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JPH0631866B2 - 放射性含金属有機廃棄物分解液の減容固化方法 - Google Patents

放射性含金属有機廃棄物分解液の減容固化方法

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Publication number
JPH0631866B2
JPH0631866B2 JP58166154A JP16615483A JPH0631866B2 JP H0631866 B2 JPH0631866 B2 JP H0631866B2 JP 58166154 A JP58166154 A JP 58166154A JP 16615483 A JP16615483 A JP 16615483A JP H0631866 B2 JPH0631866 B2 JP H0631866B2
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JP
Japan
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metal
organic waste
containing organic
radioactive
solution
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JP58166154A
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利夫 市橋
晃 長谷川
和夫 鵜木
龍明 佐藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、原子力発電施設等の放射性物質取扱い施設で
発生する放射性含金属有機廃棄物を酸化分解してなる分
解液を減容し固化するための放射性含金属有機廃棄物分
解液の減容固化方法に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 原子力発電所等の放射性物質の取扱い施設においては、
種々の放射性固体廃棄物が発生するが、現在のところそ
の多くは最終処分方法が未だ確立せず流動的であるた
め、固体廃棄物の主要な構成成分である使用済みイオン
交換樹脂およびフィルタースラッジなどはそのまま主と
してタンク等に貯蔵保管されており、放射性廃棄物の発
生量を減らすことは貯蔵管理の上で緊急かつ重要な課題
とされている。
このような固体廃棄物の中でも、例えば使用済み放射性
イオン交換樹脂のような放射性有機廃棄物は大量に発生
するため、これを減容化することは発生廃棄物量の減少
に大きく貢献する。
ところで放射性有機廃棄物は高分子化合物であり、減容
化の方法としてこれを化学構造的に分解することが可能
なため、従来から乾式焼却法、湿式焼却法、熱分解法、
化学分解法等の減容方法が検討されている。
このうち乾式焼却法は文字通りそのまま焼却炉で焼却す
る方法であって、多くの方式の検討開発が行なわれてい
る。しかしながら、放射性有機物を焼却炉において焼却
する場合には、熱量のコントロールが必要なため、乾燥
等の前処理や樹脂の供給方法の工夫が必要であり、操作
や設備が複雑となる難点がある。また焼却炉自身には焼
却灰の飛散を抑制する機能はないので、焼却炉からの放
射性焼却灰の飛散は非常に大きい(DF:除染係数はほ
ぼ1)。そして、焼却ガスとしてSOx 、NOx 等の有
害ガスが放射性気体として発生するので、廃ガス処理と
いう後処理が放射性対策も含めて必要であること、およ
びこれらのガスは腐食性が強く、装置材料の選定が難し
いこと等の問題がある。さらにこの方法においては、放
射性有機廃棄物が高温の環境で処理されるために、発生
する焼却ガス中への放射能成分が移行する、いわゆる核
種の移行という放射性取扱いに特有な問題がある。
また湿式焼却法は、水溶液中または硫酸銅水溶液中で2
0〜100気圧、200〜300℃という高温高圧下で
酸素または空気を送り込むことによって放射性有機物を
燃焼させる方法であるが、減容率が前述の乾式焼却法に
比較して数段劣るという難点がある。
さらに熱分解法は、酸素の供給を遮断して加熱分解させ
る方法であって、不活性ガス雰囲気下で高温で放射性有
機物を熱分解するため、乾式焼却法に比較して発生する
煤塵の量が少ないという利点を有する。しかしならが、
