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JPS6364759B2 - - Google Patents
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JPS6364759B2 - - Google Patents

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JPS6364759B2
JPS6364759B2 JP56206019A JP20601981A JPS6364759B2 JP S6364759 B2 JPS6364759 B2 JP S6364759B2 JP 56206019 A JP56206019 A JP 56206019A JP 20601981 A JP20601981 A JP 20601981A JP S6364759 B2 JPS6364759 B2 JP S6364759B2
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  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、HNO3を陰極で還元する状態にある
電解電流を使用して硝酸溶液の酸含有量を減少さ
せる方法およびこの方法を実施するための装置に
関する。 使用済み核燃料及び/又は燃料親物質の再処理
分野でまた放射性廃棄物の処理分野で、放射性廃
棄物水溶液中の硝酸濃度を減少させる化学的及び
電気化学的方法は公知である。例えば中レベル放
射性廃棄物水溶液(MAW)を電流で脱硝するこ
とは提案されている(M.Heilgeistその他の論文、
“Reduktion des mittelaktiven Abfalles durch
salzfreie Verfahrensschritte”Kernforschungs
zentrum Karlsruhe GmbH社報、第2940号
(1980年3月)、”Sammlung der Vortra¨ge
anla¨sslich des3、Statusberichtes des
Projektes Wiederaufardeitung und
Abfallbehandlung am8、11、1979”第216〜234
頁)。この場合硝酸は電解室内の陰極で電子を吸
収して窒素化合物に移行する。この窒素化合物内
の窒素原子は低い原子価を有する。次表は可能な
生成物を示すものである。
【表】 表中の生成物がいかにしてまたいかなる量で生
じるかは、陰極の電位、電極材料、場合により存
在する触媒、電解液濃度及び室構造に依存する。
陰極材料としては硝酸を還元する電気化学的適性
によりまた低い腐食度によりチタン及び黒鉛が適
している。黒鉛陰極での電気化学的硝酸還元法は
選択的にNO又はアンモニア或いはアンモニウム
イオンを生じる。NO生成範囲に関しては変換率
を制限する比較的低い限界電流密度が観察され
た。生成物としてのNH3に対しては極めて高い
電流密度が必要である。 この方法の欠点は、以後の方法工程で除去しな
ければならない硝気が生じることおよび硝酸溶液
中でNH4NO3(以下ANと略記する)に結合する
NH3が発生することである。このANは、AN含
有廃棄物溶液を最終貯蔵可能の固体生成物に再加
工する際に障害となることから除去しなければな
らない。 従つて本発明の目的は、硝酸溶液、放射性溶液
並びに不活性溶液の酸含有量を連続法で硝酸の無
毒性ガス状分解生成物の形成下に減少することの
できる方法を開発することにある。 この目的は本発明によれば、 a 硝酸溶液を第一の容量部と第二の容量部とに
分割し、 b 第一容量部をそれ自体は公知の方法で電解的
に硝酸アンモニウム(AN)に還元し、 c 第二容量部をそれ自体は公知の方法で電解的
に硝気NOx、主としてNO及び/又はNO2に還
元し、 d 工程b及び工程cからの反応生成物を集め、
これを50℃から反応生成物を含むか又は吸収す
る溶液の沸点までの温度範囲で溶液を加熱する
ことによつて反応させる、 ことにより驚くべき程簡単に達成することができ
た。 本発明方法の一実施例は、第一電解室中の硝酸
溶液の第一容量部から生じたAN溶液及び第二電
解室中の硝酸溶液の第二容量部から生じかつこの
室から誘導されたNO及び/又はNO2含有ガス
を、向流でラツシツヒリングで満たされかつサー
モスタツトジヤケツトで加熱された反応管に通
し、50〜100℃の温度範囲で反応させることによ
