[go: up one dir, main page]

RU2123211C1 - Способ утилизации жидких отходов, содержащих азотистоводородную кислоту - Google Patents

Способ утилизации жидких отходов, содержащих азотистоводородную кислоту Download PDF

Info

Publication number
RU2123211C1
RU2123211C1 RU96124048/25A RU96124048A RU2123211C1 RU 2123211 C1 RU2123211 C1 RU 2123211C1 RU 96124048/25 A RU96124048/25 A RU 96124048/25A RU 96124048 A RU96124048 A RU 96124048A RU 2123211 C1 RU2123211 C1 RU 2123211C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
avk
liquid waste
destruction
nitric acid
Prior art date
Application number
RU96124048/25A
Other languages
English (en)
Other versions
RU96124048A (ru
Inventor
И.Е. Митрошин
А.Н. Машкин
А.К. Полунин
Е.Г. Дзекун
П.П. Шевцев
Original Assignee
Производственное объединение "МАЯК"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Производственное объединение "МАЯК" filed Critical Производственное объединение "МАЯК"
Priority to RU96124048/25A priority Critical patent/RU2123211C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2123211C1 publication Critical patent/RU2123211C1/ru
Publication of RU96124048A publication Critical patent/RU96124048A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

Изобретение применимо в радиохимической промышленности для утилизации жидких отходов, содержащих азотистоводородную кислоту. Для осуществления способа жидкие отходы, содержащие азотистоводородную кислоту в любой концентрации, подвергают электрохимической обработке с использованием в качестве катода титана, в качестве нерастворимого анода оксида металла IV или VII группы Периодической таблицы при токовой нагрузке, верхний предел диапазона величин которой ограничен анодной плотностью тока, соответствующей пределу коррозионной устойчивости анодного материала. Способ обеспечивает полное разрушение азотистоводородной кислоты без химических реагентов, снижение эксплуатационных затрат, независимость процесса от характеристик обрабатываемых жидких отходов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Способ предназначен для утилизации жидких отходов, содержащих азотистоводородную кислоту, и может быть использован на предприятиях радиохимической промышленности, в технологии переработки отработанного ядерного топлива.
Утилизация жидких отходов, образующихся при переработке отработанного ядерного топлива, производится по технологической схеме, включающей стадии концентрирования методом выпарки и перевода концентрированного кубового остатка в твердый продукт методом остекловывания [1].
В экстракционной технологии переработки отработанного ядерного топлива на отдельных стадиях процесса в составе технологических растворов используется гидразин. Одним из продуктов окисления гидразина в результате его радиолиза или окисления азотной кислотой в присутствии технеция является азотистоводородная кислота (далее АВК). Последняя выводится из техпроцесса с жидкими отходами, преимущественно со щелочными (в частности, содовыми) растворами, со стадий отмывки оборотного экстрагента, а также с кислыми регенератными растворами. Утилизация жидких отходов, содержащих АВК, по схеме "выпарка-остекловывание" невозможна ни отдельно, ни совместно с прочими жидкими отходами в связи с тем, что возможны образование взрывоопасных солей азидов отдельных металлов, с одной стороны, и, с другой стороны, отгонка АВК в газовую фазу на стадиях выпарки и остекловывания жидких отходов и дальнейшее ее непредсказуемое поведение. Очевидна целесообразность дополнительной стации разрушения АВК в жидких отходах, ее содержащих, перед утилизацией по принятой схеме.
Известен способ утилизации жидких отходов, содержащих АВК, включающий разрушение АВК, концентрирование жидких отходов методом выпарки и остекловывание, сущность которого заключается в обработке жидких отходов на первой стадии нитритом натрия [2] . Способ реализуем только в кислой среде при стехиометрическом мольном избытке реагента не менее 20%. Способ обеспечивает полное разрушение АВК до газообразных продуктов и безопасную утилизацию жидких отходов на стадиях "выпарка-остекловывание". К недостаткам данного способа можно отнести:
- использование дефицитного и дорогостоящего реагента - нитрита натрия;
- введение солеобразующих компонентов в жидкие отходы, подлежащие утилизации;
- технологический перерасход реагента, обусловленный тем, что колебания концентрации АВК в растворах, подлежащих обработке, могут быть значительными, а подача реагента должна быть количественно унифицирована в расчете на максимальную концентрацию АВК в жидких отходах, перерасход реагента может в два раза превышать требуемое количество;
- способ реализуем только в кислых средах.
В литературе отсутствуют сведения по другим эффективным и технологически приемлемым способам, в связи с чем способ утилизации жидких отходов, включающий разрушение АВК нитритом натрия в кислой среде, концентрирование отходов методом выпарки и их остекловывание, выбран за прототип.
Целями настоящего изобретения являются:
- исключение использования химических реагентов на стадии разрушения АВК при утилизации жидких отходов;
- проведение процесса в широком диапазоне характеристик обрабатываемых жидких отходов;
- снижение эксплуатационных затрат на реализацию процесса.
Требуемый технический результат достигается способом, сущность которого описана ниже.
