專利名稱：通過在流化床中的處理對包含一種或多種放射性化學元素的液體流出物去污染的方法
技術領域：
本發明涉及一種通過在流化床中的處理，例如通過共沉淀，來對液體流出物(廢液，liquid effluent)去污染的方法，所述流體流出物包含待消除的一種或多種放射性元素(如鍶、釕、銫、α發射體(α放射體)，如镅、钚和鈾)。在二十世紀六十年代開發了通過共沉淀來對液體流出物，特別是放射性液體流出物進行去污染處理。它包括將預制的固體顆粒和/或所述顆粒的前體試劑引入到待去污的液態元素中，其中所述試劑原位反應待去污的液態元素以形成所述顆粒。針對它們選擇性地捕獲和保留(保持)待消除的所述一種或多種化學元素的能力來選擇這些顆粒。在能夠捕獲和保留金屬元素的固體顆粒中，可以提及-硫酸鋇顆粒，能夠捕獲和保留(保持)鍶；-氫氧化鐵和氫氧化銅顆粒，能夠捕獲和保留(保持)釕和α發射體，如镅、钚以及鈾；-亞鐵氰化鎳和亞鐵氰化鈷顆粒，能夠捕獲和選擇性地保留(保持)銫。可以以兩種方式來實施去污染處理-非連續方式，其中，僅處理預定體積的引入到反應器中的待去污的液體流出物， 其中引入能夠捕獲和保留(保持)待消除的所述一種或多種化學元素的固體顆粒，和/或引入所述顆粒的前體試劑；-連續方式，其中，以連續方式并以恒定或可變流率，將待去污的流出物、能夠捕獲和保留(保持)待消除的所述化學元素的固體顆粒、和/或所述顆粒的前體試劑引入到反應器中，其中可以以串聯反應器來實現顆粒和/或試劑的添加。借助于非連續或連續方式，在處理結束時，在反應器中，獲得固體顆粒的懸浮液， 其已捕獲最初存在于液體流出物中的待消除的化學元素。其后，處理的最終結果包括通常在沉淀池中進行液/固分離的步驟。可以通過向懸浮液中添加凝結劑和/或絮凝劑來促進該步驟。在這種分離步驟結束時獲得的固相(在該階段稱為“污泥(淤泥)”)被認為是最終廢物，并且在存儲以前，通常在浙青或在水泥基質中進行調節。去污的液體，就其本身而言，如果它的放射性及化學組成允許，則被排入到環境中。如果做不到這一點，可以使液體經歷另一個去污染過程。為了實施這樣的去污染方法，傳統上需要兩種裝置-反應器(其可以包括一個或多個槽(罐))，其中完成以下步驟使能夠沉淀的固體顆粒與來自液體流出物的待消除的化學元素接觸；以及-沉降槽(沉降罐)和/或過濾模塊，其允許固液分離，即在包括已捕獲待消除的化學元素的顆粒的相與包括消除的流出物、或至少其已使它的待消除的化學元素的含量降低的液相之間，其中沉降需要使用有機化合物，如絮凝劑，以便促進顆粒在懸浮液中的固結。因此，這種類型的處理需要巨大尺寸的設施，并且因此其還是不可改變的。此外，這種類型的設施的建設、運行以及維護所需要的投資是巨大的。另外，特別是當以非連續方式進行處理時，為了能夠進行處理的各種步驟(槽的填充、試劑的添加、混合、排出等)，為進行它們所需要的時間是巨大的(例如，約數個小時)，從而限制了設施的處理能力。當以連續方式來完成處理時，為了具有有效的處理，必要的是，流出物能夠停留在反應器中充分的時間。確實，在固體顆粒與包含在流出物中的化學元素之間接觸時間越長， 則元素從液相到固相的轉移就越多(在反應器中停留時間必須是至少5分鐘并且在沉降槽中至少30分鐘，以便獲得令人滿意的分離)。因此，對于給定的流出物流率，必須調節反應器和沉降槽的容積以便滿足這些停留時間，應當記住，所期望的去污染效率越大，則反應器的尺寸必須越大。此外，對于現有技術的設施，有時需要二次處理，特別是對于復雜流出物(包含許多種待消除的化學元素)、或對于那些具有高放射性活性的流出物。在這樣的流出物的情況下，其后果是顯著增加所產生的淤泥的量。