この方法では分解ガスの燃焼工程が余計に必要であるう
えに、乾式焼却法の場合と同様に放射性核種の移行の問
題がある。
一方化学分解法は薬剤との化学反応により樹脂を酸化分
解させるもので、次のような方法が知られている。
熱濃硫酸(130〜300℃)で放射性有機分を炭
化させた後、硝酸または過酸化水素で酸化分解する方
法。
主として鉄イオン、銅イオンまたはクロム酸イオン
あるいは重クロム酸イオンの存在する溶液中で有機廃棄
物を過酸化水素水と接触させて酸化分解する方法。
しかしながらの方法では、強力な酸および酸化剤を高
温で取扱うために、装置材料の選定が非常に厳しいとい
う大きい難点がある上に、放射性含金属有機廃棄物を対
象とした場合金属イオンはそのまま残留するという難点
があり、の方法では、存在する金属イオンにより分解
可能な有機廃棄物の種類が限定される場合もあり、かつ
添加した金属塩により塩容効果が減殺されるという難点
がある。
[発明の目的] 本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
実施が容易な緩和された条件の下で、金属イオンを除去
して廃液の濃度を低下させ、かつ固化処理した場合に高
い減容率を達成する放射性含金属有機廃棄物分解液の減
容固化方法を提供することを目的とする。
[発明の概要] すなわち本発明は、液中の放射性含金属有機廃棄物に対
して金属塩の存在下に過酸化水素を接触させて、または
加熱加圧下に酸素含有ガスを圧入して酸化分解し金属イ
オンを含有する分解液を生成する酸化分解工程と、この
金属イオンを含有する分解液から電解反応により金属を
析出分離させる金属析出電解工程と、この金属析出電解
工程後の分解液をpH調整し水分を除去する乾燥工程
と、この乾燥工程による乾燥残渣を固化材と混合して固
化させる固化処理工程とを有することを特徴とする放射
性含金属有機廃棄物分解液の減容固化方法である。
図面は本発明の一実施例を説明するための工程図であ
る。
この実施例においては、まず放射性含金属有機廃棄物1
が酸化触媒、例えば後述する金属塩の存在下に過酸化水
素との接触により酸化分解されて酸化分解液2とされ
る。
本発明の対象となる含金属有機廃棄物の代表例として
は、原子力発電所で放射性廃液処理に一般に使用されて
いるカチオンあるいはカチオン、アニオンの混合イオン
交換樹脂例えばスチレンとジビニルベンゼンスルホン酸
を共重合させた、合成樹脂内部にスルフォン基あるいは
アミノ基をもつ粉末状あるいは粒状のイオン交換樹脂あ
るいはこれに金属塩水溶液を混合したものがある。
上記した酸化触媒に用いられる金属としては、硫酸第一
鉄、硫酸第二鉄、硝酸第一鉄、硝酸第二鉄および硫酸銅
から選ばれた1種または2種以上のものが使用される。
これらの金属塩の濃度は、反応液中金属分として500
〜10000ppm 存在する程度が適している。過酸化水
素水の濃度は、反応系の水溶液中にH換算で1〜
40%程度が好適している。反応は常温でも進行するが
反応を進行させるために加温することが望ましい。反応
温度は、50℃以上、特に90〜100℃の範囲が適し
ている。
なお、放射性含金属有機廃棄物を過酸化水素と接触する
方法に代えて、放射性含金属有機廃棄物を含む液中に加
熱加圧下に酸素を含むガスを圧入して放射性含金属有機
廃棄物を酸化分解することも可能である。この場合の加
熱加圧条件は、温度200〜300℃、圧力20〜10
0気圧の範囲が適当である。
上記酸化分解反応においては、イオン交換樹脂中の炭素
成分および水素成分が酸化されて主として炭酸ガスおよ
び水蒸気が発生し、酸化分解液として透明な液状生成物
が得られる。この酸化分解反応は乾式焼却法と比較して
低温で行なわれるため、発生する炭酸ガスおよび水蒸気
への放射能の移行は極めて小さく、従来の廃ガス処理技
術により処理することが可能である。なおこの酸化分解
液2中には、例えばスルフォン基等を有する含イオウイ
オン交換樹脂を酸化分解した場合に生ずる硫酸イオン、
金属塩またはイオン交換により吸着された金属イオンお
よび硫酸イオン等が含まれている。
この金属イオンを含有する酸化分解液2は、次いで電解
反応により金属イオンが除去される。この電解反応にお
いては、例えばPt を陽極、Cu またはFe を陰極とす
る電解精錬槽が用いられ、酸化分解液2中に存在する金
属イオンは例えば次の式で示される反応により陰極上に
析出する。
