JP6477160B2 - Method and apparatus for eluting spent ion exchange resin - Google Patents
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Description
金属イオンを吸着し、酸化鉄を主成分としたクラッド(鉄さび)が混合した使用済みイオン交換樹脂から、金属イオンとクラッドを効率的に除去する溶離方法と装置に関する。本発明は、特に、原子力発電所等にて使用された、放射性物質を吸着すると共に、酸化鉄を主成分とするクラッドを含む使用済みイオン交換樹脂から、放射性物質を効率的に除去する技術として有用である。 The present invention relates to an elution method and apparatus for efficiently removing metal ions and cladding from a used ion exchange resin that adsorbs metal ions and is mixed with cladding (iron rust) containing iron oxide as a main component. In particular, the present invention is a technique for efficiently removing a radioactive substance from a used ion exchange resin containing a clad mainly composed of iron oxide while adsorbing the radioactive substance used in a nuclear power plant or the like. Useful.
原子力発電所において、原子炉水浄化系(CUW)、燃料貯蔵プール水浄化系(FPC)といった直接燃料棒に触れ、放射性物質を含む冷却水系の浄化に使用されたイオン交換樹脂は、放射性物質を多く吸着しているため、高線量率の放射性廃棄物として、発電所内の樹脂タンクに貯留されている。また、原子力発電所では、放射性物質に汚染された一次冷却系の機器や配管、これらを含む系統の金属部材表面から放射性物質を化学洗浄により除去する際にも、イオン交換樹脂が使用されており、その使用済イオン交換樹脂もまた、高線量率の放射性廃棄物として樹脂タンクに貯留している。これらの放射性物質を含む廃棄物は、最終的にセメント等の固化助材と混練して安定化した後に、埋設処分される。 In nuclear power plants, the ion exchange resin used to purify the cooling water system containing radioactive materials by directly touching the fuel rods such as the reactor water purification system (CUW) and the fuel storage pool water purification system (FPC) Because it is adsorbed in large quantities, it is stored in a resin tank inside the power plant as radioactive waste with a high dose rate. At nuclear power plants, ion-exchange resins are also used to remove radioactive substances from primary cooling system equipment and piping contaminated with radioactive substances and the surfaces of metal parts of systems containing them by chemical cleaning. The spent ion exchange resin is also stored in the resin tank as high dose rate radioactive waste. Waste containing these radioactive substances is finally kneaded with a solidification aid such as cement and stabilized, and then buried.
廃イオン交換樹脂を焼却処分できれば放射性廃棄物の大幅な減容化が可能であるが、この場合には、焼却灰に放射性物質が濃縮してしまうため、焼却灰が高線量となってしまう。廃イオン交換樹脂から放射性物質を完全に除去できれば、焼却灰が高線量となることを防ぐことができ、焼却による減容化が可能となるため、廃イオン交換樹脂から放射性物質を除去する技術が種々検討されている。 If the waste ion exchange resin can be disposed of by incineration, the volume of radioactive waste can be significantly reduced. In this case, the radioactive material is concentrated in the incineration ash, so that the incineration ash has a high dose. If the radioactive material can be completely removed from the waste ion exchange resin, it is possible to prevent the incineration ash from becoming a high dose, and the volume can be reduced by incineration. Various studies have been made.
従来、廃イオン交換樹脂から放射性物質を除去する技術として、特許文献1には、廃樹脂を充填した溶離器に硫酸を通液し、イオン状の放射性物質を溶離し、溶離液から拡散透析により放射性物質を分離し、硫酸を循環再利用する技術が開示されている。また、特許文献2には、廃樹脂をシュウ酸水溶液に浸漬させる廃樹脂処理方法が開示されている。
Conventionally, as a technique for removing a radioactive substance from a waste ion exchange resin, Patent Document 1 discloses that sulfuric acid is passed through an elution device filled with a waste resin to elute an ionic radioactive substance, and diffusion dialysis is performed from the eluent. A technique for separating radioactive materials and recycling sulfuric acid is disclosed.
原子炉水浄化系や燃料貯蔵プール水浄化系で使用された高線量の廃樹脂は、放射性物質のイオンを吸着しているとともに、酸化鉄を主成分とするクラッドが混入している。そのクラッドにも放射性物質が含まれるため、廃樹脂から放射性物質を完全に除去するためには、廃樹脂中からクラッドも同時に除去する必要がある。廃樹脂中に含まれるクラッドの化学形態は、主にマグネタイト(Fe3O4)およびヘマタイト(α−Fe2O3)である。 The high-dose waste resin used in the reactor water purification system and the fuel storage pool water purification system adsorbs radioactive material ions and is mixed with clad mainly composed of iron oxide. Since the clad also contains a radioactive substance, it is necessary to remove the clad from the waste resin at the same time in order to completely remove the radioactive substance from the waste resin. The chemical form of the clad contained in the waste resin is mainly magnetite (Fe 3 O 4 ) and hematite (α-Fe 2 O 3 ).
上記特許文献1に記載されるように、加温されていない常温の硫酸を廃樹脂に通液する方法では、難溶解性のヘマタイト(α−Fe2O3)を溶解することが難しく、廃樹脂からクラッドを除去することができないため、放射性物質が残留するという問題がある。
特許文献2では、所定濃度以上のシュウ酸水溶液を用いることで、廃樹脂に吸着された金属イオンを溶離すると共に、溶解除去するとされているが、浸漬処理のみでは、廃樹脂に吸着している金属イオンを平衡濃度以下に溶離除去することはできない。
As described in Patent Document 1, it is difficult to dissolve hardly-soluble hematite (α-Fe 2 O 3 ) in a method in which normal temperature sulfuric acid that has not been heated is passed through a waste resin. Since the clad cannot be removed from the resin, there is a problem that radioactive materials remain.
In
本発明は、廃イオン交換樹脂中に吸着したイオン状の放射性物質等の金属イオンを効率的に極低レベルにまで溶離除去するとともにクラッドを溶解除去する溶離方法及び装置を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide an elution method and apparatus for efficiently eluting and removing metal ions such as ionic radioactive substances adsorbed in a waste ion exchange resin to an extremely low level and dissolving and removing a clad. To do.
本発明者らは、特願2013−221321にて、所定温度に加温された酸を用いることにより、廃イオン交換樹脂中のイオン状放射性物質を効率的に溶離除去すると共に、クラッドをも溶解除去する技術を提案した。本発明者らは、この技術を更に改良すべく鋭意検討を重ねた結果、加温された酸溶離液中で使用済みイオン交換樹脂を撹拌することにより、クラッドの溶解除去と吸着している金属イオンの殆どを溶離させるバッチ処理と、その後、加温していない酸溶離液を使用済みイオン交換樹脂に通液することにより、吸着している金属イオンを極低レベルまで溶離除去する連続通液処理とを、単一の溶離槽で行うことにより、コンパクトな装置で効率良く使用済みイオン交換樹脂から金属イオンおよびクラッドを除去することができることを見出した。 In the Japanese Patent Application No. 2013-221321, the present inventors use an acid heated to a predetermined temperature to efficiently elute and remove ionic radioactive substances in the waste ion exchange resin and dissolve the cladding. A technology to remove was proposed. As a result of intensive studies to further improve this technique, the present inventors stir spent ion exchange resin in a heated acid eluent to dissolve and remove the clad from the adsorbed metal. Batch treatment to elute most of the ions, and then pass the unheated acid eluent through the used ion exchange resin to continuously remove the adsorbed metal ions to a very low level. It has been found that by performing the treatment in a single elution tank, metal ions and cladding can be efficiently removed from the used ion exchange resin with a compact apparatus.
即ち、本発明は以下を要旨とする。 That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] 金属イオンを吸着し、酸化鉄を主成分としたクラッドが混合した粉末状又は粒状の使用済みイオン交換樹脂と、酸溶離液とを溶離槽に充填し、該使用済みイオン交換樹脂および酸溶離液を該溶離槽内で加温しながら撹拌して、該金属イオンを使用済みイオン交換樹脂から溶離させるとともに、該クラッドを溶解させる撹拌工程と、その後、該溶離槽に上向流又は下向流で酸溶離液を通液する通液工程とを有することを特徴とする使用済みイオン交換樹脂の溶離方法。 [1] A powdered or granular used ion exchange resin adsorbed with metal ions and mixed with a clad composed mainly of iron oxide and an acid eluent are filled in an elution tank, and the used ion exchange resin and The acid eluent is stirred while warming in the elution tank to elute the metal ions from the spent ion exchange resin and dissolve the clad, and then the upward flow or A method for elution of a used ion exchange resin, comprising a step of passing an acid eluent in a downward flow.
[2] 前記撹拌工程において、前記酸溶離液が60℃以上になるように加温することを特徴とする[1]に記載の使用済みイオン交換樹脂の溶離方法。 [2] The used ion exchange resin elution method according to [1], wherein the acid eluent is heated to 60 ° C. or higher in the stirring step.
[3] 前記撹拌工程において、前記溶離槽下部からガスを導入して撹拌することを特徴とする[1]又は[2]に記載の使用済みイオン交換樹脂の溶離方法。 [3] The used ion exchange resin elution method according to [1] or [2], wherein in the stirring step, gas is introduced from the lower part of the elution tank and stirred.
[4] 前記酸溶離液が、硫酸および/またはシュウ酸溶液であることを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載の使用済みイオン交換樹脂の溶離方法。 [4] The method for eluting used ion exchange resins according to any one of [1] to [3], wherein the acid eluent is a sulfuric acid and / or oxalic acid solution.
[5] 前記金属イオンがCo−60であることを特徴とする[1]ないし[4]のいずれかに記載の使用済みイオン交換樹脂の溶離方法。 [5] The method for eluting used ion exchange resins according to any one of [1] to [4], wherein the metal ion is Co-60.