為了防止這種情況，有利的是，能夠增加處理效率而沒有增加所產生的污泥的量。就去污染而言，確定處理效率的因素之一是存在的與待去污的流出物接觸的固體顆粒的量。為了確保最低程度的處理效率，必須使用大量的試劑。因為懸浮液的放射性活性可能起因于無窮小量的放射性元素的存在(例如，若干納克/升)，所以由處理產生的污泥可能具有弱放射性。因此，特別有利的是，能夠在較小體積的污泥中濃縮放射性活性，以便減少儲存量。因此，實際需要對其中包含一種或多種放射性元素的液態元素進行去污染的方法，使得可以克服以下缺點-地面設施的負擔問題，由于需要用于去污染的兩種操作(處理+固液分離)；-因為借助于將處理單元連接至去污染單元的管道來進行這種轉移，當轉移在固液分離單元中的經處理的流出物和形成的污泥時，污染的風險；-對于給定體積的經處理的流出物，使用大量的固體，用于去污染，其有時較低，并且其導致較大體積的廢棄物，其然后必須加以調節；-需要能夠使用有機化合物，如絮凝劑，以便完成固/液分離。
發明內容
因此，本發明涉及一種用于對包含待消除的一種或多種放射性化學元素的液體流出物去污染的方法，包括以下步驟-在反應器的第一區中的攪拌流化床中，使所述液體流出物與固體顆粒接觸，其中固體顆粒通過共沉淀和/或吸附和/或離子交換能夠捕獲和保留(保持)所述一種或多種放射性化學元素，結果，獲得固體顆粒的懸浮液，其包含所述一種或多種放射性化學元素；-在相同反應器的第二區中沉降所述懸浮液，其中，該第二區與上述第一區分開， 結果，獲得包括固體顆粒的固相，其中固體顆粒包含待消除的所述一種或多種放射性化學元素，以及液相，其包含減少或零含量的待消除的所述一種或多種放射性化學元素；以及-分離所述固相和所述液相。這種新實施的方法獲得了以下的一般優點
-由于使用了允許實施接觸、沉降以及分離操作的單反應器，這是在投資、維護以及操作方面有效的方法；-由于可以容易地運送實施反應器，這是簡單的實施方法，允許在源頭處理流出物；-與不包括用來促進沉降的第二室(區室，隔室)的反應器相比，可以以更高的流出物流率進行工作，因此，對于相同總體積的反應器而言，在確定的持續時間內，可以處理更高體積的流出物。另外，由于同時使用流化床系統、攪拌用于沉降的所述床和區，本發明的方法特別便于，在沒有任何滲漏存在的情況下，長時間使所述固體顆粒與待去污的流出物接觸，因此可以獲得高度的去污染效率。更具體地說，在單反應器中完成接觸和沉降的事實允許同時用于該接觸和該沉降的相同停留時間，而不同于傳統的實施方式，其中在兩個不同的槽中完成上述兩個步驟。因為在第一區(其中安裝有流化床系統)中停留時間可以為約30分鐘，所以在該期間內，與傳統的實施方式相比，通過延長流出物與固體顆粒之間的接觸時間，可以發生沉降，并改善去污染。有利地，本發明的方法是連續法，換句話說，其意味著同時實施這種方法的步驟， 即在給定時間t，一定體積的流出物是在接觸步驟期間，而另一體積的液體流出物則在沉降步驟期間。另外，利用連續操作，向反應器的第一區連續供給用于處理的液體流出物和上述顆粒(或能夠形成所述顆粒的試劑)。因此這種操作方式使得可以處理不同體積的流出物， 而沒有由反應器的體積(溶劑)施加的任何限制(如果非連續地實施該方法)。這是特別有利的，因為在處理站流出物的添加可以隨時間變化。利用操作的連續方式以這種方式的運行會增加去污染操作管理的適應性(靈活性)。此外，由于按照操作的連續方式連續供給固體顆粒和流出物，因此固體顆粒的尺寸會連續增加，這是因為特別是當在第一區中的攪拌較弱時后者能夠以致密簇的形式固結，導致在裝置中顆粒平均尺寸的增加。這使得可以省略、或者最起碼減少作為絮凝劑的有機化合物的貢獻。