つて特徴づけられる。 本発明の他の優れた実施例では上記の目的は、
陰極から薄膜により分離された唯一の陽極を有す
る共通の電解室内で、硝酸溶液の第一容量部を第
一の陰極で、硝酸溶液の第二容量部を第二の陰極
で還元し、電解液を電解還元中50〜100℃の温度
に加温することによつて達成される。 本発明によれば上記の方法は、2個の陰極と、
薄膜によりこれら2個の陰極から分離された1個
の陽極とを有する電解室によつて特徴づけられる
装置内で実施すると好適である。 本発明による装置の優れた一実施例は、一方の
陰極が黒鉛棒から成り、他方の陰極が黒鉛粒の集
積体から成り、陽極が白金又は白金メツキされた
タンタルから成り、また薄膜がガラスフリツト又
は多孔質のセラミツク体から成ることによつて特
徴づけられる。 硝気と硝酸アンモニウムとの反応は中間的に亜
硝酸アンモニウムNH4NO2を生じるが、これは
溶液の温度を高めた場合次式により分解する。 NH4NO2=N2+2H2O 本発明方法の利点は、容易に調整可能の連続処
理を確実に行い得ることおよび脱硝生成物として
無毒性ガスN2及びN2Oが生じる点にある。 次に本発明を若干の実施例によりまた略示した
図面に基づき詳述するが、本発明はこれらの図面
及び実施例に限定されるものではない。 例 1 二つの分離した電解室内でNH4 +/NH3および
NOxを生成し、各生成物流を1個の反応器に集
める。 第1図は硝酸電解液を部分流1および部分流2
に分割する方法を略示するもので、これによれば
部分流1はNH3/NH4 -反応器又は生成室3を貫
流し、部分流2はNOx反応器又はNO生成室4を
貫流する。反応器3から僅少量のHNO3を含む脱
硝生成物NH4NO3溶液を導入個所6からNH4 +
NO反応器5に供給し、NOxガスを反応器4から
反応器5の個所7に導く。反応生成物N2及び
N2Oは無毒性廃ガスとして個所8で反応器から
取り出す。脱硝溶液を反応器5の個所9から除去
し、相応する脱硝溶液を個所10で反応器4から
除去する。これらの脱硝溶液を一緒にして再処理
する。 次に本方法の各工程を記載する。 a 硝酸アンモニウム(AN)生成室3 (方法工程b): 電解液1:MAW模擬液、HNO32.7モル/、
NaNO31.3モル/、触媒イオンとして
Cu2+イオン10mg/(Cu2+は同様に触媒
的に作用するMAW中の金属イオンの組成
でもある)。 流量Q=0.125/h、 I=50アンペア:陰極電流密度:88mA/cm2。 室の構造:流動室から成り、ハウジングを兼用す
る陰極は黒鉛製で表面積は568cm2。 陽極は白金メツキタンタル製で表面積は
1890cm2。 脱硝生成物:AN1.1モル/、HNO30.1モル/
。 変換率:AN0.14モル/h、NH+ 4/NH3に対する
電流収率=60% b NO生成室4 (方法工程c): 電解液2:HNO327モル/(触媒又はMAWの
カチオンは本工程を阻害しない) I=54アンペア、平均陰極電流密度20mA/cm2。 室の構造: 流動室、陰極:黒鉛粒から成る集積床、床厚(垂
直板状集積床の水平方向寸法):2cm 薄膜:多孔質セラミツク、陽極:白金メツキタン
タル。 室を貫流する流動速度:20/h。 NO生成速度:0.5モル/h:HNO3残分:約0.1
モル/:電流収率約75%。 c NH+ 4−NO反応器5 (方法工程d): ラツシツヒリングで満たされた反応管に連続し
て上方からAN室の生成物流を貫流させ、NO室
の陰極ガス生成物を下方から反応管に付勢する。 反応温度:90℃、サーモスタツト・ジヤケツトに
より加熱。 反応生成物: 電解質:AN0.3モル/、HNO30.4モル/、
AN=変換率=73% 廃ガス:NO消費量0.35モル/h、変換率70%、
反応生成物としてN2及びN2Oは4:1の
割合に規定。 例 2 第2図に略示したような共通の電解質内でAN
及びNOxを生成する。セラミツク製室体16、
蓋17、2個の陰極12及び13、陽極14及び
薄膜15から成る電解室11(この場合高い電流
密度を有する陰極12でANが、同様に陰極13
として接続された低い電流密度の電極でNOxが
生じる)内で各陰極の規定電位が充分に一定に保
たれるように電流密度を維持する。導入口18を
介して処理すべき硝酸含有液を電解室11に導入
し、脱硝溶液を排出口19から取り出す。廃ガス
を蓋17内の廃ガス口20を介して除去し、転送
する。共通の陽極14として弁作用を有する白金
メツキされた金属、例えばチタン、ニオブ、又は