[6] 金属イオンを吸着し、酸化鉄を主成分としたクラッドが混合した粉末状又は粒状の使用済みイオン交換樹脂を、酸溶離液と接触させて、該使用済みイオン交換樹脂から該金属イオンを溶離させるとともに、該クラッドを溶解除去する装置であって、該使用済みイオン交換樹脂と酸溶離液が充填される溶離槽と、該溶離槽内に充填された使用済みイオン交換樹脂と酸溶離液とを撹拌する撹拌手段と、該溶離槽内の酸溶離液を加温する加温手段と、該溶離槽に酸溶離液を上向流又は下向流で通液する通液手段とを有し、該使用済みイオン交換樹脂と酸溶離液とを該溶離槽内で加温しながら撹拌した後、該溶離槽に酸溶離液が通液されることを特徴とする使用済みイオン交換樹脂の溶離装置。 [6] A powdered or granular used ion exchange resin adsorbed with metal ions and mixed with a clad composed mainly of iron oxide is brought into contact with an acid eluent to remove the metal ions from the used ion exchange resin. And an elution tank filled with the used ion exchange resin and acid eluent, and the used ion exchange resin and acid elution filled in the elution tank. A stirring means for stirring the liquid, a heating means for heating the acid eluent in the elution tank, and a liquid passing means for passing the acid eluent upward or downward through the elution tank. The used ion exchange resin and the acid eluent are stirred while being heated in the elution tank, and then the acid eluent is passed through the elution tank. Elution device.
[7] 前記加温手段は、前記酸溶離液が60℃以上になるように加温する手段であることを特徴とする[6]に記載の使用済みイオン交換樹脂の溶離装置。 [7] The used ion exchange resin elution apparatus according to [6], wherein the heating means is a means for heating the acid eluent so as to be 60 ° C. or higher.
[8] 前記撹拌手段は、前記溶離槽下部からガスを導入して撹拌する手段であることを特徴とする[6]又は[7]に記載の使用済みイオン交換樹脂の溶離装置。 [8] The used ion exchange resin elution apparatus according to [6] or [7], wherein the stirring means is means for introducing gas from the lower part of the elution tank and stirring the gas.
[9] 前記酸溶離液が、硫酸および/またはシュウ酸溶液であることを特徴とする[6]ないし[8]のいずれかに記載の使用済みイオン交換樹脂の溶離装置。 [9] The used ion exchange resin elution apparatus according to any one of [6] to [8], wherein the acid eluent is a sulfuric acid and / or oxalic acid solution.
[10] 前記金属イオンがCo−60であることを特徴とする[6]ないし[9]のいずれかに記載の使用済みイオン交換樹脂の溶離装置。 [10] The used ion exchange resin elution apparatus according to any one of [6] to [9], wherein the metal ion is Co-60.
本発明では、使用済みイオン交換樹脂を、加温した酸溶離液中で撹拌することにより、使用済みイオン交換樹脂に吸着している金属イオンをH+イオンとイオン交換してその殆どを溶離除去するとともに、使用済みイオン交換樹脂中に混入しているヘマタイト等の酸化鉄を主成分とするクラッドをも効率良く溶解除去することができる。また、上記撹拌工程後に、加温していない酸溶離液を通液する連続通液処理を行うことにより、撹拌工程では除去しきれなかった金属イオンを更に極低レベルまで溶離除去することができる。しかも、上記の撹拌による処理と通液処理とを、単一の溶離槽内で行うため、2つの工程を行うことによる装置の大型化の問題を引き起こすことなく、コンパクトな装置で効率良く処理を行うことができる。 In the present invention, the used ion exchange resin is stirred in a heated acid eluent, so that the metal ions adsorbed on the used ion exchange resin are ion-exchanged with H + ions and most of them are eluted and removed. At the same time, the clad mainly composed of iron oxide such as hematite mixed in the used ion exchange resin can be efficiently dissolved and removed. In addition, by performing a continuous liquid passing treatment in which an acid eluent that has not been heated is passed after the stirring step, metal ions that could not be removed by the stirring step can be further eluted and removed to an extremely low level. . In addition, since the above-described stirring process and liquid passing process are performed in a single elution tank, the process can be efficiently performed with a compact apparatus without causing the problem of upsizing of the apparatus by performing two steps. It can be carried out.
本発明によれば、イオン状の放射性物質を吸着するとともに、酸化鉄を主成分とするクラッド(鉄さび)を含む使用済みイオン交換樹脂から放射性物質を効率的に除去して、放射線量が極低レベルに低減された廃イオン交換樹脂を得ることができ、処理後の廃イオン交換樹脂の焼却処理が可能となる。処理後の廃イオン交換樹脂は、鉄さびが溶解除去されているため、焼却灰中に鉄さびが残留することがないことから、焼却処理で、例えば、焼却処理前の1/100〜1/200程度の容量に低減する大きな減容効果を得ることができる。 According to the present invention, the radioactive substance is efficiently removed from the used ion exchange resin including the clad (iron rust) mainly composed of iron oxide while adsorbing the ionic radioactive substance, and the radiation dose is extremely low. The waste ion exchange resin reduced to the level can be obtained, and the waste ion exchange resin after the treatment can be incinerated. Since the waste ion exchange resin after the treatment has the iron rust dissolved and removed, the iron rust does not remain in the incineration ash. Therefore, in the incineration treatment, for example, about 1/100 to 1/200 before the incineration treatment. A large volume reduction effect can be obtained.
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の使用済みイオン交換樹脂の溶離装置の実施の形態の一例を示す系統図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system diagram showing an example of an embodiment of an elution apparatus for used ion exchange resin of the present invention.
図1において、1は溶離槽であり、使用済みイオン交換樹脂(以下、「廃イオン交換樹脂」と称す場合がある。)10が充填されている。2は、廃イオン交換樹脂10が溶離槽1からの流出するのを防止するための通液性(通気性)の分離板である。3は、溶離槽1内の酸溶離液10を加温するためのヒーターである。4は酸溶離液貯槽であり、この酸溶離液貯槽4内の酸溶離液は、ポンプP及びバルブV1を有する配管11より溶離槽1に供給され、溶離槽1内で廃イオン交換樹脂10の処理に使用された酸溶離液(酸廃液)は、バルブV2を有する配管12より排出される。5は、排出された酸廃液を貯留する酸廃液貯槽である。13は、溶離槽1内の撹拌用空気の導入配管でありバルブV3を有する。14は、排気配管でありバルブV4を有する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an elution tank, which is filled with a used ion exchange resin (hereinafter sometimes referred to as “waste ion exchange resin”) 10.
本発明により廃イオン交換樹脂の処理を行うには、まず、廃イオン交換樹脂10を溶離槽1に充填した後、バルブV1,V4を開、バルブV2,V3を閉、ポンプPを作動させて酸溶離液貯槽4内の酸溶離液の所定量を配管11より溶離槽1に供給する。このとき、酸溶離液は予め加温されたものであってもよく、常温のものであってもよい。その後、ポンプPを停止し、バルブV1を閉とする。次いで、ヒーター3による加温下に、バルブV3を開として溶離槽1の底部から空気を導入し、溶離槽1内の廃イオン交換樹脂10と酸溶離液とをガス撹拌で混合する(撹拌工程)。
In order to treat the waste ion exchange resin according to the present invention, first, after the waste
所定時間、廃イオン交換樹脂10と酸溶離液とを撹拌混合した後、バルブV3,V4を閉として空気の導入を停止すると共にヒーター加温を停止する。その後、バルブV2を開として溶離槽1内の酸溶離液を配管12から酸廃液貯槽5へ排出すると共に、バルブV1を開とし、ポンプPを作動させて配管11より酸溶離液貯槽4内の酸溶離液を溶離槽1に下向流で通液する(通液工程)。所定時間酸溶離液を通液した後、バルブV1,V2を閉としてポンプPを停止して酸溶離液の通液を停止し、廃イオン交換樹脂10の処理を終了する。
After the waste
撹拌工程を行うことで、廃イオン交換樹脂10に吸着している金属イオンの90%以上を溶離除去することができ、また、クラッドも溶解除去することができるが、廃イオン交換樹脂に吸着している金属イオンは、この撹拌工程では酸溶離液の平衡濃度にまでしか除去できない。撹拌工程で、このように、廃イオン交換樹脂10に吸着している金属イオンの大部分を粗取りした後、通液工程を行うことにより、廃イオン交換樹脂10に吸着している金属イオンを極低レベルにまで溶離除去することができる。
By performing the agitation step, 90% or more of the metal ions adsorbed on the waste
<廃イオン交換樹脂>
本発明で処理する廃イオン交換樹脂は、金属イオンを吸着すると共に、酸化鉄を主成分としたクラッド(ここで酸化鉄を主成分とするとは、酸化鉄をクラッド中に50重量%以上含有することを意味する。)が混合した粉末状(平均粒径レーザー回析・散乱法によって求めた粒度分布における積算値50%での粒径が、膨潤状態で、10〜200μm程度)又は粒状(ダイヤイオン イオン交換樹脂・合成吸着剤マニュアル〔1〕改訂4版III章7節(4)「平均径算出法」における平均径が300〜1180μm(50〜14mesh)程度)の使用済みイオン交換樹脂であり、酸溶離液と接触して陽イオンとなって溶離する金属イオンを吸着したものであればよく、カチオン交換樹脂単独であっても、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂であってもよい。本発明は特に、原子力発電所での使用済イオン交換樹脂(原子炉水浄化系(CUW)、燃料貯蔵プール水浄化系(FPC)といった直接燃料棒に触れ、放射性物質を含む冷却水系の浄化に使用されたイオン交換樹脂や、原子力発電所における放射性物質に汚染された一次冷却系の機器や配管、これらを含む系統の金属部材表面から放射性物質を酸溶解した酸廃液から放射性金属イオンを除去するために使用されたイオン交換樹脂)等のコバルト−60(60Co)やニッケル−63(63Ni)等の放射性金属成分を吸着している廃イオン交換樹脂の処理に好適である。CUWやFPCにおいては、主にカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の粉末状の混合樹脂が適用され、通液差圧の上昇を防止するためにセルロースやアクリル素材の繊維状濾過助剤を含むことが多い。繊維状濾過助剤を含む廃イオン交換樹脂は、本発明における酸溶離液の通液工程において、通液差圧が大きくなりにくいため、好適である。なお、廃イオン交換樹脂の放射性物質の吸着量やクラッドの含有量には特に制限はない。
<Waste ion exchange resin>
The waste ion exchange resin to be treated according to the present invention adsorbs metal ions and is a clad containing iron oxide as a main component (herein, iron oxide as a main component contains 50 wt% or more of iron oxide in the clad). ) In the form of a powder (average particle size distribution determined by laser diffraction / scattering method, particle size at an integrated value of 50% is about 10 to 200 μm in the swollen state) or granular (diamond) Ion Ion Exchange Resin / Synthetic Adsorbent Manual [1] Revised 4th edition, Chapter III, Section 7 (4) “Used ion exchange resin with an average diameter of about 300 to 1180 μm (about 50 to 14 mesh)” Any cation exchange resin or anion exchange resin can be used as long as it adsorbs metal ions that elute as cations in contact with an acid eluent. It may be fat. In particular, the present invention touches direct fuel rods such as spent ion exchange resins (reactor water purification system (CUW), fuel storage pool water purification system (FPC)) in nuclear power plants, and purifies cooling water systems containing radioactive substances. Radioactive metal ions are removed from the acid waste solution in which the radioactive material is dissolved in acid from the used ion exchange resin, primary cooling system equipment and piping contaminated with radioactive material in nuclear power plants, and the surface of the metal members of the system including these. is suitable for ion exchange resin) of cobalt -60 (60 Co) and nickel -63 (63 Ni) waste ion exchange resin having adsorbed radioactive metal components such as the processing used to. In CUW and FPC, a powdered mixed resin of a cation exchange resin and an anion exchange resin is mainly applied, and it contains a fibrous filter aid made of cellulose or acrylic material to prevent an increase in the fluid flow differential pressure. Many. A waste ion exchange resin containing a fibrous filter aid is suitable because the pressure difference in the flow rate of the acid eluent in the present invention is less likely to increase. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the adsorption amount of the radioactive substance of a waste ion exchange resin, and content of a clad.
