 1.86 which was 84% of the specific gravity (2.22) of the product solidification obtained when barium hydroxide was used. He solidification product volume was 980 ml which was 1.1 times that obtained when barium hydroxide (885 ml) was used. This indicated that the prior art procedure was less than method of the invention in aspects of pH control in the wet oxidation operation, product characteristics of solidification and the effectiveness of volume reduction.

TABLA 3TABLE 3 Resultados de la oxidación húmeda de resinas de intercambio iónico en perlasResults of wet oxidation of resins of ionic exchange in pearls

Condiciones de oxidaciónOxidation conditions Volumen de resinas de intercambio catiónico (ml)Volume of cation exchange resins (ml) 14001400 Volumen de resinas de intercambio aniónico (ml)Resin Volume anion exchange (ml) 21002100 Dosis de peróxido de hidrógeno acuoso (ml)Dose of aqueous hydrogen peroxide (ml) 1750017500 Dosis de agente desespumante (g)Agent Dose defoamer (g) 15fifteen Dosis de Ca(OH)_{2} usado para ajustar el pH (g) y desprender amoniacoDose of Ca (OH) 2 used to adjust the pH (g) and give off ammonia 68,268.2 Resultados de la oxidación húmedaOxidation results wet TOC en resinas de intercambio iónico antes de la oxidación húmeda (g)TOC in exchange resins ionic before wet oxidation (g) 737,94737.94 TOC en solución después de la oxidación húmeda (g)TOC in solution after wet oxidation (g) 29,6229.62 Proporción de oxidación de carbono catiónico (%)Proportion of cationic carbon oxidation (%) 79,5179.51

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TABLA 4TABLE 4 Resultados de experimentos de solidificación sobre suspensión resultado de la oxidación húmedaResults of solidification experiments on suspension resulting from wet oxidation

Condiciones y resultados de suspensión procesadaConditions and suspension results processed Dosis de Ca(OH)_{2} como agente de neutralización (g)Dose of Ca (OH) 2 as neutralizing agent (g) 56,856.8 Peso total de suspensión concentrada (g)Total weight of concentrated suspension (g) 10661066 Contenido de agua de suspensión concentrada (g)Concentrated suspension water content (g) 576576 Condiciones y resultados de la suspensión concentrada que solidificaConditions and results of the suspension solidifying concentrate Dosis de agente de solidificaciónDose of solidifying agent 757757 Volumen de producto de solidificación (ml)Volume of solidification product (ml) 980980 Gravedad específica del producto de solidificaciónSpecific gravity of the solidification product 1,861.86 Proporción de volumen IER/volumen de producto de solidificaciónIER volume ratio / product volume of solidification 3,573.57 Fuerza de comprensión después de esperar durante 28 días (kg/cm^{2})Force of understanding after waiting for 28 days (kg / cm2) 00 Fuerza de comprensión después del ensayo de congelación y descongelación (kg/cm^{2})Force of understanding after the freeze and thaw test (kg / cm2) 28,628.6

Ejemplo comparativo 2Comparative Example 2

El procedimiento del ejemplo comparativo 1 se repitió, excepto que se usó NaOH en vez de Ca(OH)_{2}. Los resultados experimentales se listaron en la Tabla 5 y 6. En este ejemplo comparativo, la sal de sulfato producida fue Na_{2}SO_{4}, un compuesto altamente soluble en agua. Con el fin de estabilizar eficazmente Na_{2}SO_{4} durante la solidificación, además de las mismas condiciones usadas en el ejemplo 1 (experimento 1), se llevó a cabo otro experimento (experimento 2) particularmente, en el que, a la vez que solidificaba la suspensión concentrada, se aumentó el contenido en agua de 576 g a 950 g para asegurar que, durante la solidificación de la suspensión concentrada, Na_{2}SO_{4} no podía reaccionar en su estado disuelto con el agente de solidificación y además formar una sulfato más estable (es decir, solubilidad baja en agua) para prevenir que el Na_{2}SO_{4} forme cristales y posteriormente sea embebido en el producto de solidificación que puede volver la reacción de estabilización imposible y además puede dar como resultado una deterioración de las características del producto de solidificación al contacto con la humedad o con el cambio de temperatura y humedad.The procedure of comparative example 1 is repeated, except that NaOH was used instead of Ca (OH) 2. The experimental results are listed in Table 5 and 6. In this comparative example, the salt of Sulfate produced was Na2SO4, a highly compound soluble in water. In order to stabilize effectively Na 2 SO 4 during solidification, in addition to them conditions used in example 1 (experiment 1), was carried out another experiment (experiment 2) particularly, in which, at once the concentrated suspension solidified, the water content of 576 g to 950 g to ensure that, during solidification of the concentrated suspension, Na2SO4 no could react in its dissolved state with the agent of solidification and also form a more stable sulfate (i.e. low water solubility) to prevent Na2SO4 form crystals and then be embedded in the product of solidification that can return the stabilization reaction impossible and can also result in deterioration of the characteristics of the solidification product on contact with the humidity or with the change of temperature and humidity.