Сущность заявляемого способа заключается в электрохимической обработке жидких отходов, содержащих азотистоводородную кислоту в любой концентрации, с использованием в качестве катода титана, в качестве нерастворимого анода оксида металла IV или VII групп Периодической таблицы при токовой нагрузке, верхний предел которой ограничен величиной анодной плотности тока, соответствующей пределу коррозионной устойчивости материала анода, и при соотношении рабочих поверхностей катода и анода не менее 1.
Дальнейшая утилизация жидких отходов производится аналогично прототипу.
При утилизации жидких отходов заявляемым способом разрушение АВК происходит за счет следующих процессов:
- анодное окисление до азота;
- катодное восстановление до иона аммония;
- катодное восстановление нитрат-иона (или азотной кислоты) до нитрит-иона (при наличии первого в обрабатываемом растворе) и последующее окисление АВК нитрит-ионом в том случае, если обрабатываемая рабочая среда кислая.
Использование титана в качестве катода обусловлено высоким перенапряжением выделения водорода на данном материале.
Использование оксида металла IV и VII группы в качестве анода обусловлено рядом причин, а именно:
- высокой электрохимической активностью анода применительно к рассматриваемому процессу в щелочных средах в сравнении с обычно практикуемыми для электролиза щелочных сред материалами (например, нержавеющая сталь);
- исключением при обработке HN3-содержащих кислых и слабокислых растворов из использования в качестве анода таких материалов, как платина, палладий, рутений, при этом скорость разрушения АВК сопоставима с вариантом использования в качестве анода платны, как эталона электрохимической анодной активности;
- высокой коррозионной устойчивостью анодного материала.
Верхний предел анодной плотности тока (ia) ограничен коррозионной устойчивостью анодного материала с целью обеспечения максимального ресурса эксплуатации последнего.
Нижний предел анодной плотности тока не ограничивается и определяется требуемой производительностью процесса и характеристиками обрабатываемого раствора.
Указанное соотношение величин рабочих поверхностей катода и анода (Sk/Sa) установлено по следующим причинам:
- не менее 58% массового количества АВК разрушается за счет катодных процессов;
- в щелочных средах массовая доля АВК, разрушаемой за счет катодных процессов, увеличивается до 73%;
- титан, используемый в качестве катода, практически не подтвержден коррозии, то есть ресурс эксплуатации данного электродного материала не ограничен.
Таким образом, развитие катодной поверхности предпочтительнее.
Заявляемый способ реализуем в широком диапазоне рабочих сред: от сильнокислых до щелочных. Максимальная удельная скорость процесса и минимальные удельные энегозатраты на его осуществление достигаются при проведении процесса в нейтральных растворах при величине pH 5,0 - 8,0.
Удельная скорость процесса постоянна во всем интервале заявляемой токовой нагрузки для каждого типа обрабатываемой рабочей среды.
Основные данные по заявляемому способу приведены в таблицах 1, 2. Ниже приведены примеры его осуществления. Геометрические характеристики используемой электродной системы во всех примерах неизменны.
Пример 1.
Состав обрабатываемых жидких отходов: HNO3 - 3 моль/л, АВК ≤ 2,5 г/л. Используемая электродная система: Ti(катод) - MeOx (нерастворимый анод).
Анодная плотность тока - 70 А/м2.
Достигнуто полное разрушение АВ при удельной скорости процесса - 0,9 г АВК/А•ч и энергозатратах - 1,46 кВт• ч/кг АВК.
Пример 2.
Состав обрабатываемых жидких отходов: Na2CO3 - 30 г/л, АВК ≤ 2,5 г/л.
Используемая электродная система и токовая нагрузка те же.
Достигнуто полное разрушение АВК при удельной скорости процесса - 1,3 г АВК/А•ч и удельных энергозатратах - 1,79 кВт • ч/кг АВК.
Пример 3.
Состав обрабатываемых жидких отходов: NaNO3 - 40 г/л (pH ≈ 5 - 8), АВК ≤2,5 г/л.
Используемая электродная система и токовая нагрузка те же.
Достигнуто полное разрушение АВК при удельной скорости процесса - 2,5 г АВК/Ф/А•ч и удельных энергозатратах - 0,76 кВт • ч/кг АВК.
Пример 4.
Состав обрабатываемых жидких отходов: NaNO3 - 40 г/л (pH ≈ 5 - 8), АВК ≤ 5,0 г/л.
Используемая электродная система и токовая нагрузка те же.
Достигнуто полное разрушение АВК при удельной скорости процесса - 3,5 г АВК/А•ч и удельных энергозатратах - 0,6 кВт • ч/кг АВК.
Пример 5.
Состав обрабатываемых жидких отходов: NaNO3 - 40 г/л (pH ≈ 5 - 8), АВК ≤ 5,0 г/л.
Используемая электродная система та же.
Анодная плотность тока - максимальная, допустимая.
Достигнуто полное разрушение АВК при удельной скорости процесса - 2,5 г АВК/А • ч. и удельных энергозатратах - 1,7 кВт • ч/кг АВК.
Таким образом, заявляемый способ обеспечивает в сравнении с прототипом
- полное разрушение АВК без использования солеобразующих химических реагентов;
- снижение удельных эксплуатационных затрат более чем в 60 раз;
- полное разрушение АВК в широком диапазоне характеристик обрабатываемых жидких отходов, при этом максимальная удельная скорость разрушения АВК и минимальные удельные эксплуатационные расходы достигаются в нейтральной среде при величине pH 5,0 - 8,0.
Литература
1. Егоров Н.П., Кудрявцев Е.Г., Никипелов Б.В. и др. Регенерация и локализация радиоактивных отходов ядерного топливного цикла. - Атомная энергия, том 4, вып.4, 1993.
2. Исследование процессов окисления азотистоводородной кислоты применительно к технологии переработки ОЯТ: Отчет/РИАН. -Зильберман Б.Я. и др. Инв.11647 т. - Санкт-Петербург, 1995.