這特別導致通過在第二區中的沉降、或通過在已停止方法的實施以后的過濾來容易地回收所述顆粒。按照本發明，該方法包括以下步驟在攪拌流化床中、在反應器的第一區中使所述液體流出物與固體顆粒接觸，其中所述固體顆粒通過共沉淀和/或吸附和/或離子交換能夠捕獲和保留所述放射性化學元素，結果，獲得包含所述一種或多種放射性化學元素的固體顆粒的懸浮液。可以通過在所述第一區中的適當試劑之間的反應來原位形成所述顆粒，或者將預先形成的所述顆粒注入到所述第一區中。在該方法中所使用的所述反應器通常是豎直反應器(垂直反應器，直立反應器)， 其中，第一區對應于床，其是液體流出物連同顆粒(或為形成所述顆粒所需要的試劑)注入其中的第一柱(第一塔)，其中可以在床的若干點處進行流入，并且可以連續進行，并且第二區是位于所述第一柱(第一塔)上方的第二柱(第二塔)，并且通常具有大于第一柱(第一塔)的直徑。可以調節注入，以便在預定體積的污泥中濃縮放射性活性。即使本發明的方法的一個優點是避免使用絮凝劑，但在該接觸步驟中，在所述第一區中，可以引入至少一種絮凝劑，即這樣的試劑，其使得能夠帶走固體物質(在這種特殊情況下，上述固體顆粒)，以便使它們凝結。作為絮凝劑的實例，可以提及陽離子、陰離子或不帶電的聚合物，但優選陰離子聚合物。例如，讓我們列舉BetzDearborn AP1110P，其是高分子量的丙烯酰胺的陰離子聚合物。如上所述，在流化床中完成接觸的步驟。可以規定，術語流化床通常是指以下事實將懸浮液固體顆粒置于流體的上升流 (上流式流體，fluid upflow)中，其中所述固體顆粒構成流化床，并且其中這些顆粒有利地包含能夠捕獲和保留所述待消除的放射性元素的顆粒，而流體的上升流有利地包含待去污的液體流出物。流化床系統的使用特別導致在所述顆粒與待處理的流出物液體之間接觸面的增加，借此允許在所述顆粒與所述液體流出物之間完成令人滿意的物質轉移，因此獲得令人滿意程度的去污染效率。當連續完成上述方法時，有利的是進行作用，使得上述固體顆粒在第一區中的停留時間長于給定比例的液體流出物的停留時間(例如，對于固體顆粒約1小時至若干天，相對于液體流出物的1小時)。這意味著，與并不使用流化床系統的系統相比，大量的流出物將能夠通過給定量的固體顆粒，從而減小了所使用的固體顆粒的量/立方米的經處理的流出物。如果通過本發明的方法所產生的污泥總量基本上來自上述固體顆粒與待消除的放射性化學元素之間的化學反應，則根據上述可以得出存在污泥總體積的減小。因此可以增加污泥的放射性活性。有利地，該第一區包括攪拌器葉片，其用來確保床的均質化，其中該攪拌器葉片可以采取樹的形式，在其上槳葉可以位于不同高度。如果連續地操作上述方法并因而采取向第一區連續供給待處理流出物和上述固體顆粒(或能夠反應以形成所述顆粒的試劑)的形式，則可能發生反應器中固體顆粒量的增加，其可能不利于上述方法的令人滿意的操作。因此，可能重要的是，包括隨著時間的推移調節在所述第一區中的固體顆粒量。為了實現這一點，可以包括所述第一區的滲漏的步驟(不管是連續的或非連續的)，以便消除不利于本方法的令人滿意的操作的多余的固體顆粒。將選擇能夠捕獲和保留待提取自液體流出物的所述一種或多種化學元素的固體顆粒，使得捕獲和保留所考慮的所述一種或多種化學元素。放射性化學元素可以選自鍶， 釕，銫，α發射體，如镅、钚和鈾，以及后者的混合物。在這種情況下，本發明的去污染的方法將是一種用于放射性液體流出物的去污染的方法，其中所述放射性液體流出物例如來自核設施。作為實例，當所述化學元素是鍶時，固體顆粒可以是硫酸鋇、碳酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鐵、磷酸鈣、磷酸鐵、二氧化錳、二氧化鈦、以及優選硫酸鋇的顆粒。