En el experimento 1, el peso de hidróxido de sodio consumido para ajustar el pH de la solución de oxidación húmeda fue 68,7 g que era 2,54 veces la cantidad cuando se usaba hidróxido de bario (27 g), y fue 12 veces en términos de número de moles. Esto indicaba que el control del pH conseguido al usar hidróxido de sodio fue igualmente inferior al conseguido al usar hidróxido de bario. El volumen del producto de solidificación fue 967 ml que era aproximadamente 10% más que el obtenido en el ejemplo 1 (885 ml). La fuerza de comprensión de los productos de solidificación ensayados después de esperar 28 días fue 55 kg/cm^{2} que fue mucho menos que el obtenido en el ejemplo 1 (191 kg/cm^{2}). La fuerza de comprensión después del ensayo de congelación y descongelación fue 32,4 kg/cm^{2}. Esto indicaba igualmente que este producto de solidificación fue inferior al ejemplo 1 en aspectos de control de pH, la eficacia de la reducción de volumen y características del producto solidificado.In experiment 1, the hydroxide weight of sodium consumed to adjust the pH of the oxidation solution wet was 68.7 g which was 2.54 times the amount when used barium hydroxide (27 g), and was 12 times in terms of number of moles This indicated that the pH control achieved when using sodium hydroxide was equally inferior to that achieved when using barium hydroxide The solidification product volume was 967 ml which was approximately 10% more than that obtained in the example 1 (885 ml). The strength of understanding of the products of solidification tested after waiting 28 days was 55 kg / cm2 which was much less than that obtained in example 1 (191 kg / cm2). The strength of understanding after the trial of Freezing and thawing was 32.4 kg / cm2. This indicated also that this solidification product was lower than Example 1 in aspects of pH control, the effectiveness of the reduction of volume and characteristics of the solidified product.

En el experimento 2, el peso de hidróxido de bario consumido para ajustar el pH de la solución de la oxidación húmeda fue 88,1 g que fue más alta que la usada en el experimento 1. La fuerza de comprensión de los productos solidificados ensayados después de esperar durante 28 días fue 155 kg/cm^{2}, que, aunque mejor que en el experimento 1, pero era menor que la obtenida en el ejemplo 1 (191 kg/cm^{2}). La fuerza de comprensión después del ensayo de congelación y descongelación fue 108,5 kg/cm^{2}, aunque todavía mejor que el experimento 1, pero era mucho menor que la del producto solidificado obtenido en el ejemplo 1 (191 kg/cm^{2}). El volumen de los productos de solidificación fue 1300 ml, aproximadamente 1/3 mayor que el del experimento 1, y aproximadamente 1/2 mayor que al usar hidróxido de bario en el ejemplo 1.In experiment 2, the hydroxide weight of barium consumed to adjust the pH of the oxidation solution wet was 88.1 g that was higher than that used in experiment 1. The strength of understanding of the solidified products tested after waiting for 28 days it was 155 kg / cm2, which, although better than in experiment 1, but it was smaller than the one obtained in the Example 1 (191 kg / cm2). The strength of understanding after freeze and thaw test was 108.5 kg / cm2, although still better than experiment 1, but it was much smaller than that of solidified product obtained in example 1 (191 kg / cm2). He volume of solidification products was 1300 ml, approximately 1/3 greater than that of experiment 1, and about 1/2 larger than when using barium hydroxide in the Example 1.