Claims (2)

1. Способ утилизации жидких отходов, содержащих азотистоводородную кислоту, включающий разрушение азотистоводородной кислоты, концентрирование жидких отходов методом выпарки и их остекловывание, отличающийся тем, что разрушение азотистоводородной кислоты в жидких отходах проводят электрохимической обработкой с использованием в качестве катода титана, в качестве нерастворимого анода - оксида металла IV или VII групп периодической таблицы, при токовой нагрузке, верхний предел диапазона величин которой ограничивается анодной плотностью тока, соответствующей пределу коррозионной устойчивости анодного материала.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разрушение азотистоводородной кислоты проводят при соотношении рабочих поверхностей катода к аноду выше единицы.
RU96124048/25A 1996-12-20 1996-12-20 Способ утилизации жидких отходов, содержащих азотистоводородную кислоту RU2123211C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96124048/25A RU2123211C1 (ru) 1996-12-20 1996-12-20 Способ утилизации жидких отходов, содержащих азотистоводородную кислоту

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96124048/25A RU2123211C1 (ru) 1996-12-20 1996-12-20 Способ утилизации жидких отходов, содержащих азотистоводородную кислоту

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2123211C1 true RU2123211C1 (ru) 1998-12-10
RU96124048A RU96124048A (ru) 1999-03-10

Family

ID=20188382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96124048/25A RU2123211C1 (ru) 1996-12-20 1996-12-20 Способ утилизации жидких отходов, содержащих азотистоводородную кислоту

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2123211C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2194320C2 (ru) * 2000-11-28 2002-12-10 Производственное объединение "МАЯК" Способ утилизации жидких отходов, содержащих азиды металлов и азотисто-водородную кислоту
RU2598434C2 (ru) * 2014-05-05 2016-09-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Способ обезвреживания жидких отходов процесса получения органических азидов, содержащих азиды щелочных металлов