當所述化學元素是釕或α發射體，如镅、钚或鈾時，所述固體顆粒可以是氫氧化鐵或氫氧化銅的顆粒。當所述化學元素是銫時，固體顆粒可以是亞鐵氰化鎳或亞鐵氰化鈷、四苯基硼酸鹽的顆粒和/或更通常地具有沸石結構的顆粒。能夠捕獲和保留銫的固體顆粒優選為亞鐵氰化鎳或亞鐵氰化鈷的顆粒。當已完成接觸步驟時，本發明的方法包括以下步驟在相同反應器的第二區中沉降所述懸浮液，其中該第二區與上述第一區分開，結果，獲得包括固體顆粒的固相，所述固體顆粒包含待消除的所述一種或多種放射性化學元素，以及包含更低含量或零含量的待消除的所述一種或多種放射性化學元素的液相，并且其中固體顆粒濃度可以非常高(約 100kg/m3或更高)。因此，在該步驟結束時，獲得固相，其包括在沉降槽下部中的所述顆粒， 以及浮動液相，其包含低含量或零含量的待消除的所述一種或多種放射性化學元素，因而包含低含量或零含量的所述一種或多種固體顆粒。從實用的觀點來看，當反應器是豎直反應器時，用于沉降的第二區通常位于以柱(塔)的形式的第一區的上方，并且與第一下部區相比，該第二區通常具有大于下部柱 (塔)的更大直徑。最后，本發明的方法包括分離所述固相和所述液相的步驟，其中所述液相通常通過溢流與固相分開(例如，借助于位于第二區的上部的一個或多個連接件)，而通過抽出來排空固相，通常以非連續方式。處理該固相，以便調節它(以浙青或水泥的形式)。由于在反應器的第二區中的高濃度的固體顆粒，所以可以將固相從反應器的第二區運送到調節步驟，而沒有經歷通過過濾的脫水步驟。確實，為了加以調節，固相必須具有最小密度，以便允許將它直接運送到調節步驟，而沒有任何其它中間處理。在實施上述步驟以前(接觸、沉降以及分離的步驟)，本發明的方法可以有利地包括用預定量的固體顆粒和/或試劑填充所述第一區的步驟，其中所述固體顆粒能夠捕獲和保留所述待消除的化學元素，如上所述。現在將根據以下實施例來描述本發明，上述實施例是作為說明給出的并且是非限制性的。
圖1以示意圖的形式示出一種設施的實施例，所述設施旨在允許實施含水流出物去污染的傳統方法。圖2以示意圖的形式示出一種設施的實施例，所述設施旨在允許實施含水流出物去污染的另一種傳統方法。圖3以示意圖的形式示出一種設施的實施例，所述設施旨在允許實施本發明的方法。相同的參考標號已用來標記相同或相似的要素。
具體實施例方式實施例1該比較實施例說明了以連續方式對包含鍶的液體流出物進行去污染的傳統方法的實施。為了描述該實施例，應當參照圖1，該圖以示意圖的形式示出了設施(設備)1的實施例，所述設施被設計成用于在含水流出物的去污染的工業方法的范圍內以連續方式來實施傳統方法，所述含水流出物例如來自輻射核燃料(包括鍶)的再處理。
設施1分別包括-第一反應器3，用來接收待去污的含水流出物和固體顆粒(或能夠反應以形成適當的顆粒的試劑)，其能夠捕獲和保留包含在液體流出物中的鍶，其中該第一反應器采取具有2. 5升有效容積的玻璃反應器形式；其中第一反應器3安裝有攪拌裝置5以及金屬擋板和溢流系統(未示出)，用來排空任何溢流(如果可行的話)；-其中，第二反應器7實現用來接收在第一反應器中形成的懸浮液的沉降槽的功能，其中該懸浮液包括已螯合鍶的固體顆粒，并且其中該第二反應器是具有13升有效容積的圓柱-圓錐型反應器，并且其中在它的中央供給懸浮液；-連接至第一反應器3的第一管道9，其向第一反應器供給包含待消除的鍶元素的含水流出物，并且其中借助于蠕動泵(未示出)來促進運送；-連接至第一反應器3的第二管道11，其向第一反應器供給能夠起反應以形成固體顆粒的試劑，所述固體顆粒能夠捕獲和保留鍶，和/或供給先前形成的固體顆粒(其中這些顆粒在這種情況下是固體硫酸鋇顆粒)，并且其中借助于蠕動泵(未示出)來促進運送；-第三管道13，其將第一反應器3連接至第二反應器7，并且其以溢流流動的形式將包括固體顆粒的懸浮液從第一反應器運送到第二反應器，所述固體顆粒已捕獲和保留銀；-第四管道16，其允許抽出已去污的液相15；-第五管道18，其允許抽出固相17。