<酸溶離液>
酸溶離液としては、硫酸、塩酸、硝酸といった無機酸や、ギ酸、酢酸、シュウ酸といった有機酸の水溶液を用いることができる。これらの酸は1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよいが、後述の温度の加温下で撹拌する際に揮発しにくく、危険物に該当しない硫酸および/またはシュウ酸を用いることが好ましい。
<Acid eluent>
As the acid eluent, an aqueous solution of an inorganic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid, or an organic acid such as formic acid, acetic acid or oxalic acid can be used. These acids may be used singly or in combination of two or more. However, when stirring under heating at a temperature described later, sulfuric acid and / or Or it is preferable to use oxalic acid.
酸溶離液中の酸濃度は、用いる酸に応じて好適な濃度が存在し、例えば、硫酸濃度は、3〜40重量%が好ましく、5〜30重量%がより好ましい。また、シュウ酸濃度は、0.1〜40重量%が好ましく、1〜20重量%がより好ましい。上記範囲よりも酸濃度が低いと、クラッドの主成分であるヘマタイト(α−Fe2O3)の溶解効率が低下する。即ち、クラッドは、廃イオン交換樹脂に混入または樹脂内に入り込んだ形で存在しており、その主成分が難溶性のヘマタイトであり、低濃度の酸では溶解することは困難である。溶離液中の酸濃度が高いと後述の酸廃液の再生処理における、水素発生量が過多となり、電着効率が低下する。 The acid concentration in the acid eluent has a suitable concentration depending on the acid used. For example, the sulfuric acid concentration is preferably 3 to 40% by weight, more preferably 5 to 30% by weight. The oxalic acid concentration is preferably 0.1 to 40% by weight, more preferably 1 to 20% by weight. When the acid concentration is lower than the above range, the dissolution efficiency of hematite (α-Fe 2 O 3 ), which is the main component of the cladding, is lowered. That is, the clad is present in a form mixed with or entering the waste ion exchange resin, the main component of which is hardly soluble hematite, and it is difficult to dissolve with a low concentration of acid. If the acid concentration in the eluent is high, the amount of hydrogen generated in the regeneration treatment of the acid waste liquid described later becomes excessive, and the electrodeposition efficiency decreases.
<分離板>
原子炉水浄化系や燃料貯蔵プール水浄化系で使用されるイオン交換樹脂は、前述の通り、膨潤状態での平均粒径が10〜200μm程度の粉末状樹脂が用いられることが多く、そのような粉末状樹脂を処理する場合には、通常のイオン交換塔で用いられるようなスリット状の分離板ではイオン交換樹脂の漏洩を止めることは難しい。このため、分離板2としては、プラスチック焼結板などの多孔質プラスチック板を好適に用いることができる。このような分離板2であれば、ガス撹拌における散気板の機能を兼ねることができる。
<Separation plate>
As described above, the ion exchange resin used in the reactor water purification system and the fuel storage pool water purification system is often a powdered resin having an average particle size in the swollen state of about 10 to 200 μm. When processing such a powdery resin, it is difficult to stop leakage of the ion exchange resin with a slit-like separation plate used in a normal ion exchange tower. For this reason, a porous plastic plate such as a plastic sintered plate can be suitably used as the
分離板2は、耐酸性、耐熱性、耐放射線性を兼ね備えている必要があり、その材質としては、耐放射線性のあるフッ素樹脂(ETFEなど)、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂材質が挙げられる。分離板2は、粉末状樹脂の漏洩防止と散気時の過度の差圧上昇を防止する観点から、平均気孔径1〜20μmのものが好ましく、2〜10μmであることがより好ましい。
なお、図1では、通液工程において下向流で通液するため、溶離槽1の下部に分離板2を設けるが、上向流通液を行う場合には、溶離槽1の上部に分離板を設ける。
In FIG. 1, a
<撹拌工程>
撹拌工程に用いる酸溶離液量は、溶離槽1内に充填された廃イオン交換樹脂10の自然沈降容積(廃イオン交換樹脂と溶離液の混合液をメスシリンダーに入れ、12時間放置した時に沈降した廃イオン交換樹脂の容積。廃イオン交換樹脂が、濾過助剤などの異材料を含む場合には、その異材料を含んだ全体の容積。以下、同じ。)の1.5〜20倍量が好ましく、2〜10倍量であることがさらに好ましい。撹拌工程における酸溶離液量が少な過ぎると、金属イオンの溶離、クラッドの溶解を十分に行えない場合があり、多過ぎてもそれに見合う効果は得られず、徒に溶離槽が大型化して好ましくない。
<Stirring step>
The amount of the acid eluent used in the stirring step is the natural sedimentation volume of the waste
本発明において、撹拌工程の撹拌は、ガス導入によるガス撹拌を行うのが好ましい。これは、廃イオン交換樹脂10を酸溶離液と撹拌混合する際の廃イオン交換樹脂10と酸溶離液との混合スラリーの粘度が高いため、機械撹拌ではトラブルが起こりやすいためである。溶離槽1は高線量となるため、メンテナンスを極力減らす必要があるため、この観点からもガス撹拌が好ましい。ガス撹拌のためのガス量は、溶離槽1内で廃イオン交換樹脂10と酸溶離液とを十分に撹拌混合できる程度であればよく、廃イオン交換樹脂10の量や、溶離槽1の大きさ等によっても異なるが、通常、1分当たりのガス量(NL)を廃イオン交換樹脂10の自然沈降容積(L−樹脂)の0.2〜5倍とすることが好ましく、0.5〜2倍とすることがより好ましい。すなわち、0.2〜5NL/(min・L−R)とすることが好ましく、0.5〜2NL/(min・L−R)とすることがさらに好ましい。
In the present invention, the stirring in the stirring step is preferably performed by gas introduction by gas introduction. This is because trouble is likely to occur in mechanical stirring because the viscosity of the mixed slurry of the waste
前述の通り、分離板をプラスチック多孔質板とすることにより、溶離槽内にガスを散気する散気板の機能を兼ねることができる。 As described above, when the separation plate is a plastic porous plate, it can also function as a diffuser plate that diffuses gas into the elution tank.
撹拌工程における加温温度は、溶離槽1内の酸溶離液が60℃以上、特に70〜120℃、とりわけ80〜100℃となるような温度であることが好ましい。この加温温度が低すぎると、クラッドの溶解効率が悪く、高すぎると水の蒸発、酸の揮発が過多となるため、作業上好ましくない。 The heating temperature in the stirring step is preferably such that the acid eluent in the elution tank 1 is 60 ° C. or higher, particularly 70 to 120 ° C., particularly 80 to 100 ° C. If the heating temperature is too low, the cladding dissolution efficiency is poor. If the heating temperature is too high, water evaporation and acid volatilization become excessive, which is not preferable in terms of work.
撹拌工程の処理時間は、0.5〜24hr程度とすることが好ましく、特に2〜12hr程度とすることが好ましい。この処理時間が短過ぎると、金属イオンの溶離、クラッドの溶解を十分に行えない場合があり、長過ぎてもそれに見合う効果は得られず、徒に処理時間が長くなり好ましくない。 The treatment time of the stirring step is preferably about 0.5 to 24 hours, and particularly preferably about 2 to 12 hours. If the treatment time is too short, the metal ions may not be sufficiently eluted and the clad may not be dissolved. If the treatment time is too long, the effect corresponding to the elution cannot be obtained, and the treatment time becomes long.