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU981209A1 (ru) * 1980-10-20 1982-12-15 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Технолог" Ленинградского Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Технологического Института Им.Ленсовета Способ разложени азида щелочного металла
US4439326A (en) * 1980-12-19 1984-03-27 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh Process for removing ammonium nitrate from aqueous solutions
FR2623322A1 (fr) * 1987-11-14 1989-05-19 Wiederaufarbeitung Von Kernbre Procede et installation pour decomposer electrochimiquement des substances minerales d'une solution residuaire aqueuse radioactive
US4861444A (en) * 1988-09-06 1989-08-29 Schoessow Glen J Process for treating radioactive material to make it safe for disposal
SU1730684A1 (ru) * 1990-01-23 1992-04-30 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Способ очистки водных радиоактивных отходов
GB2250853A (en) * 1990-08-31 1992-06-17 Nikki Kabushiki Kaisha Method of treating nitric acid recovered from spent nuclear fuel reprocessing process.
WO1992018426A1 (en) * 1991-04-12 1992-10-29 Battelle Memorial Institute Aqueous phase removal of nitrogen from nitrogen compounds

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU981209A1 (ru) * 1980-10-20 1982-12-15 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Технолог" Ленинградского Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Технологического Института Им.Ленсовета Способ разложени азида щелочного металла
US4439326A (en) * 1980-12-19 1984-03-27 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh Process for removing ammonium nitrate from aqueous solutions
FR2623322A1 (fr) * 1987-11-14 1989-05-19 Wiederaufarbeitung Von Kernbre Procede et installation pour decomposer electrochimiquement des substances minerales d'une solution residuaire aqueuse radioactive
US4861444A (en) * 1988-09-06 1989-08-29 Schoessow Glen J Process for treating radioactive material to make it safe for disposal
SU1730684A1 (ru) * 1990-01-23 1992-04-30 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Способ очистки водных радиоактивных отходов
GB2250853A (en) * 1990-08-31 1992-06-17 Nikki Kabushiki Kaisha Method of treating nitric acid recovered from spent nuclear fuel reprocessing process.
WO1992018426A1 (en) * 1991-04-12 1992-10-29 Battelle Memorial Institute Aqueous phase removal of nitrogen from nitrogen compounds

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Исследование процессов окисления азотистоводородной кислоты применительно к технологии переработки ОЯТ: Отчет ФИАН - Зильберман Б.Я. и др., Инв. 11647 т. - Санкт-Петербург, 1995. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2194320C2 (ru) * 2000-11-28 2002-12-10 Производственное объединение "МАЯК" Способ утилизации жидких отходов, содержащих азиды металлов и азотисто-водородную кислоту
RU2598434C2 (ru) * 2014-05-05 2016-09-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Способ обезвреживания жидких отходов процесса получения органических азидов, содержащих азиды щелочных металлов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4056482A (en) Method for preparing aqueous, radioactive waste solutions from nuclear plants for solidification
US7713402B2 (en) Method for treating a chemical decontamination solution
US7772451B2 (en) System and method for chemical decontamination of radioactive material
US4537666A (en) Decontamination using electrolysis
EP0032416B1 (en) Descaling process
JPS6331279B2 (ru)
JP2735232B2 (ja) 液体処理方法
US6147274A (en) Method for decontamination of nuclear plant components
JPH07280998A (ja) 遷移金属の汚染除去方法
RU2123211C1 (ru) Способ утилизации жидких отходов, содержащих азотистоводородную кислоту
US5439562A (en) Electrochemical decontamination of radioactive metals by alkaline processing
EP0475635B1 (en) Method for removing cesium from aqueous solutions of high nitric acid concentration
EP0324862B1 (en) Nuclear fuel reprocessing plant
JPH0466187A (ja) 重金属および有機物を含有する廃液の処理方法
CA2236146C (en) Method for decontamination of nuclear plant components
WO1997017146A9 (en) Method for decontamination of nuclear plant components
Mailen et al. Removal of radioiodine from gas streams by electrolytic scrubbing
US5102511A (en) Method of decontaminating radioactive metallic wastes
Childs et al. Electrolytic decontamination of stainless steel using a basic electrolyte
JP2652035B2 (ja) 高腐食性液体中の防食方法
US5435942A (en) Process for treating alkaline wastes for vitrification
RU2250520C2 (ru) Способ очистки жидких радиоактивных отходов
JPH04283700A (ja) 低レベル濃縮廃液の減容方法
Miyamoto et al. Development of wet-oxidation treatment system for filter backwash sludge and ion exchange resins
JPH11202093A (ja) 黒鉛固体廃棄物の処理方法、放射性化物質回収方法並びに黒鉛固体廃棄物の処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041221