Al comparar los experimentos anteriores, se puede confirmar que el procedimiento de la invención puede obtener mejores resultados que aquellos obtenidos mediante cualquier procedimiento de la técnica anterior respecto al control de las condiciones de reacción durante la oxidación húmeda, la eficacia de la reducción del volumen, al igual que las características del producto solidificado y similares.When comparing the previous experiments, it can confirm that the process of the invention can obtain better results than those obtained by any prior art procedure regarding the control of reaction conditions during wet oxidation, the effectiveness of volume reduction, as well as the characteristics of the solidified product and the like.

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TABLA 5TABLE 5 Resultados de la oxidación húmeda de resinas de intercambio iónico en perlasResults of wet oxidation of resins of ionic exchange in pearls

Condiciones de la oxidación húmeda Conditions of the wet oxidation número de experimentonumber of experiment 1one 22 Volumen de resinas de intercambio catiónico (ml)Volume of cation exchange resins (ml) 14001400 14001400 Volumen de resinas de intercambio aniónico (ml)Volume of anion exchange resins (ml) 21002100 21002100 Dosis de peróxido de hidrógeno acuoso (ml)Dose of aqueous hydrogen peroxide (ml) 1750017500 1750017500 Dosis de agente desespumante (g)Dose defoaming agent (g) 21twenty-one 12,9612.96 Dosis de NaOH usado para ajustar el pH (g) y desprender amoniacoNaOH dose used to adjust the pH (g) and give off ammonia 68,768.7 88,188.1 Resultados de la oxidación húmedaOxidation results wet TOC en resinas de intercambio iónico antes de reacción (g)TOC in ion exchange resins before reaction (g) 737,94737.94 737,94737.94 TOC en solución (g)TOC in solution (g) 30,2730.27 20,7720.77 Proporción de oxidación de carbono orgánico (%)Organic carbon oxidation ratio (%) 80,7780.77 93,4493.44

TABLA 6TABLE 6 Resultados de experimentos de solidificación en suspensión resultado de la oxidación húmedaResults of solidification experiments in suspension resulting from wet oxidation

Condiciones y resultados de suspensión procesada Conditions and suspension results processed número de experimentoexperiment number 1one 22 Dosis de NaOH como agente neutralizante y que desprende amoniaco (g)Dose of NaOH as a neutralizing agent that gives off ammonia (g) 49,249.2 45,445.4 Peso total de suspensión concentrada (g)Weight total concentrated suspension (g) 10181018 12371237 Contenido en agua de la suspensión concentrada (g)Water content of the concentrated suspension (g) 576576 950950 Condiciones y resultados de la solidificación de la suspensión concentradoConditions and results of the solidification of the concentrated suspension Dosis de agente de solidificaciónDose of agent solidification 757757 12511251 Volumen de producto de solidificación (ml)Volume of solidification product (ml) 967967 13001300 Gravedad específica del producto de solidificaciónGravity product specific solidification 1,841.84 1,911.91 Proporción de volumen de IER/producto de solidificaciónIER volume ratio / product of solidification 3,623.62 2,6922,692 Fuerza de comprensión después de esperar durante 28 días (kg/cm^{2})Understanding force after waiting for 28 days (kg / cm2) 5555 155155 Fuerza de comprensión después del ensayo de congelación y desconge-Understanding force after the freeze test and defrost 32,432.4 108,5108.5 lación (kg/cm^{2})lotion (kg / cm2)

Al comparar con los anteriores experimentos, se puede confirmar que el procedimiento de la invención puede obtener mejores resultados que aquellos obtenidos mediante el procedimiento de la técnica anterior respecto al control de las condiciones de reacción durante la oxidación húmeda, la eficacia de la reducción del volumen, características del producto solidificado y similares.When comparing with previous experiments, it can confirm that the process of the invention can obtain better results than those obtained by the procedure of the prior art regarding the control of the conditions of reaction during wet oxidation, the effectiveness of the reduction of the volume, characteristics of the solidified product and Similar.