在上述裝置中，通過管道9引入到反應器3中的流出物包含有42. 5g/L的硝酸鈉、 14. 2g/L的硫酸鈉以及23mg/L的硝酸鍶。待消除的元素是鍶。將在管道9中的流出物流率調節至14L/h。通過管道11引入的試劑是硝酸鋇溶液(76g/L)并且在管道11中的流率為 lL/ho通過管道9引入的硫酸根離子將與通過管道11引入的鋇離子反應以形成硫酸鋇的固體顆粒，其將捕獲和保留鍶。在40分鐘的操作以后，產生的BaSO4顆粒的平均尺寸在1 X 10_6至2X 10、之間。 此外，通過管道13在反應器3的出口(輸出)測得的殘留鍶濃度等于200士4X10_6g/L。通過用分級閾值為0. 22XlO-6Hi的過濾器過濾確定體積的提取自反應器3的懸浮液來測量反應器3中的固體顆粒的量。將收集在過濾器中的固體置于110°C的干燥爐中M小時，然后稱重。在該程序結束時，存在于反應器3中的固體顆粒的量等于4. 5kg/m30實施例2在實施例1中描述的裝置中，將流出物引入到反應器3中，所述流出物包含24 X 10_3g/L濃度的硝酸鍶Sr (NO3) 2、61 X 10_3g/L濃度的硝酸釹Nd (NO3) 3· 6H20以及 30 X IOVL濃度的硝酸銫。該流出物還包含42. 5g/L的硝酸鈉NaNO3和5. 35g/L的硫酸鈉 Na2S04。待消除的元素是鍶、銫以及釹。通過管道9，以15L/h的恒定流率注入流出物。在該實施例中，管道11事實上對應于運送以下4種溶液或懸浮液的4個管道*包含92. 5g/L的硝酸鋇Ba (NO3) 2的溶液，恒定流率為0. 84L/h ；* 包含 178. 6g/L 的硫酸鐵 FeSO4 · 7H20 和 35. 7g/L 的硫酸銅 CuSO4 · 5H20 的溶液， 恒定流率為0. 57L/h ；
*包含720g/L的氫氧化鈉NaOH的溶液，恒定流率為0. 06L/h ；*通過混合43g/L的亞鐵氰化鉀!^e (CN) 6Κ4 ·3Η20和28. 6g/L的硫酸鎳NiSO4 ·6Η20 而形成的懸浮液，以0. 57L/h的恒定流率引入。在操作1小時30分鐘以后，在以0. 22 μ m過濾以后在管道16中的鍶、銫以及釹的殘留濃度如下-鍶280Xl(T6g/L；-銫小于40 X 1 (T6g/L ；-釹小于130X l(T6g/L。實施例3該實施例說明了以非連續方式對包含鍶的液體流出物進行去污染的傳統方法的實施。為了描述該實施例，應參照圖2，該圖以示意圖的形式示出了設施1的實施例，其用來實施在工業方法的范圍內以非連續方式對含水流出物進行去污染的傳統方法，所述含水流出物例如來自輻射核燃料(包括鍶)的再處理。圖2所示的設施分別包括-反應器3，用來接收待去污的含水流出物和固體顆粒(或能夠反應以形成適當顆粒的試劑)，其能夠捕獲和保留包含在液體流出物中的鍶，其中該第一反應器采用具有2. 5 升有效容積的玻璃反應器形式；其中反應器3安裝有攪拌裝置5和金屬擋板(未示出)；-連接至反應器3的管道11，其向反應器3供給能夠反應以形成固體顆粒的試劑， 所述固體顆粒能夠捕獲和保留鍶，和/或供給先前形成的固體顆粒(其中這些顆粒在這種情況下是固體硫酸鋇顆粒)，并且其中通過蠕動泵(未示出)來促進運送。在上述裝置中，反應器最初包含2. 3L的由42. 