なお、撹拌工程は、廃イオン交換樹脂を充填した溶離槽に、所定量の酸溶離液を供給して所定の条件で加温下に撹拌した後、一旦、溶離槽内の酸溶離液を排出し、再度所定量の酸溶離液を供給して所定の条件で加温下に撹拌するというように、2回以上行うこともできる。その場合は、1回当たりの酸溶離液量や撹拌時間を前述の好適条件よりも少なくし、複数回の撹拌工程の合計の酸溶離液量及び撹拌時間が前述の好適条件となるようにすることが好ましい。 In the agitation process, a predetermined amount of acid eluent is supplied to an elution tank filled with waste ion exchange resin and stirred under heating under predetermined conditions, and then the acid eluent in the elution tank is once discharged. Then, it may be performed twice or more, such as supplying a predetermined amount of the acid eluent again and stirring under heating under predetermined conditions. In that case, the amount of acid eluent per one time and the stirring time are made smaller than the above-mentioned preferable conditions, and the total amount of acid eluent and the stirring time of a plurality of stirring steps should be the above-mentioned preferable conditions. It is preferable.
<通液工程>
上記撹拌工程後の通液工程において、溶離槽1に通液する酸溶離液は、常温(10〜30℃程度)でよい。このように常温の酸溶離液を通液することにより、後述の酸廃液の再生処理において、カチオン交換膜の劣化を防止することができる。即ち、後述のように、金属イオンのカチオン交換膜透過を利用して廃イオン交換樹脂の溶離処理で排出される酸廃液を再生処理する際、カチオン交換膜に高温の酸廃液を接触させるとカチオン交換膜が熱劣化する問題がある。このため、特願2013−221321では、高温の酸廃液を熱交換器で冷却した後再生処理に供するが、本発明では、通液工程において、常温の酸溶離液を通液し、撹拌工程の高温の酸廃液と通液工程の常温の酸廃液とを酸廃液貯槽5内に貯留することで、酸廃液貯槽5内の酸廃液の温度を、カチオン交換膜が劣化しない50℃以下、好ましくは40℃以下とすることができ、酸廃液冷却のための熱交換器を不要とするか、冷熱負荷を下げることが可能である。
<Liquid passing process>
In the liquid passing step after the stirring step, the acid eluent passed through the elution tank 1 may be at room temperature (about 10 to 30 ° C.). By passing the acid eluent at room temperature in this way, deterioration of the cation exchange membrane can be prevented in the regeneration treatment of the acid waste liquid described later. That is, as will be described later, when the acid waste liquid discharged by the elution treatment of the waste ion exchange resin is regenerated using metal ion permeation through the cation exchange membrane, the cation exchange membrane is brought into contact with a high-temperature acid waste liquid. There is a problem that the exchange membrane is thermally deteriorated. For this reason, in Japanese Patent Application No. 2013-221321, the high-temperature acid waste liquid is cooled by a heat exchanger and then subjected to a regeneration treatment. In the present invention, in the liquid passing process, a normal temperature acid eluent is passed, By storing the high temperature acid waste liquid and the normal temperature acid waste liquid in the flow-through process in the acid waste liquid storage tank 5, the temperature of the acid waste liquid in the acid waste liquid storage tank 5 is 50 ° C. or less, preferably the cation exchange membrane does not deteriorate, preferably The temperature can be set to 40 ° C. or less, and a heat exchanger for cooling the acid waste liquid is not required or the cooling load can be reduced.
通液工程で通液する酸溶離液量及び通液時間は、廃イオン交換樹脂10に吸着している金属イオンを十分に溶離除去できる程度であればよく、特に制限はない。例えば、通液量については、溶離槽1内に充填された廃イオン交換樹脂10の自然沈降容積の5〜20倍量とすることができるが、何ら、この範囲に限定されない。
The amount and time of the acid eluent to be passed in the liquid passing process are not particularly limited as long as the metal ions adsorbed on the waste
酸溶離液の通液SVは、遅すぎると処理効率が悪く、速すぎると溶離効率が悪くなるため、溶離槽1内に充填された廃イオン交換樹脂10の自然沈降容積に対して0.2〜30hr−1とすることが好ましく、1〜10hr−1とすることがより好ましい。
When the acid elution liquid flow SV is too slow, the processing efficiency is poor, and when it is too fast, the elution efficiency is poor. Therefore, the acid elution liquid passage SV is 0.2 with respect to the natural sedimentation volume of the waste
なお、撹拌工程及び通液工程で用いる酸溶離液、特に通液工程で用いる酸溶離液は、溶離除去する金属イオン濃度が20μg/L以下のものであることが、通液により廃イオン交換樹脂に吸着している金属イオンを効率的に溶離除去する上で好ましい。 It should be noted that the acid eluent used in the stirring step and the liquid passing step, particularly the acid eluent used in the liquid passing step, has a metal ion concentration to be eluted and removed of 20 μg / L or less. It is preferable for efficiently eluting and removing the metal ions adsorbed on the metal.
<廃イオン交換樹脂の除染・再生処理>
上記の撹拌工程及び通液工程で得られる、廃イオン交換樹脂に吸着した金属イオンを溶離すると共に廃イオン交換樹脂に混入したクラッドを溶解させてこれらを含有する酸廃液は、陽極と陰極を有する電着槽に導入し、電着槽の陽極と陰極間に通電することにより、酸廃液中の陽イオン状放射性物質とクラッドに由来する鉄イオンを陰極上に電着させて酸廃液から除去し、得られた処理液を酸溶離液として再利用することが好ましい。
<Decontamination / regeneration treatment of waste ion exchange resin>
The acid waste liquid containing the anode and the cathode, which is obtained in the above stirring step and the liquid passing step, elutes the metal ions adsorbed on the waste ion exchange resin and dissolves the clad mixed in the waste ion exchange resin. When introduced into the electrodeposition tank and energized between the anode and cathode of the electrodeposition tank, the cationic radioactive material in the acid waste liquid and the iron ions derived from the cladding are electrodeposited on the cathode and removed from the acid waste liquid. It is preferable to reuse the obtained treatment liquid as an acid eluent.
以下に、本発明に従って放射性廃イオン交換樹脂を除染処理し、除染処理で得られた酸廃液を電着処理により再生して再利用するための装置の一例を、図2を参照して説明する。図2において、図1におけると同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。なお、図2には、バルブV1〜V4は図示を省略した。 Hereinafter, referring to FIG. 2, an example of an apparatus for decontaminating radioactive waste ion exchange resin according to the present invention and regenerating and reusing the acid waste liquid obtained by decontamination treatment by electrodeposition treatment will be described. explain. In FIG. 2, members having the same functions as those in FIG. In FIG. 2, the valves V 1 to V 4 are not shown.
図2の装置は、酸溶離液を貯留する酸溶離液貯槽4と、廃イオン交換樹脂10が充填された充填塔である溶離槽1(この溶離槽1内の下部には分離板2が設けられており、外周にはヒーター3が設けられている。)と、溶離槽1から排出される酸廃液を貯留する酸廃液貯槽5と、酸廃液貯槽5からの酸廃液が導入される電着槽6と、電着槽6に供給される陰極液を貯留する陰極液貯槽7とを備える。電着槽6は、陽極6aを有する陽極室6Aと陰極6bを有する陰極室6Bとがカチオン交換膜8で隔離された構成とされており、酸廃液は陽極室6Aに通液され、陰極液は陰極室6Bに通液される。
The apparatus of FIG. 2 includes an acid eluent storage tank 4 for storing an acid eluent, and an elution tank 1 which is a packed tower filled with a waste ion exchange resin 10 (a
溶離槽1における廃イオン交換樹脂10の除染処理は、前述の撹拌工程と通液工程で行われ、撹拌工程で排出される酸廃液と通液工程で排出される酸廃液とが酸廃液貯槽5内に貯留されている。
The decontamination process of the waste
酸廃液貯槽5内の酸廃液は、ポンプPAにより配管15を経て電着槽6の陽極室6Aに導入され、電着処理された酸廃液は配管16より酸溶離液貯槽4に循環され、酸溶離液として再利用される。
一方、電着槽6の陰極室6Bには、陰極液貯槽7内の陰極液がポンプPBにより配管17を経て導入され、配管18を経て陰極液貯槽7に戻される。
酸溶離液貯槽1には適宜酸が配管19より補給され、陰極液貯槽7には配管20より適宜陰極液が補給される。
Acid waste liquid in the acid waste liquid tank 5 is introduced into the
On the other hand, in the
The acid eluent storage tank 1 is appropriately replenished with acid from the
電着槽6の陽極6aと陰極6bに通電することにより、酸廃液貯槽5から電着槽6の陽極室6Aに導入された酸廃液中の放射性金属イオンやクラッド由来の鉄イオンが、カチオン交換膜8を透過して陰極室6Bに移動して、陰極6b上に電着される。電着槽6で放射性金属イオンや鉄イオンが除去された酸廃液の処理液は、酸溶離液貯槽4に戻され、循環再利用される。
陰極室6B内の陰極液は、ポンプPBにより陰極液貯槽7との間を循環させ、陰極液の減少分を陰極液貯槽7に添加しつつ循環再利用する。
By supplying electricity to the
The catholyte in the
陰極液はpH1〜9、特に2〜8の液であることが好ましい。陰極液のpHが低すぎると、陰極上に電着した金属の再溶解が起こり、電着速度が低下する恐れがある。また、陰極液のpHが高すぎると、金属の水酸化物が液中に懸濁物質として発生しやすくなる。このため陰極液のpHが上記範囲外となる場合には、アルカリや酸により、適宜pH調整を行うのが好ましい。 The catholyte is preferably a liquid having a pH of 1 to 9, particularly 2 to 8. When the pH of the catholyte is too low, re-dissolution of the electrodeposited metal occurs on the cathode, which may reduce the electrodeposition rate. On the other hand, when the pH of the catholyte is too high, metal hydroxide is likely to be generated as a suspended substance in the liquid. For this reason, when the pH of the catholyte is out of the above range, it is preferable to appropriately adjust the pH with an alkali or an acid.