Los ilustrados siguientes son solamente parte de las realizaciones de acuerdo con la invención, y no están destinados a limitar el alcance de la invención. Cuando se llevan a cabo en base a la descripción descrita anteriormente, los objetivos esperados de la invención pueden conseguirse. La invención proporciona por lo tanto un procedimiento para procesar resinas de intercambio iónico usadas, que pueden reducir el volumen de las resinas de intercambio iónico usadas mediante oxidación húmeda y pueden solidificar el residuo de oxidación húmeda y la suspensión con alta eficacia, y por lo tanto reúne el requerimiento para usos comerciales.The following illustrated are only part of the embodiments according to the invention, and are not intended to limit the scope of the invention. When they take place in based on the description described above, the objectives Expected of the invention can be achieved. The invention therefore provides a process for processing resins of used ion exchange, which can reduce the volume of ion exchange resins used by wet oxidation and they can solidify the wet oxidation residue and the suspension with high efficiency, and therefore meets the requirement for uses commercial.

Se pueden llevar a cabo muchos cambios y modificaciones en dicha realización descrita de la invención, por supuesto, sin alejarse del alcance de la misma. De acuerdo con esto, para promover el progreso de la ciencia y técnicas útiles, la invención describe y está destinada a ser limitada solamente por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.Many changes can be made and modifications in said described embodiment of the invention, by Of course, without departing from the scope of it. Agree with this, to promote the progress of science and useful techniques, the invention describes and is intended to be limited only by the scope of the appended claims.

Claims (10)