5g/L的硝酸鈉、14. 2g/L的硫酸鈉以及23mg/L的硝酸鍶構成的溶液。在該溶液中待消除的元素是鍶。通過管道11引入的試劑是硝酸鋇(76g/L)的溶液并且在管道11中的流率為lL/h。通過管道11的供給持續10分鐘，然后停止。隨后沒有引入或抽出，并在反應器中持續攪拌。 在2小時的攪拌以后，所產生的BaSO4顆粒的平均尺寸在1 X 10_6至2 X 10、之間。 此外，在以0.22μπι過濾后獲得的液相中測得的鍶的殘留濃度等于125 士 25X10_6g/L。反應器中BaSO4的密度等于4. 5kg/m3。實施例4該實施例說明了本發明的用于對包含鍶的液體流出物進行去污染的方法的實施。在實施例4至6的情況下，設施20包括反應器，其分別包括-第一區22，用來接收待去污的含水流出物和固體顆粒(或能夠反應以形成適當顆粒的試劑)，其能夠捕獲和保留待消除的放射性元素，其中第一區采取具有4升有效容積的玻璃柱(直徑為IOcm以及高度為50cm)的形式；其中該第一區安裝有攪拌裝置M，其包括4級槳葉，各自寬度為3cm和高度為1. 5cm,并連接至馬達(未示出)，借助于這種方式， 使裝置以約30轉/分鐘的速度進行旋轉；-第二區沈，提供了沉降槽功能，用來接收在所述第一區中形成的懸浮液，其中該懸浮液包括已螯合待消除的放射性元素的固體顆粒，并且其中該第二區采取具有8. 5升有效容積的普列克斯玻璃柱(直徑為20cm以及高度為30cm)的形式；
-連接至第一區22的第一管道觀，其向第一區供給包含待消除的放射性元素的含水流出物，并且其中借助于蠕動泵(未示出)來促進運送；-連接至第一區22的第二管道30，其向第一區供給能夠反應以形成顆粒的試劑， 所述顆粒能夠捕獲和保留待消除的放射性元素，和/或供給先前形成的固體顆粒以及可選的絮凝劑，其中這些試劑和/或顆粒來自包括所述試劑和/或所述顆粒的槽(該槽未示出)，并且其中借助于蠕動泵(未示出)來促進運送；-第三管道32，通過溢流，其允許抽出去污的液相34；-第四管道36，其允許抽出固相38；-第五管道40，其允許第一區放出(如果可行的話)。待去污的液體流出物包含23mg/L濃度的硝酸鍶Sr (NO3)2。該流出物還包含42. 5g/ L的硝酸鈉NaNO3和14. 2g/L的硫酸鈉Na2S04。待消除的元素是鍶。在該實施例中，通過管道觀，以10. lL/h的恒定流率注入流出物。通過管道30，在距離設備的底部大約0. 05m處，以0. 37L/h的恒定流率注入包含76g/L的硝酸鋇Ba(NO3)2 的溶液。流出物和硝酸鋇溶液的混合引起硫酸鋇BaSO4W形成。該裝置最初填充有濃度為約130kg/m3的硫酸鋇的懸浮液。在48小時的操作以后，通過管道32獲取樣品并在0. 22 μ m 下過濾以通過ICP-MS來測量殘留的鍶濃度。測得的殘留鍶濃度小于測量裝置的檢出限，即小于20士4X10_6g/L。該殘留濃度低于用傳統實施方式以連續方式用相同的流出物和鋇溶液的相同流率獲得的濃度，其僅為200士4X10_6g/L(按照實施例1)。在以非連續方式使用相同量的BaSO4W傳統實施方式中，鍶濃度為125士25X10_6g/L(按照實施例3)。總之，在流化床中的處理效率與傳統實施方式的效率之間存在最低因數6。此外，在流化床處理中在該實施例的情況下，每單位體積的流出物產生的BaSO4量是在工業規模上在Marcoule CEA的流出物處理設施中進行所產生的量的一半。因此該實施例表明用于處理包含鍶的流出物的方法的極好的效率，并且還表明用于減少通過該方法產生的廢棄物的體積的潛力。實施例5為了表明通過實施例4中描述的裝置產生的顆粒尺寸的增加，針對在管道30中硝酸鋇溶液的不同流率進行了一系列實驗，其中保留實施例1的流出物的流率和特性。