陰極液には、カチオン交換膜を透過した金属イオンと錯体を形成し得る配位子を存在させることが好ましく、このような配位子を存在させるために、金属イオンと錯体を形成する錯化剤を添加することが好ましい。 The catholyte preferably contains a ligand capable of forming a complex with a metal ion that has permeated the cation exchange membrane, and in order to make such a ligand exist, a complex that forms a complex with the metal ion. It is preferable to add an agent.
この錯化剤としては、分子内に2つのカルボキシル基を有するジカルボン酸及びその塩(以下、「ジカルボン酸(塩)」と称す場合がある。)、並びに分子内に3つのカルボキシル基を有するトリカルボン酸及びその塩(以下、「トリカルボン酸(塩)」と称す場合がある。)から選択されるものが好ましい。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して使用してもよい。ジカルボン酸(塩)、トリカルボン酸(塩)は、そのキレート効果で電着中の懸濁物質の発生を抑制し、電着効果の向上に優れた効果を奏する。
これに対して、分子内に1つのカルボキシル基を持つモノカルボン酸では、金属イオンとの結合力が弱く、液中で金属の水酸化物からなる懸濁物質が発生する、陰極に均一に電着しないといった問題が生じる。また、分子内に4つ以上のカルボキシル基を有するカルボン酸を用いると、金属イオンとの結合力が強すぎて、液中に金属が保持され、電着の速度が著しく低下するという問題が生じる。
The complexing agent includes a dicarboxylic acid having two carboxyl groups in the molecule and a salt thereof (hereinafter sometimes referred to as “dicarboxylic acid (salt)”), and a tricarboxylic acid having three carboxyl groups in the molecule. Those selected from acids and salts thereof (hereinafter sometimes referred to as “tricarboxylic acid (salt)”) are preferred. These may use only 1 type and may mix and
In contrast, a monocarboxylic acid having one carboxyl group in the molecule has a weak binding force with metal ions, and a suspended substance composed of a metal hydroxide is generated in the liquid. Problems such as not wearing. Further, when a carboxylic acid having four or more carboxyl groups in the molecule is used, there is a problem that the binding force with metal ions is too strong, the metal is retained in the liquid, and the electrodeposition rate is significantly reduced. .
ジカルボン酸(塩)、トリカルボン酸(塩)としては、下記式(1)で表されるものが、特に、懸濁物質が生じにくく、かつ電着が速やかに進むようになる点で好ましい。下記式(1)で表されるジカルボン酸(塩)やトリカルボン酸(塩)は、分子内のカルボキシル基同士の間に1〜3個の炭素原子が存在するものであり、その形状に由来して、金属イオンとの間に適度な結合力が得られると推測される。 As the dicarboxylic acid (salt) and tricarboxylic acid (salt), those represented by the following formula (1) are particularly preferable in that suspended substances are hardly generated and electrodeposition proceeds rapidly. The dicarboxylic acid (salt) or tricarboxylic acid (salt) represented by the following formula (1) has 1 to 3 carbon atoms between the carboxyl groups in the molecule, and is derived from its shape. Thus, it is estimated that an appropriate binding force can be obtained with the metal ion.
M1OOC−(CHX1)a−(NH)b−(CX2X4)c−CX3X5−COOM2
…(1)
(式(1)中、X1,X2,X3は各々独立にH又はOHを表し、X4,X5は各々独立にH、OH又はCOOM3を表し、M1,M2,M3は各々独立にH、1価のアルカリ金属又はアンモニウムイオンを表し、a,b,cは各々独立に0又は1の整数を表す。ただし、式(1)において、X4とX5は同時にCOOM3となることはない。)
M 1 OOC- (CHX 1) a - (NH) b - (CX 2 X 4) c -CX 3 X 5 -
... (1)
(In the formula (1), X 1 , X 2 and X 3 each independently represent H or OH, X 4 and X 5 each independently represent H, OH or COOM 3 , M 1 , M 2 , M 3 each independently represent H, monovalent alkali metal or ammonium ion, and a, b, and c each independently represent an integer of 0 or 1. However, in Formula (1), X 4 and X 5 are simultaneously COOM 3 will never be reached.)
本発明に好適なジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸(エタン二酸、HOOC−COOH)、マロン酸(プロパン二酸、HOOC−CH2−COOH)、コハク酸(ブタン二酸、HOOC−CH2−CH2−COOH)、グルタル酸(ペンタン二酸、HOOC−CH2−CH2−CH2−COOH)、リンゴ酸(2−ヒドロキシブタン二酸、HOOC−CH2−CH(OH)−COOH)、酒石酸(2,3−ジヒドロキシブタン二酸、HOOC−CH(OH)−CH(OH)−COOH)、イミノ二酢酸(HOOC−CH2−NH−CH2−COOH)などが挙げられるが、マロン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、イミノ二酢酸が特に好ましい。トリカルボン酸としては、クエン酸(HOOC−CH2−COH(COOH)−CH2−COOH)、1,2,3−プロパントリカルボン酸などが挙げられるが、クエン酸が特に好ましい。また、これらのジカルボン酸、トリカルボン酸の塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩やアンモニウム塩が挙げられる。 Suitable dicarboxylic acids in the present invention, for example, oxalic acid (ethanedioic acid, HOOC-COOH), malonic acid (propanedioic acid, HOOC-CH 2 -COOH), succinic acid (butanedioic acid, HOOC-CH 2 -CH 2 -COOH), glutaric acid (pentanedioic acid, HOOC-CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH), malic acid (2-hydroxybutanedioic acid, HOOC-CH 2 -CH (OH ) -COOH) , Tartaric acid (2,3-dihydroxybutanedioic acid, HOOC—CH (OH) —CH (OH) —COOH), iminodiacetic acid (HOOC—CH 2 —NH—CH 2 —COOH), etc. Acid, succinic acid, malic acid, tartaric acid and iminodiacetic acid are particularly preferred. Examples of the tricarboxylic acid include citric acid (HOOC—CH 2 —COH (COOH) —CH 2 —COOH), 1,2,3-propanetricarboxylic acid, and citric acid is particularly preferable. In addition, examples of salts of these dicarboxylic acids and tricarboxylic acids include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts, and ammonium salts.
酸廃液が金属イオンを複数種含む場合、ジカルボン酸(塩)及び/又はトリカルボン酸(塩)と共にアンモニウム塩を共存させることが好ましい。例えば、CoとFeを含む酸廃液を再生処理する場合、アンモニウム塩を添加しない場合には、通常FeよりもCoの方が電着速度が速く、Coの電着層の上にFeの電着層が生成する形となるが、アンモニウム塩を添加することにより、CoとFeの電着速度がほぼ同等となり、CoとFeが合金状に電着するようになる。CoとFeの電着速度が異なり、Co層とFe層に分かれて電着すると、CoとFeの物性の違いにより、電着物の浮きや剥がれが起きやすくなって、継続的な電着処理ができなくなる恐れがある。 When the acid waste liquid contains a plurality of types of metal ions, it is preferable that an ammonium salt coexists with a dicarboxylic acid (salt) and / or a tricarboxylic acid (salt). For example, when an acid waste solution containing Co and Fe is regenerated, if no ammonium salt is added, the electrodeposition rate of Co is usually higher than that of Fe, and the electrodeposition of Fe on the Co electrodeposition layer is performed. A layer is formed, but by adding an ammonium salt, the electrodeposition rates of Co and Fe become substantially equal, and Co and Fe are electrodeposited in an alloy form. When the electrodeposition rates of Co and Fe are different and electrodeposition is performed by separating the Co layer and the Fe layer, the electrodeposition tends to float or peel off due to the difference in the physical properties of Co and Fe, and continuous electrodeposition processing is performed. There is a risk that it will not be possible.
アンモニウム塩としては、液中でアンモニウムイオンを生じるものであればよく、例えば、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム及びクエン酸アンモニウムが好適である。これらのアンモニウム塩は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して使用してもよい。特に、シュウ酸アンモニウム等のジカルボン酸アンモニウムやクエン酸アンモニウム等のトリカルボン酸アンモニウムを用いると、アンモニウム塩と本発明の錯化剤とを兼ねることができ、ジカルボン酸やトリカルボン酸のキレート効果による懸濁物質の発生抑制効果とCoとFeの電着速度を調整できる効果を1剤で得ることが可能である。 Any ammonium salt may be used as long as it produces ammonium ions in the liquid. For example, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium oxalate, and ammonium citrate are preferable. These ammonium salts may be used alone or in combination of two or more. In particular, when ammonium dicarboxylate such as ammonium oxalate or ammonium tricarboxylate such as ammonium citrate is used, the ammonium salt and the complexing agent of the present invention can be used, and suspension due to the chelating effect of dicarboxylic acid or tricarboxylic acid It is possible to obtain the effect of suppressing the generation of substances and the effect of adjusting the electrodeposition rate of Co and Fe with one agent.