1. Un método para procesar resinas de intercambio iónico, que comprende las etapas siguientes:1. A method to process resins from ion exchange, comprising the following steps:
(1)(one)
añadir resinas de intercambio iónico en una solución de sulfato ferroso y calentar la solución con agitación a una temperatura entre 90ºC y el punto de ebullición de la solución; add ion exchange resins in a sulfate solution ferrous and heat the solution with stirring at a temperature between 90 ° C and the boiling point of the solution;
(2)(2)
añadir peróxido de hidrógeno acuoso en la solución de (1) y ajustar el pH de la mezcla resultante con ácido sulfúrico o hidróxido de bario para un intervalo de pH adecuado para la oxidación húmeda; add aqueous hydrogen peroxide in the solution of (1) and adjust the pH of the resulting mixture with sulfuric acid or hydroxide of barium for a pH range suitable for oxidation wet
(3)(3)
después de añadir suficiente peróxido de hidrógeno acuoso para completar la oxidación húmeda, añadir hidróxido de bario en la solución para aumentar el pH de la solución, y formar sulfato de bario con sulfato en el solución y al mismo tiempo, permitir escapar al ion amonio de la solución como hidróxido de amonio o gas amoniaco; y  after adding enough aqueous hydrogen peroxide to complete wet oxidation, add barium hydroxide in the solution to increase the pH of the solution, and form sulfate barium with sulfate in the solution and at the same time, allow to escape to the ammonium ion of the solution as ammonium hydroxide or gas ammonia; Y
(4)(4)
después de concentrar la suspensión obtenida en (3) y enfriar, mezclar con agente de solidificación homogéneamente y luego retirar la suspensión resultante esperando a parte para solidificar.  after concentrating the suspension obtained in (3) and cooling, mix with solidifying agent homogeneously and then remove the resulting suspension waiting for part to solidify.
2. El método tal como se ha descrito en la reivindicación 1, en el que dichas resinas de intercambio iónico en la etapa (1) es resina de intercambio catiónico, resina de intercambio aniónico o mezcla de ambas.2. The method as described in the claim 1, wherein said ion exchange resins in step (1) is cation exchange resin, resin of anion exchange or mixture of both. 3. El método tal como se ha descrito en la reivindicación 1, en el que el pH de la solución de la etapa (2) está en el intervalo de 0,5 a 4 en el caso de dicha resina de intercambio iónico siendo una resina de intercambio catiónico, en el intervalo de 1,5 a 4 en el caso de resina de intercambio aniónico, y en el intervalo de 1 a 4 en el caso de una mezcla de ambas resinas de intercambio catiónico y aniónico.3. The method as described in the claim 1, wherein the pH of the solution of step (2) it is in the range of 0.5 to 4 in the case of said resin of ion exchange being a cation exchange resin, in the 1.5 to 4 range in the case of anion exchange resin, and in the range of 1 to 4 in the case of a mixture of both resins of cationic and anionic exchange. 4. El método tal como se ha descrito en la reivindicación 1, en el que la temperatura de la suspensión concentrada que contiene sulfato de bario en la etapa (4) está por debajo de 40ºC en el momento de añadir el agente de solidificación.4. The method as described in the claim 1, wherein the temperature of the suspension concentrate containing barium sulfate in step (4) is by below 40 ° C at the time of adding the agent solidification. 5. El método tal como se ha descrito en la reivindicación 1, en el que dicho agente de solidificación usado en la etapa (4) se elige entre cemento, humo de sílice, cenizas, polvo de escorias de altos hornos, silicatos, fosfatos, y, opcionalmente, óxidos o sales de calcio, silicio, magnesio, aluminio, hierro y circonio.5. The method as described in the claim 1, wherein said solidifying agent used in stage (4) is chosen from cement, silica smoke, ash, dust slag from blast furnaces, silicates, phosphates, and, optionally, oxides or salts of calcium, silicon, magnesium, aluminum, iron and zirconium. 6. El método tal como se ha descrito en la reivindicación 4, en el que dicho agente de solidificación usado en la etapa (4) se elige entre cemento, humo de sílice, cenizas, polvo de escorias de altos hornos, silicatos, fosfatos, y, opcionalmente, óxidos o sales de calcio, silicio, magnesio, aluminio, hierro y circonio.6. The method as described in the claim 4, wherein said solidifying agent used in stage (4) is chosen from cement, silica smoke, ash, dust slag from blast furnaces, silicates, phosphates, and, optionally, oxides or salts of calcium, silicon, magnesium, aluminum, iron and zirconium. 7. El método tal como se ha descrito en la reivindicación 1, que además comprende las etapas siguientes:7. The method as described in the claim 1, further comprising the following steps:
(1)(one)
cuando la temperatura aumenta hasta el punto de ebullición durante la adición de peróxido de hidrógeno acuoso, permitir que la ebullición ebulla espontáneamente, y permitir que el vapor así generado junto con CO_{2} pasar a través de un condensador, luego colectar el agua condensada y reciclar o liberar el agua condensada, mientras que se emite CO_{2} después de filtrar;when the temperature rises to boiling point during the addition of hydrogen peroxide aqueous, allow the boil to boil spontaneously, and allow the steam thus generated together with CO2 to pass through from a condenser, then collect the condensed water and recycle or release the condensed water, while CO2 is emitted after to filter;
(2)(2)
permitir escapar al hidróxido de amonio o gas amoniaco de la solución para pasar a través un disociador de amoniaco para descomponerlos en gases hidrógeno y nitrógeno, y poner en contacto dicho gas hidrógeno y reaccionar con aire para formar H_{2}O.allow hydroxide to escape from ammonia or ammonia gas solution to pass through a ammonia dissociator to break them down into hydrogen gases and nitrogen, and contacting said hydrogen gas and reacting with air to form H2O.
8. El método tal como se ha descrito en la reivindicación 7, en el que el tratamiento para disminuir la concentración de carbono orgánico total (TOC) del agua condensada en la etapa (1) se realiza al añadir peróxido, o al añadir un peróxido en combinación con irradiación con luz ultravioleta.8. The method as described in the claim 7, wherein the treatment to decrease the Total organic carbon (TOC) concentration of condensed water in step (1) is performed by adding peroxide, or by adding a peroxide in combination with irradiation with ultraviolet light. 9. El método tal como se ha descrito en la reivindicación 7, en el que el tratamiento para disminuir la concentración de núclidos en el agua condensada en la etapa (1) se realiza al pasar dicha solución a través de un lecho de resinas de intercambio iónico.9. The method as described in the claim 7, wherein the treatment to decrease the concentration of nuclides in the condensed water in step (1) is performed by passing said solution through a bed of resins of ion exchange 10. El método tal como se ha descrito en la reivindicación 7, en el que la temperatura de operación para la descomposición de amoniaco está entre 600ºC y 800ºC.10. The method as described in the claim 7, wherein the operating temperature for the Ammonia decomposition is between 600ºC and 800ºC.
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