Fe 2++2e −−−→Fe Fe 3++3e −−−→Fe Cu 2++2e −−−→Cu このような反応により、酸化分解液中の金属イオンはほ
ぼ100%陰電極に析出させて回収することができる。
イオン交換により吸着された金属イオンには放射化され
ているものもあり、これらも廃液から除去できるので廃
液の放射能濃度を低下させることができ、被曝低減とい
う効果も期待できる。
このようにして金属イオンを析出分離させた電解反応残
渣液3は、この後、例えば木炭、イオウのような還元剤
あるいはCu のようなイオン化傾向が水素より低い金属
と接触させながら加熱濃縮することにより硫酸イオンを
二酸化イオウに還元して除去するのが望ましい。
木炭、イオウのような還元剤を用いた場合には、硫酸イ
オンは二酸化イオウとなってほぼ完全に、またCu のよ
うな2価の金属を用いた場合には理論上その50%が分
解される。
すなわち前者の場合には、例えば次の反応により硫酸イ
オンは二酸化イオウとなり、 2HSO +C −−→ 2SO↑+CO↑+2HO↑ 後者の場合には液温が130℃以上となると酸化分解液
中の硫酸と銅とが次のように反応し、二酸化イオウと等
モルの硫酸銅が生成される。
Cu +2HSO−−→ Cu SO+SO↑+2HO↑ すなわちCu との反応においては、金属銅1モルから硫
酸銅1モルが生成され同時に硫酸イオン1モルが二酸化
イオウとして酸化分解液から除去されることになる。し
たがって金属銅を用いた場合でも50%の硫酸イオンを
除去することができる。
この脱硫反応において発生する二酸化イオウについて
も、前述の樹脂の酸化分解反応に伴う炭酸ガスや水蒸気
と同様に放射能のガスへの移行は極めて小さく、従来の
廃ガス処理技術での処理が可能である。
なお、金属銅を用いた脱硫反応で残存した還元残渣液4
は、放射性イオン交換樹脂を分解するために再使用する
ことができるのでこの反応液を使用すれば、酸化分解の
ために新たに硫酸銅を使用する必要はなく、硫酸根をほ
ぼ完全に分解除去することができる。また、もし反応液
中の放射能濃度が許容量を越えるようであれば、必要に
応じて再度銅の析出を行なった後、あるいはそのまま廃
液5として従来の廃液処理系で処理される。または、中
和および乾燥処理をした後、得られた粉末状の乾燥残渣
6を、例えばポリエステル樹脂と混合して固化処理して
固化体7とするが、この方法によれば、発生する固化体
の量は、従来のイオン交換樹脂をそのままセメント固化
する場合の1/100、乾燥後プラスチック固化する場
合の1/20とすることができる。
[発明の実施例] 以下本発明の実施例について説明する。
実施例1 コンデンサー、撹拌器を備えた4つ頚フラスコに乾燥状
態の粉末状混合イオン交換樹脂(商品名:パウデック
ス)とこのイオン交換樹脂100部あたり5000部の
水を加えて充分に混合し、次いでHとしての濃度
が10%となる量の過酸化水素水およびFe (S
としての濃度が0.01モル/となる量の硫
酸第二鉄を加えて100℃に加温し、この温度で1時間
混合撹拌を続けた。反応の進行につれてガスが発生し、
溶液は最初濃濁色に濁ってくるが最終的には澄明な液体
となる。ここで発生したガスは、コンデンサで凝縮し
て、凝縮後は反応器中の反応残渣液に戻し、ガスはその
まま次のガス処理工程に導いた。
次に反応残渣液を陽極をPt 、陰極をFe とした電解精
錬槽で電解し、電極に液中のFe 分をほぼ100%析出
させた。次に電解残渣液に理論量の木炭粉末をいれて加
熱濃縮した。ほぼ130℃で硫酸イオンと木炭との反応
により液中から二酸化イオウと炭酸ガスの発生が認めら
れ180℃で、ほぼ100℃の硫酸イオンの分解したこ
とが認められた。この液状残留物はp H調整後従来の廃
液処理系で処理し、廃棄可能であり、またp H調整後の
液状物を蒸発乾燥処理してポリエステル樹脂を用いてプ
ラスチック固化したところ、酸化分解しただけで中和、
蒸発乾燥しプラスチック固化処理した場合と比較して約
1/5に減容することができた。
実施例2 実施例1で使用した4つ頚フラスコに乾燥状態の粉末状
混合イオン交換樹脂(商品明:パウデックス)とこのイ
オン交換樹脂100部あたり1500部の金属銅として
の濃度が約6000ppm の硫酸銅水溶液を入れ、加熱し
て温度を80〜100℃とした。次いで撹拌機により撹
拌しながら、濃度60%の過酸化水素水溶液を一定流量
で乾燥イオン交換樹脂1g あたり30m l加えてイオン
交換樹脂を酸化し、ガス状生成物と液状残留物に分解し