陰極液中の前記の錯化剤の濃度については特に制限はないが、陽極室に導入される酸廃液中の金属イオンの合計モル濃度に対して、陰極室に導入される陰極液中の錯化剤のモル濃度が0.1〜50倍、特に0.5〜10倍であることが好ましく、陰極液としては、例えば、前述の錯化剤を0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜5重量%含むpH1〜9、好ましくはpH2〜8の水溶液が用いられる。陰極液中の錯化剤の量が少な過ぎると、錯化剤を用いたことによる懸濁物質抑制の効果を十分に得ることができず、多過ぎるとキレート効果が大きくなり過ぎて電着速度が低下する。
The concentration of the complexing agent in the catholyte is not particularly limited, but the complex in the catholyte introduced into the cathode chamber with respect to the total molar concentration of metal ions in the acid waste solution introduced into the anode chamber. The molar concentration of the agent is preferably 0.1 to 50 times, particularly preferably 0.5 to 10 times. As the catholyte, for example, the above-mentioned complexing agent is 0.01 to 20% by weight, preferably 0 An aqueous solution containing 1 to 5% by weight of pH 1 to 9, preferably
錯化剤は、電着槽の陽極に接触すると酸化分解してしまうが、カチオン交換膜により陽極室と陰極室を隔てることにより、錯化剤が含まれる陰極液が陽極と直接接触することはないため、錯化剤が酸化されて無駄に消費されることはない。そのため、本発明では、陰極液に補充する錯化剤は少ない量でよく、薬品使用量を少なくできる。 The complexing agent is oxidatively decomposed when it comes into contact with the anode of the electrodeposition tank, but the catholyte containing the complexing agent is in direct contact with the anode by separating the anode chamber and the cathode chamber by a cation exchange membrane. Therefore, the complexing agent is not oxidized and consumed wastefully. Therefore, in the present invention, the amount of complexing agent to be replenished in the catholyte may be small, and the amount of chemicals used can be reduced.
また、アンモニウム塩を用いる場合、アンモニウム塩は、陰極液中の濃度が0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜5重量%となる量で用いることが好ましい。アンモニウム塩の濃度が低過ぎるとアンモニウム塩を用いたことによる上記効果を十分に得ることができず、高過ぎると効果の向上がなく、薬品使用量が多くなる。 When an ammonium salt is used, the ammonium salt is preferably used in an amount such that the concentration in the catholyte is 0.01 to 20% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight. If the concentration of the ammonium salt is too low, the above effect due to the use of the ammonium salt cannot be sufficiently obtained, and if it is too high, the effect is not improved and the amount of chemicals used increases.
電着条件(電流値、電流密度、温度等)には特に制限はないが、電流密度については陰極面積に対して5〜600mA/cm2とするのが電着効率の面で好ましい。 The electrodeposition conditions (current value, current density, temperature, etc.) are not particularly limited, but the current density is preferably 5 to 600 mA / cm 2 with respect to the cathode area in terms of electrodeposition efficiency.
図2の装置では、放射性廃イオン交換樹脂に含まれているコバルト−60やニッケル−63のように、溶解することにより金属カチオンとなるものを陰極に電着させることにより、放射性物質を高濃縮することができる。一方で、放射線量が極低レベルに低減された廃イオン交換樹脂を得ることができ、処理後の廃イオン交換樹脂は焼却処理が可能となる。そして、廃イオン交換樹脂を焼却して焼却灰とすることにより1/100〜1/200の容量に廃棄物量を低減することができる。 In the apparatus of FIG. 2, the radioactive substance is highly concentrated by electrodepositing what becomes a metal cation upon dissolution, such as cobalt-60 and nickel-63 contained in the radioactive waste ion exchange resin. can do. On the other hand, it is possible to obtain a waste ion exchange resin whose radiation dose is reduced to an extremely low level, and the treated waste ion exchange resin can be incinerated. Then, the amount of waste can be reduced to a capacity of 1/100 to 1/200 by incinerating the waste ion exchange resin into incineration ash.
図2の装置では、電着槽6は閉鎖系となっているが、陰極から水素ガスが発生するため、上部を開放した開放系とするのが好ましい。また、金属が電着した陰極を交換する際にも、電着槽の上部が開放されていた方が交換が容易となる。また、電着槽6において、酸廃液と陰極液とはカチオン交換膜8を介して逆方向に通液されてもよい。
In the apparatus of FIG. 2, the
図3は、放射性廃イオン交換樹脂の除染・再生処理装置の別の実施の形態の一例を示す系統図である。
図2の除染・再生処理装置は、金属イオンのカチオン交換膜の透過と、金属イオンの電着を電着槽6の1槽で行うものであるが、図3の除染・再生処理装置は、電気透析槽50と電着槽60とを別々に設け、金属イオンのカチオン交換膜の透過を電気透析槽50で行い、金属イオンの電着を電着槽60で行い、更に、複数枚のカチオン交換膜を電気透析槽50に設けて、処理効率を向上させたものである。また、図3の除染・再生処理装置では、酸溶離液貯槽として、第1酸溶離液貯槽30Aと第2酸溶離液貯槽30Bとを設け、2つの酸溶離液貯槽で、酸溶離液貯槽と酸廃液貯槽との機能を交互に担うようにして連続処理を行うものである。
図3において、図1におけると同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
FIG. 3 is a system diagram showing an example of another embodiment of a decontamination / regeneration treatment apparatus for radioactive waste ion exchange resin.
The decontamination / regeneration treatment apparatus of FIG. 2 performs the permeation of the cation exchange membrane of metal ions and the electrodeposition of metal ions in one tank of the
In FIG. 3, members having the same functions as those in FIG.
溶離槽1における廃イオン交換樹脂10の除染処理は、前述の撹拌工程と通液工程で行われるが、以下のように、第1酸溶離液貯槽30Aと第2酸溶離液貯槽30Bとを交互に切り換えて処理を継続する。
The decontamination treatment of the waste
まず、第1酸溶離液貯槽30Aに酸溶離液を充填する(第2酸溶離液貯槽30Bは空)。次いで、バルブV15を開として、ポンプPを作動させ、撹拌工程に必要な量だけの酸溶離液を第1酸溶離液貯槽30Aから配管21,11A,11を経て溶離槽1に供給する。溶離槽1に所定量の酸溶離液を供給した後、ポンプPを停止し、バルブV15を閉として、配管13より空気を導入すると共にヒーター3で加温を行って、前述の撹拌工程を行う。撹拌工程終了後、バルブV11,V15を開として、ポンプPを作動させ、溶離槽1から酸廃液を配管12,12Bを経て第2酸溶離液貯槽30Bに排出すると共に、第1酸溶離液貯槽30A内の酸溶離液を溶離槽1に通液して通液工程を行う。第1酸溶離液貯槽30A内の酸溶離液のほぼ全量が排出されたら通液工程を終了する。ただし、ポンプPがエア噛みしないように、第1酸溶離液貯槽30Aには少量の酸溶離液を残す。
First, the acid eluent is filled into the first
上気の通液工程後、バルブV18,V14を開、ポンプPAを作動させて(ポンプP2,P3も作動させると共に、電気透析槽50及び電着槽60に通電する。)、第1酸溶離液貯槽30A内の酸廃液を配管22,25,L1を経て電気透析槽50に送給し、電気透析槽50における電気透析で金属イオンが除去された液を配管L2,26を経て第2酸溶離液貯槽30Bに戻す。この工程は、上記の通液工程が終了してから開始してもよいが、第1酸溶離液貯槽30A内の酸溶離液による通液工程で、第2酸溶離液貯槽30Bに酸溶離液が溜まってきたら、第1酸溶離液貯槽30A内の酸溶離液が無くなる前に、上記の通液工程と並行させて行ってもよい。
After passing liquid step of upper respiratory, the valve V 18, V 14 open, the pump P A is operated (together with the
所定時間、第2酸溶離液貯槽30B内の酸廃液の再生処理を行った後、電気透析槽50及び電着槽60の通電を停止し、バルブV18,V14を閉、ポンプPA,P2,P3を停止し、第2酸溶離液貯槽30B内の液の再生処理を終了する。再生時間は、酸廃液を酸溶離液として再利用可能な程度に液中の金属イオン濃度が低下(前述の通り、この金属イオン濃度は20μg/L以下である。)するまでの時間に設定する。
なお、電着槽60では、陰極62Aに金属が電着しているが、電着槽60の通電停止時に陰極室62に電着液が充填されていると、電着物が溶解してしまうため、電着槽60(少なくとも電着槽60の陰極室62)から液抜きしてから通電を停止するのが好ましい。
After the acid waste solution in the second acid
In the
また、前述の通液工程終了後は、溶離槽1内の除染処理済のイオン交換樹脂を取り出して、未処理の廃イオン交換樹脂を充填する。ただし、溶離槽1内のイオン交換樹脂が十分に除染されていない場合は、イオン交換樹脂の入れ替えを行うことなく、次の第2酸溶離液貯槽30B内の酸溶離液による除染処理を行ってもよい。
Moreover, after completion | finish of the above-mentioned liquid passing process, the deionized ion exchange resin in the elution tank 1 is taken out, and an untreated waste ion exchange resin is filled. However, when the ion exchange resin in the elution tank 1 is not sufficiently decontaminated, the decontamination process using the acid eluent in the second acid
その後、第2酸溶離液貯槽30B内の再生済の酸溶離液を溶離槽1に送給して上記と同様に撹拌工程と通液工程を行い、溶離槽1の流出液は第1酸溶離液貯槽30Aに送給し、第1酸溶離液貯槽30A内の酸廃液を電着処理で再生する。