タンタル等を使用する。 電解液21:HNO31.5モル+Cu2+、10mg/。 流量Q=0.1/h。 室の構造:流動室、室体16:セラミツク 陽極14:白金メツキされたタンタル: AN生成陰極12:黒鉛棒、67cm2 I=10アンペア NOx生成陰極13:黒鉛粒から成る集積床、 I=10アンペア、集積床の厚さ:2cm、平均電流
密度20mA/cm2。 ガラスフリツト又は多孔質セラミツク体から成
る薄膜15を陽極でNOx及びHNO2が再酸化す
るのを阻止するため、陽極と陰極との間に配置す
る。 総電流:20アンペア 反応温度:90℃ 反応生成物:平衡状態で室排出部に HNO30.12モル/、NH4NO30.15モル/ HNO3に対する変換率=92% 廃ガス組成: O2 NO2 NO H2 N2 N2O /h 3.8 0.7 0.1 3.1 0.48 0.11
【図面の簡単な説明】
第1図は硝酸電解液を部分流1及び部分流2に
分割する方法を略示する図、第2図は共通の電解
質内でAN及びNOxを生成する装置の略示図であ
る。 1……硝酸電解液の第一の部分流、2……硝酸
電解液の第二の部分流、3……NH3/NH- 4反応
器、4……NOx反応器、5……NH+ 4−NO反応
器、11……電解室、12,13……陰極、14
……陽極、15……薄膜、16……セラミツク製
室体、17……蓋。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 HNO3を陰極で還元する状態にある電解電流
    を使用して硝酸溶液の酸含有量を減少させる方法
    において、 a 硝酸溶液を第一の容量部と第二の容量部とに
    分割し、 b 第一容量部を電解的に硝酸アンモニウムに還
    元し、 c 第二容量部を電解的に硝気NOx、主として
    NO及び/又はNO2に還元し、 d 工程b及び工程cからの反応生成物を集め、
    これを50℃から反応生成物を含むか又は吸収す
    る溶液の沸点未満までの温度範囲で溶液を加熱
    することによつて反応させる、 ことを特徴とする硝酸溶液の酸含有量の減少方
    法。 2 第一電解室中の硝酸溶液の第一容量部から生
    じた硝酸アンモニウム溶液及び第二電解室中の硝
    酸溶液の第二容量部から生じかつこの室から誘導
    されたNO及び/又はNO2含有ガスを、向流でラ
    ツシツヒリングで満たされかつサーモスタツトジ
    ヤケツトで加熱された反応管に通し、50〜100℃
    の温度範囲で反応させることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の方法。 3 陰極から薄膜により分離された唯一の陽極を
    有する共通の電解室内で、硝酸溶液の第一容量部
    を第一の陰極で、硝酸溶液の第二容量部を第二の
    陰極で還元し、電解液を電解還元中50〜100℃の
    温度に加温することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 4 a 硝酸溶液を第一容量部と第二容量部とに
    分割し、 b 第一容量部を電解的に硝酸アンモニウムに還
    元し、 c 第二容量部を電解的に硝気NOx、主として
    NO及び/又はNO2に還元し、 d 工程b及び工程cからの反応生成物を集め、
    これを50℃から反応生成物を含むか又は吸収す
    る溶液の沸点未満までの温度範囲で溶液を加熱
    することによつて反応させる、 ことにより、HNO3を陰極で還元する状態にある
    電解電流を使用して硝酸溶液の酸含有量を減少さ
    せる方法を実施する装置において、2個の陰極1
    2,13と、薄膜15により双方の陰極から分離
    された1個の陽極14とを有する電解室11を備
    えたことを特徴とする硝酸溶液の酸含有量減少装
    置。 5 一方の陰極12が黒鉛棒から成り、他方の陰
    極13が黒鉛粒の集積体から成り、陽極14が白
    金又は白金メツキされたタンタルから成り、また
    薄膜がガラスフリツト又は多孔質のセラミツク体
    から成ることを特徴とする特許請求の範囲第4項
    記載の装置。
JP56206019A 1980-12-19 1981-12-18 Method and device for decreasing acid content in nitric acid solution Granted JPS57128892A (en)

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