た。上記分解液の残りを陽極Pt 、陰極Cu とした電気
精錬槽で電解しCu 電極に液中のCu 分をほぼ100%
析出させた。しかる後、電解残渣液を析出した金属銅と
接触させながら加熱濃縮した。ほぼ130℃で硫酸イオ
ンの分解により液中から二酸化イオウの発生が認めら
れ、150℃で理論量の50%の硫酸イオンの分解した
ことが認められた。この液状残留物p H調整後従来の廃
棄処理系で処理し、廃棄可能であり、またp H調整後の
液状物を蒸発乾燥処理してポリエステル樹脂を用いてプ
ラスチック固化したところ、酸化分解しただけで中和、
蒸発乾燥しプラスチック固化処理した場合と比較して約
1/2に減容することができた。
またこの硫酸イオンを分解した硫酸銅含有残渣液を過酸
化水素水溶液と併用して再度同様の廃イオン交換樹脂分
解処理を行なったが、この場合にも金属塩水溶液と過酸
化水溶液を使用した場合と同様の含イオウ有機廃棄物分
解能を有することが認められた。
[発明の効果] 以上の説明からも明らかなように本発明の方法によれ
ば、従来法と比較して高い減容性が得られる。
また含金属有機廃棄物に由来する金属イオンが金属とし
て回収されるので、2次廃棄物の量が極めて少なくな
る。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の工程を概略的に示す工程図である。 1……放射性含金属有機廃棄物 2……酸化分解液 3……電解反応残渣液 4……還元残渣液 5……廃液 6……乾燥残渣 7……固化体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 龍明 神奈川県川崎市川崎区浮島町4番1号 日 本原子力事業株式会社研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−88500(JP,A) 特開 昭58−72099(JP,A) 特開 昭58−146899(JP,A) 特開 昭57−52899(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液中の放射性含金属有機廃棄物に対して金
    属塩の存在下に過酸化水素を接触させて、または加熱加
    圧下に酸素含有ガスを圧入して酸化分解し金属イオンを
    含有する分解液を生成する酸化分解工程と、この金属イ
    オンを含有する分解液から電解反応により金属を析出分
    離させる金属析出電解工程と、この金属析出電解工程後
    の分解液をpH調整し水分を除去する乾燥工程と、この
    乾燥工程による乾燥残渣を固化材と混合して固化させる
    固化処理工程とを有することを特徴とする放射性含金属
    有機廃棄物分解液の減容固化方法。
  2. 【請求項2】金属塩は、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、硝酸
    第一鉄、硝酸第二鉄および硫酸銅から選ばれた1種また
    は2種以上からなる特許請求の範囲第1項記載の放射性
    含金属有機廃棄物分解液の減容固化方法。
  3. 【請求項3】液中の金属塩の濃度は、金属イオン換算
    で、500〜10000ppm である特許請求の範囲第1
    項または第2項記載の放射性含金属有機廃棄物分解液の
    減容固化方法。
  4. 【請求項4】液中の過酸化水素の濃度は、H換算
    で1〜40%である特許請求の範囲第1項記載の放射性
    含金属有機廃棄物分解液の減容固化方法。
  5. 【請求項5】酸化分解工程は、80〜100℃の温度で
    放射性含金属有機廃棄物を金属塩の存在下に過酸化水素
    と接触させて酸化分解する特許請求の範囲第1項ないし
    第4項のいずれか1項記載の放射性含金属有機廃棄物分
    解液の減容固化方法。
  6. 【請求項6】酸化分解工程は、温度200〜300℃、
    圧力20〜100気圧において酸素を含むガスを圧入し
    て放射性含金属有機廃棄物を酸化分解する特許請求の範
    囲第1項記載の放射性含金属有機廃棄物分解液の減容固
    化方法。
JP58166154A 1983-09-09 1983-09-09 放射性含金属有機廃棄物分解液の減容固化方法 Expired - Lifetime JPH0631866B2 (ja)

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