即ち、バルブV17を開として、ポンプPを作動させ、撹拌工程に必要な量だけの酸溶離液を第2酸溶離液貯槽30Bから配管22,11B,11を経て溶離槽1に供給する。溶離槽1に所定量の酸溶離液を供給した後、ポンプPを停止し、バルブV17を閉として、配管13より空気を導入すると共にヒーター3で加温を行って撹拌工程を行う。撹拌工程終了後、バルブV12,V17を開として、ポンプPを作動させ、溶離槽1から酸廃液を配管12,12Aを経て第1酸溶離液貯槽30Aに排出すると共に、第2酸溶離液貯槽30B内の酸溶離液を溶離槽1に通液して通液工程を行う。第2酸溶離液貯槽30B内の酸溶離液のほぼ全量が排出されたら通液工程を終了する。ただし、ポンプPがエア噛みしないように、第2酸溶離液貯槽30Bには少量の酸溶離液を残す。
Thereafter, the regenerated acid eluent in the second acid
That is, the valve V 17 is opened, the pump P is operated, and an amount of the acid eluent necessary for the stirring process is supplied from the second acid
上気の通液工程後、バルブV16,V13を開、ポンプPAを作動させて(ポンプP2,P3も作動させると共に、電気透析槽50及び電着槽60に通電する。)、第1酸溶離液貯槽30A内の酸廃液を配管21,23,L1を経て電気透析槽50に送給し、電気透析槽50における電気透析で金属イオンが除去された液を配管L2,24を経て第1酸溶離液貯槽30Aに戻す。この工程は、上記の通液工程が終了してから開始してもよいが、第2酸溶離液貯槽30B内の酸溶離液による通液工程で、第1酸溶離液貯槽30Aに酸溶離液が溜まってきたら、第2酸溶離液貯槽30B内の酸溶離液が無くなる前に、上記の通液工程と並行させて行ってもよい。
After passing liquid step of upper respiratory, the valve V 16, V 13 open, the pump P A is operated (together with the
所定時間、第1酸溶離液貯槽30A内の酸廃液の再生処理を行った後、電気透析槽50及び電着槽60の通電を停止し、バルブV16,V13を閉、ポンプPA,P2,P3を停止し、第2酸溶離液貯槽30B内の液の再生処理を終了する。
After the acid waste solution in the first acid
なお、第1酸溶離液貯槽30A又は第2酸溶離液貯槽30B内の酸溶離液による通液工程の終了時には、各酸溶離液貯槽中の溶離液と溶離槽1内の溶離液を空気などのガスで押し出して、酸廃液の全量を第2酸溶離液貯槽30B又は第1酸溶離液貯槽30Aに送液するようにしてもよい。そうすることで、除染済のイオン交換樹脂の交換の際に、樹脂排出に伴う酸溶離液の消費量を最小化できる。
At the end of the liquid passing step using the acid eluent in the first
40は、電気透析槽50に送給される酸廃液を冷却するための熱交換器であるが、本発明においては、加温された酸溶離液による撹拌工程後に常温の酸溶離液を通液する通液工程を行うことにより、酸廃液液温を下げることができるため、この熱交換器は必ずしも必要とされない。
40 is a heat exchanger for cooling the acid waste liquid fed to the
次に、電気透析槽50について説明する。電気透析槽50は、陽極51Aと陰極52Aとの間にバイポーラ膜BPとカチオン交換膜CMとが交互に配置されている。
陽極51Aに対峙してバイポーラ膜(第1のバイポーラ膜)BPが配置され、陽極51Aと第1のバイポーラ膜BPとの間が陽極室51とされている。
陰極52Aに対峙してバイポーラ膜BP(第2のバイポーラ膜)BPが配置され、陰極52Aと第2のバイポーラ膜BPとの間が陰極室52とされている。
Next, the
A bipolar film (first bipolar film) BP is disposed to face the
A bipolar film BP (second bipolar film) BP is disposed opposite the
陽極室51を区画形成する第1のバイポーラ膜BPと陰極室52を区画形成する第2のバイポーラ膜BPとの間には、所定の間隔をおいて複数枚(図3では3枚)のカチオン交換膜CMが配置され、カチオン交換膜CM同士の間に更に間隔をおいてバイポーラ膜(第3のバイポーラ膜)BPが配置されることにより、各々通液室が形成されている。
A plurality of (three in FIG. 3) cations are provided at predetermined intervals between the first bipolar film BP that partitions the
カチオン交換膜CMの陽極51A側の室は、酸廃液が通液される脱イオン室53であり、カチオン交換膜CMの陰極52A側の室は、電着液が通液される濃縮室54である。
The chamber on the
バイポーラ膜BPとは、カチオン交換膜層とアニオン交換膜層が張り合わされた構造を持つイオン交換膜であり、陽極51A側にアニオン交換膜層を、陰極52A側にカチオン交換膜層を向けて配置される。バイポーラ膜BPは、電圧を印加しても、カチオンやアニオンを透過せず、バイポーラ膜BP内で水が水素イオンと水酸化物イオンに解離することにより通電される。
The bipolar membrane BP is an ion exchange membrane having a structure in which a cation exchange membrane layer and an anion exchange membrane layer are laminated, and the anion exchange membrane layer is disposed on the
このため、図3の電気透析槽50では、陽極51Aと陰極52Aの間に電圧を印加することにより、脱イオン室53を流通する酸廃液中の金属イオンが、カチオン交換膜CMを透過して、濃縮室54を流通する電着液中に移動する。これにより、酸廃液中の金属イオンが除去される。酸廃液中の酸基アニオン(例えば硫酸イオンおよび硫酸水素イオン)は陽極51A側に電気的に引かれるが、バイポーラ膜BPは酸イオンを透過させないことから、酸廃液中に留まるため、電気透析処理後の液は酸溶離液として再利用可能となる。
For this reason, in the
図3では、配管L1,L1A,L1Bと配管L1Cを経て電気透析槽50の脱イオン室53に導入された酸廃液が、電気透析槽50における電気透析で金属イオンが除去された後、配管L2A,L2B,L2Cと配管L2を経て第1酸溶離液貯槽30A又は第2酸溶離液貯槽30Bへ返送され、再利用される。
In FIG. 3, the acid waste liquid introduced into the
一方、電着液は、電着液貯槽80から、ポンプP1により、配管L3と配管L3A,L3B,L3Cを経て電気透析槽50の濃縮室54に導入される。電気透析槽50における電気透析で、脱イオン室53からカチオン交換膜CMを透過して濃縮室54に移動した金属イオンを含む電着液は配管L4A,L4B,L4Cと配管L4を経て電着液貯槽80に戻される。この電着液貯槽80内の電着液は、後述の通り、電着槽60で金属イオンが除去されるため、電気透析槽50には、この金属イオンが除去された電着液が送給される。
電着液としては、前述の図2における陰極液と同様のものが用いられる。
On the other hand, the electrodeposition liquid from the electrodeposition
As the electrodeposition liquid, the same one as the catholyte in FIG. 2 described above is used.
電気透析槽50の陽極室51及び陰極室52には、電解質を含む電極液が循環流通される。電解質としては、陽極51Aでの酸化や陰極52Aでの還元、陰極52Aでの析出が起こらないものを選定する必要があり、硫酸もしくは硫酸のアルカリ金属塩が好適である。
An electrode solution containing an electrolyte is circulated in the
図3では、電着槽60の陽極液と共通の電着液貯槽70を設け、電着液貯槽70内の電極液をポンプP2により配管L5を経て電気透析槽50の陽極室51に導入した後、配管L6を経て陰極室52に導入し、配管L7を経て電着液貯槽70に戻す循環系路と、電着液貯槽70内の電極液をポンプP3により配管L8を経て電着槽60の陽極室61に導入し、配管L9を経て電着液貯槽70に戻す循環系路とを形成しているが、何らこの態様に限定されるものではなく、各電極室毎に電極液貯槽を設けてもよい。
In Figure 3, electrodeposition tank common electrodeposition
図3の電気透析槽50では、カチオン交換膜CMを3枚設け、脱イオン室53を3室形成しているが、カチオン交換膜CMの枚数は、何ら3枚に限定されず、2枚でも4枚以上でもよい。電気透析槽のカチオン交換膜の枚数を増やすほど、カチオン交換膜面積が大きくなると共に金属イオンの移動距離が短くなって、金属イオンの透過速度は速くなるが、過度に枚数を増やすと、電気透析槽全体の抵抗が大きくなり、消費電力が上昇するとともに、電気透析槽内の温度上昇が起こる。電気透析槽の温度が40℃以上となるとイオン交換膜、特にバイポーラ膜BPが劣化するおそれがあるため、電気透析槽の温度が上昇傾向にある場合は、電気透析槽内の温度が40℃以上にならないように、必要に応じて酸廃液、電着液又は電極液を冷却することが好ましい。
In the
また、図3では、脱イオン室53の酸廃液と濃縮室54の電着液を同方向に通液させているが、これらは互いに反対方向に通液させてもよい。また、陽極室51及び陰極室52の電極液の通液方向についても特に制限はない。
In FIG. 3, the acid waste liquid in the
なお、電気透析槽50のカチオン交換膜CMとバイポーラ膜BPとの間には、膜のたわみ等で膜同士が密着して流路が塞がらないように、適当なスペーサを設けるのが好ましい。スペーサの形状は、流路が確保されるものであれば特に限定されず、網状、ハニカム状、ボール状等どのようなものでも採用可能である。スペーサの材質は、通液する液の性状に応じて選定することが好ましく、前述の酸廃液を処理する場合は、耐酸性のあるものを選定する。
In addition, it is preferable to provide an appropriate spacer between the cation exchange membrane CM and the bipolar membrane BP of the
次に、電着槽60について説明する。
電着槽としては、図3に示すように、陽極61Aが配置された陽極室61と陰極62Aが配置された陰極室62とがカチオン交換膜CMで区画された2室型の電着槽60を使用するのが好適である。電気透析槽50から電着液貯槽80に送られた金属イオンを含んだ電着液は、ポンプP4により配管L10を経て電着槽60の陰極室62に導入される。電着槽60の陽極61Aと陰極62A間に電圧を印加することにより、電着液内の金属イオンは陰極62A上に金属として析出し、電着固定化される。
Next, the
As the electrodeposition tank, as shown in FIG. 3, a two-
電着槽60の陽極液は電気透析槽50と同様に、陽極61Aでの酸化が起こらない電解質溶液を用いる。図3では、電着槽60の陽極液と、電気透析槽50の電極液を共通化しているが、これらは別々としてもよい。
As in the
電気透析槽50と同様、陽極室61の陽極液の通液方向と、陰極室62の電着液の通液方向とは、図3のように同方向であってもよく、反対方向であってもよい。
As in the
電気透析槽50において、カチオン交換膜同士の間に配置するイオン交換膜については、金属イオンを透過させず(金属イオンが透過する膜を使用すると、カチオン交換膜を透過して電着液に移行した金属イオンが、その膜を透過して酸廃液中に戻ってしまう)、かつ酸基アニオンも透過させない(酸基アニオンが透過する膜を使用すると、酸基アニオンがその膜を透過して、電着液又は陽極室の電極液に移行してしまい、酸廃液を酸液として再利用できなくなってしまう)ことが条件である。このような点から、バイポーラ膜に限らず、水素選択型カチオン交換膜を用いることもできる。水素選択透過型カチオン交換膜は、水素イオンの輸率(水素イオンの移動が電流に寄与する割合)が高いカチオン交換膜であり、上記の要求特性を満たすものである。水素選択透過型カチオン交換膜としては、市販品としてAGCエンジニアリング社のセレミオンCMFなどを採用することができる。
In the
図3に示すように、電気透析槽と電着槽とを分けて設けることにより、電気透析槽における金属イオンの透析速度と、電着槽における金属イオンの電着速度のそれぞれが最適となるように電流密度等の条件を設定することができる。
金属イオンの透析を行う電気透析槽の電流密度は、バイポーラ膜を用いた場合であっても水素選択透過型カチオン交換膜を用いた場合であっても、陰極面積に対して、10〜400mA/cm2であることが好ましく、20〜200mA/cm2であることがより好ましい。
また、電着槽の電流密度は、陰極面積に対して、5〜200mA/cm2であることが好ましく、10〜150mA/cm2であることがより好ましい。
As shown in FIG. 3, by separately providing the electrodialysis tank and the electrodeposition tank, the metal ion dialysis speed in the electrodialysis tank and the metal ion electrodeposition speed in the electrodeposition tank are optimized. It is possible to set conditions such as current density.