因此， 針對在管道30中的0. 7L/h、0. 42L/h、0. 14L/h以及0. 097L/h的流率進行了 4個實驗。在每種情況下，在至少48小時的操作以后，利用激光粒度計(Malvern Mastersizer 2000)測量了相應顆粒的尺寸。獲得了在13父10_(；111至23\10_(；111之間的尺寸。作為比較，利用以連續和非連續方式操作的傳統裝置獲得了 2X 10_6m的最大尺寸(按照實施例1和3)。這些結果的成果是，與在傳統處理中產生的顆粒相比，促進了在流化床中產生的顆粒的過濾性 (濾過率)。另外，借助于分級閾值為0. 22 X 10-6m的過濾器，通過過濾提取自室22的確定體積的懸浮液來測量在室22中的固體顆粒的量。將收集在過濾器中的固體放置在110°C的干燥爐中M小時，然后稱重。在該程序結束時，對于每個實驗，存在于室22中的固體顆粒的量在130至160kg/m3之間。這顯著高于傳統的實施方式，其中固體顆粒的量并不超過Mkg/ m3 (按照實施例1和3)。實施例6
在該實施例中，裝置不同于在實施例4和5中所使用的裝置，但仍然匹配圖3的示意圖。第一區22的直徑為0. 15m以及高度為0. 18m，這表明有效容積為2. 9L。攪拌器葉片由二級槳葉構成。位于葉片下端的槳葉具有0. 06m的寬度和0. 04m的高度，而上部區段的那些漿葉具有0. 06m的寬度和0. 015m的高度。第一區22還安裝有寬度為0. Olm的4個金屬擋板，均沿著第一區22的頂部，從而允許混合流出物與供給的試劑。葉片的旋轉速度是 75rpm。第二區沈具有0. 45m的直徑以及0. 16m的高度，這對應于15. 7L的有效容積。在這種裝置中，在離裝置下部大約0. 05m處，引入包含MX 10_3g/L濃度的硝酸鍶 Sr (NO3) 2、61 X 10_3g/L濃度的硝酸釹Nd (NO3) 3 · 6H20以及30 X 10_3g/L濃度的硝酸銫的流出物。該流出物還包含42. 5g/L的硝酸鈉NaNO3和5. 35g/L的硫酸鈉Na2S04。待消除的元素是鍶、銫以及釹。通過管道觀，以15L/h的恒定流率注入流出物。在該實施例中，管道30事實上相當于4個管道，其將以下4種溶液或懸浮液運送到裝置底部的0. 05m處*包含92. 5g/L的硝酸鋇Ba (NO3) 2的溶液，恒定流率為0. 84L/h ；* 包含 178. 6g/L 的硫酸鐵!^eSO4 · 7H20 和 35. 7g/L 的硫酸銅 CuSO4 · 5H20 的溶液， 恒定流率為0. 57L/h ；*包含720g/L的氫氧化鈉NaOH的溶液，恒定流率為0. 06L/h ；*通過混合43g/L的亞鐵氰化鉀!^e (CN) 6Κ4 ·3Η20和28. 6g/L的硫酸鎳NiSO4 ·6Η20 所形成的懸浮液，以0. 57L/h的恒定流率引入。實驗開始于通過管道28借助于管道30的4次分配，用流出物填充裝置。在4小時的操作以后，在以0. 22 μ m過濾以后，在管道32中的鍶、銫以及釹的殘留濃度如下-鍶25Xl(T6g/L；-銫小于20Xl(T6g/L ；-釹小于20X10_6g/L。作為比較，利用傳統的實施方式以連續方式，所有流率均相等(按照實施例2)， 鍶、銫以及釹的殘留濃度如下-鍶280Xl(T6g/L；-銫小于40Xl(T6g/L ；-釹130Xl(T6g/L。傳統連續法和利用流化床的本方法的比較表明，對于給定量的產生的污泥，去污染對于鍶改善因數為11，而對于釹改善6. 5的最小因數。
權利要求