The current density of the electrodialysis tank that performs dialysis of metal ions is 10 to 400 mA / mm with respect to the cathode area, regardless of whether a bipolar membrane or a hydrogen selective permeation cation exchange membrane is used. it is preferably cm 2, and more preferably 20~200mA / cm 2.
Moreover, it is preferable that it is 5-200 mA / cm < 2 > with respect to a cathode area, and, as for the current density of an electrodeposition tank, it is more preferable that it is 10-150 mA / cm < 2 >.
また、図3のように、電気透析槽と電着槽とを分けて設けることにより、電着槽の構成が簡易なものとなり、電着により金属が析出して付着した陰極を交換する際に、複雑な構成部材に作業が阻害されることなく、容易に交換作業を行うことができる。 In addition, as shown in FIG. 3, the electrodialysis tank and the electrodeposition tank are separately provided, so that the structure of the electrodeposition tank is simplified, and when the cathode deposited and deposited by the electrodeposition is replaced. Therefore, the replacement work can be easily performed without being hindered by complicated constituent members.
以下に実施例に代わる実験例を挙げて本発明をより具体的に説明する。なお、以下において60Co放射線量はGe半導体検出器により測定した。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples instead of the examples. In the following, 60 Co radiation dose was measured with a Ge semiconductor detector.
[実験例1]
<模擬試料の調製>
以下の材料を混合して、使用済60Co吸着イオン交換樹脂を模擬した試料を調製した。
<模擬試料>
繊維状濾過助剤:38g
60Co吸着粉末状カチオン交換樹脂(平均粒径50μm):69g
粉末状アニオン交換樹脂(平均粒径48μm):50g
クラッド(平均粒径1μm、ヘマタイト/マグネタイト(重量比)=7/3):4.8g
[Experimental Example 1]
<Preparation of simulated sample>
The following materials were mixed to prepare a sample simulating a used 60 Co adsorption ion exchange resin.
<Simulation sample>
Fibrous filter aid: 38 g
60 Co adsorption powdery cation exchange resin (
Powdered anion exchange resin (average particle size 48 μm): 50 g
Cladding (average particle size 1 μm, hematite / magnetite (weight ratio) = 7/3): 4.8 g
この模擬試料5gについて、60Co放射線量を測定したところ100cpsであった。 With respect to 5 g of this simulated sample, the 60 Co radiation dose was measured and found to be 100 cps.
<撹拌工程>
模擬試料5gを90℃に加温した5重量%硫酸水溶液400mL(模擬試料の27容量倍)中で8hr撹拌することにより、クラッドを溶解させると共に、60Coを溶離させた。この撹拌処理後、模擬試料の放射能を測定したところ、5cpsであった。
<Stirring step>
By stirring 8 g of a simulated sample 5 g in 400 mL of 5 wt% sulfuric acid aqueous solution heated to 90 ° C. (27 vol times of the simulated sample), the clad was dissolved and 60 Co was eluted. After the stirring treatment, the radioactivity of the simulated sample was measured and found to be 5 cps.
<通液工程>
次いで、上記撹拌処理後の模擬試料を直径26mmの小型カラムに充填し、常温(25℃)の5重量%硫酸水溶液200mLを1mL/min(SV=4hr−1)で通液した。
この通液処理後の模擬試料の60Co放射線量を測定したところ、0.03cpsであった。
<Liquid passing process>
Next, the simulated sample after the stirring treatment was packed in a small column having a diameter of 26 mm, and 200 mL of a 5 wt% sulfuric acid aqueous solution at room temperature (25 ° C.) was passed through at 1 mL / min (SV = 4 hr −1 ).
The 60 Co radiation dose of the simulated sample after the liquid passing treatment was measured and found to be 0.03 cps.
<結果>
上記の結果を表1にまとめて示す。除染ファクター(DF)は、処理後の60Co放射線量で、処理前(模擬試料)の60Co放射線量を除した値である。
<Result>
The results are summarized in Table 1. Decontamination factor (DF) is a 60 Co radiation amount after treatment is a value obtained by dividing the 60 Co radiation dose pretreatment (mock sample).
<考察>
以上の結果から、撹拌工程のみでは、模擬試料中の60Coは平衡状態に達し、平衡吸着量以下に低減することはできないが、その後、通液工程を経ることで、60Coが高度に除去され、高い除染ファクター(DF)を達成することができることが分かる。
<Discussion>
From the above results, 60 Co in the simulated sample reaches an equilibrium state only by the stirring process and cannot be reduced below the equilibrium adsorption amount, but then 60 Co is highly removed by passing through the liquid passing process. It can be seen that a high decontamination factor (DF) can be achieved.
1 溶離槽
2 分離板
3 ヒーター
4 酸溶離液貯槽
5 酸廃液貯槽
6 電着槽
6A 陽極室
6a 陽極
6B 陰極室
6b 陰極
7 陰極液貯槽
8 カチオン交換膜
10 廃イオン交換樹脂
50 電気透析槽
51 陽極室
51A 陽極
52 陰極室
52A 陰極
53 脱イオン室
54 濃縮室
60 電着槽
61 陽極室
61A 陽極
62 陰極室
62A 陰極
70 電極液貯槽
80 電着液貯槽
CM カチオン交換膜
BP バイポーラ膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記溶離槽の下部に、前記使用済みイオン交換樹脂の漏洩を防止すると共にガス撹拌における散気板の機能を兼ねる通液かつ通気性の分離板を設け、
前記撹拌工程において、該溶離槽下部からガスを導入して撹拌することを特徴とする使用済みイオン交換樹脂の溶離方法。 A powder or granular used ion exchange resin adsorbing metal ions and mixed with a clad composed mainly of iron oxide and an acid eluent are filled in an elution tank, and the used ion exchange resin and acid eluent are filled. It is stirred while warming it eluant tank, together with eluting the metal ions from the spent ion-exchange resin, and stirred step of dissolving the cladding and subsequently acid eluent under countercurrent to the elution vessel A method for elution of a used ion exchange resin having a liquid passing step of passing the liquid ,
In the lower part of the elution tank, there is provided a liquid-permeable and breathable separation plate that prevents leakage of the used ion exchange resin and also serves as a diffuser plate in gas stirring,
In the stirring step, a gas is introduced from the lower part of the elution tank and stirred, and the used ion exchange resin is eluted.
該使用済みイオン交換樹脂と酸溶離液が充填される溶離槽と、
該溶離槽内に充填された使用済みイオン交換樹脂と酸溶離液とを撹拌する撹拌手段と、
該溶離槽内の酸溶離液を加温する加温手段と、
該溶離槽に酸溶離液を下向流で通液する通液手段とを有し、
該使用済みイオン交換樹脂と酸溶離液とを該溶離槽内で加温しながら撹拌した後、該溶離槽に酸溶離液が通液される使用済みイオン交換樹脂の溶離装置であって、
前記溶離槽の下部に、前記使用済みイオン交換樹脂の漏洩を防止すると共にガス撹拌における散気板の機能を兼ねる通液かつ通気性の分離板が設けられており、
前記撹拌手段は、前記溶離槽下部からガスを導入して撹拌する手段であることを特徴とする使用済みイオン交換樹脂の溶離装置。 A powdered or granular used ion exchange resin adsorbing metal ions and mixed with a clad composed mainly of iron oxide is brought into contact with an acid eluent to elute the metal ions from the used ion exchange resin. And an apparatus for dissolving and removing the clad,
An elution tank filled with the used ion exchange resin and an acid eluent;
A stirring means for stirring the used ion exchange resin and the acid eluent filled in the elution tank;
Heating means for heating the acid eluent in the elution tank;
The acid eluent eluant tank and a liquid passage means for passing fluid under countercurrent,
After stirring while warming it the spent ion exchange resin and acid eluent and the eluant vessel, acid eluate into the elution chamber is an elution apparatus of the used ion exchange resin liquid passage,
At the bottom of the elution tank, there is provided a liquid-permeable and breathable separation plate that prevents leakage of the used ion exchange resin and also serves as a diffuser plate in gas stirring,
The used ion exchange resin elution apparatus , wherein the stirring means is means for introducing gas from the lower part of the elution tank and stirring the gas .
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