1.一種用于對包含待消除的一種或多種放射性化學元素的液體流出物去污染的方法， 包括以下步驟-在反應器的第一區中在攪拌流化床中，使所述液體流出物與固體顆粒接觸，通過共沉淀和/或吸附和/或離子交換，所述固體顆粒能夠捕獲和保留所述一種或多種放射性化學元素，結果獲得包含所述一種或多種放射性化學元素的固體顆粒的懸浮液；-在相同反應器的第二區中，沉降所述懸浮液，其中所述第二區與所述第一區分開，結果獲得固相，所述固相包括包含待消除的所述一種或多種放射性化學元素的固體顆粒，以及液相，所述液相具有減少或零含量的待消除的所述一種或多種放射性化學元素；以及-分離所述固相和所述液相。
2.根據權利要求1所述的方法，所述方法是連續法。
3.根據權利要求1或2所述的用于去污染的方法，其中，所述放射性化學元素選自鍶、 釕、銫、α發射體，如镅、钚和鈾、以及它們的混合物。
4.根據權利要求3所述的用于去污染的方法，其中，當待消除的化學元素是鍶時，所述固體顆粒是硫酸鋇、碳酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鐵、磷酸鈣、磷酸鐵、二氧化錳和/或二氧化鈦的固體顆粒。
5.根據權利要求3所述的用于去污染的方法，其中，當所述化學元素是釕或α發射體， 如镅、钚或鈾時，所述固體顆粒是氫氧化鐵或氫氧化銅的固體顆粒。
6.根據權利要求3所述的用于去污染的方法，其中，當待消除的化學元素是銫時，所述固體顆粒是亞鐵氰化鎳和亞鐵氰化鈷、四苯基硼酸鹽的固體顆粒和/或具有沸石結構的顆粒。
7.根據前述權利要求中任一項所述的用于去污染的方法，其中，所述反應器是豎直反應器，其中所述第一區是第一柱而所述第二區是位于所述第一柱上方的第二柱，并且其中所述第二區具有大于所述第一柱的直徑。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，借助于存在于所述第一區中的攪拌器葉片來攪拌所述流化床。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，包括將絮凝劑引入到所述第一區中的步馬聚ο
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述固體顆粒在所述第一區中通過適當試劑之間的反應來原位產生，或者將預先形成的所述固體顆粒注入到所述第一區中。
11.根據前述權利要求中任一項所述的方法，包括，在實施接觸步驟以前，用預定量的能夠捕獲和保留待消除的所述一種或多種化學元素的固體顆粒和/或能夠反應以形成所述顆粒的試劑來填充所述第一區的步驟。
全文摘要
本發明涉及一種用于對包含待消除的一種或多種放射性化學元素的液體流出物進行去污染的方法，該方法包括以下步驟在反應器的第一區中的攪拌流化床中，使所述液體流出物與固體顆粒接觸，通過共沉淀和/或吸附和/或離子交換，所述固體顆粒能夠捕獲和保留所述一種或多種放射性化學元素，結果獲得包含所述一種或多種放射性化學元素的固體顆粒的懸浮液；在相同反應器的第二區中沉降所述懸浮液，其中該第二區與上述第一區分開，結果獲得了固相，其包括包含待消除的所述一種或多種放射性化學元素的固體顆粒，以及液相，其包含減少或零含量的待消除的所述一種或多種放射性化學元素；以及分離所述固相和所述液相。
文檔編號C02F1/28GK102245514SQ200980150438
公開日2011年11月16日 申請日期2009年10月26日 優先權日2008年10月27日
發明者伊夫·巴雷, 塞萊 克萊爾·豪貝特, 埃爾韋·穆爾, 奧利維耶·科希恩, 文森特·帕卡里, 愛德華·普拉薩里 申請人:法國原子能及替代能源委員會