Способ обогащения сточной воды, содержащей соединения бора и радионуклиды

, кл, 621 Р 9/08, -Спевс, Франк- издание, изд-во СТОЧНОЙ ВОИНЕНИЯ БОРА ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ОБОГАЩЕНИДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ СОЕДИ РАДИОНУКЛИДЫ Изобретение относится к способу обогащения сточной воды, содержащей соединения бора и радионуклиды, путем еевыпаривания и обработки сухого концентрата спиртом с получением сложного эфираборной кислоты и отделением осадка,Цель изобретения - обеспечение регенерации борной кислоты, а также снижениесодержания подлежащих окончательномускладированию твердых веществ,Предложен способ обогащения и удаления сточных вод, содержащих борную кислоту и другие соединения бора, а такжерадионуклиды, в частности, также радиоактивную сурьму; этот способ позволяет, значительно снизить содержание не используемых в окончательном виде компокентов сточных вод и делать это как можнобыстрее; благоприятнее с точки зрения за 3(57) Использование; обработка сточных вод. Сущность изобретения; сточную воду выпаривают до получения сухого концентрата, на следующей промежуточной стадйи путем добавки длинноцепочного одноатомного спирта получают сложный эфир борной кислоты, который отделяют от остальных материалов и омыляют, После этого полученную кристаллическую борную кислоту и спирт разделяют для дальнейшего применения. Путем использования и-бутанола отгоня после этерификации воду и избыточн спирт и снова получают обе фазы. Из-за четкого термического отличия в точках кипенйя смесиазеотроп/спирт и отогнанного сложного эфира борной кислоты легко управлять способом, в котором получают остатки, которые могут быть захоронены, 8 з.п, ф-лы, 1 ил. щиты окружающей среды и с минимальными затратами. евамИзобретение исходит из того, что азеот- Ор роп очень трудно отделить от метанола или этанола и сложного эфира борной кислоты и поэтому следует избегать образования этой смеси, в то время как азеотропы легко отделяются от воды и спирта. В противопо- .ложность метанолу в случае и-бутанола при С этерификации не требуется серной кислоты в качестве катализатора и поэтому можно исключить применение большого количества солей и загрязнения радионуклидами,Для этого согласно изобретению сточные воды подвергают выпариванию до сухого состояния или уже подвергшиеся выпариванию сточные воды с промежуточного хранения обрабатывают длинноцепочным одноатомным спиртом, т,е, не1 тэнолом, а например, и-бутэнолом до полной этерификэции борной кислоты спиртом и полученную реакционную воду и избыточный спирт подвергают отгонке. Полученный сложный эфир на этой стадии дистилляции сначала остается в отстойнике, Азеотроп из бутанола и воды имеет точку кипения 93"С, которая может быть еще понижена дистилляцией при давлении, меньшем, чем атмосферное, Испарительный "0 концентрат, в случае необходимости, следует охладить ниже точки кипения азеотропа, После отгонки оставшегося чистого спирта (при 117,5 С) сложный эфир также можно отогнать путем дальнейшего повышения 15 температуры процесса или дальнейшего снижения давления, Так как точка кипения сложного бутилового эфира лежит при 227 С, температура является достаточной для надежного проведения процесса. После 20 отгонки сложного эфира борной кислоты все нелетучие компоненты остаются в отстойнике в виде твердого продукта. В этом твердом остатке связаны,все радионуклиды, а также все не радиоактивные загрязне ния концентрата, благодаря чему он может подвергаться захоронению. Благодаря особым приемам способа исключается необходимость промежуточного складирования остатков до потери активности сурьмы, 30 прежде чем радионуклиды смогут химически связываться, Это снижает потребность в площади для промежуточного складирования испарительных концентратов, а также серной кислоты, С помощью способа со гласно изобретению можно таким образом перерабатывать по выбору испарительные концентраты или сточные воды сразу же или после продолжительного хранения. В способе согласно изобретению так же как и по 40 известному уровню техники создается возможность включить в цикл спирт, получающийся при омылении сложного эфира борной кислоты и использовать для новой этерификации других концентратов.Кроме того, спирт можно отделить от предварительно отогнанного азеотропа и вернуть для дальнейшей этерификации, То же самое относится и к борной кислоте, получающейся при омылении, которая после 50 отделения воды без дополнительной очистки может снова добавляться к свежей воде ядерного реактора. 1Путем простой конденсации азеотропа на первой стадии и последующего отделе ния двухфазной смеси, например, в декантаторе можно добиться значительно более дешевого разделения азеотропа. Благодаря этому можно еще больше снизить получающиеся остатки за счет того, что с помощь обычных химических способов предвари тельно переводятся в осадок нерадиоактив ные соли,В принципе возможно также применение вторичных или третичных спиртов для этерификации борной кислоты, однако в этом случае при омылении сложного эфира борной кислоты необходимы другие катализаторы.В случае необходимости сточные воды перед выпариванием могут подвергаться фильтрации, а твердые вещества отдельно кондиционироваться, При применении щелочных выпарителей перед началом способа согласно изобретению концентрат следует нейтрализовать.На чертеже схематично показана принципиальная схема проведения способа.Сточные воды или предварительно концентрированные сточные воды (1) выпариваются на первой стадии способа (2), например, подвергаются сушке. Затем концентрат(3) вместе с борной кислотой после промежуточного складирования или как вторичные отходы, бораты и остаток воды (4) при медленном вводе избытка длинноцепочного одноатомного спирта (например, бутанола) (5) подвергают этерификации (б) до сложного эфира борной кислоты.На первой ступени дистилляции (7) азеотроп бутанол/вода (8) отделяется от сложного эфира (9) и остатка (10), которые затем подвергают сушке (11), осуществляемой непосредственно в емкости для окончательного хранения (бочки) для отделения сложного эфира (9) от остающихся твердых веществ (12), Твердые вещества (12) могут выводиться непосредственно на окончательное захоронение (13), в то время, как сложный эфир омыляется (14) водой.Получающаяся чистая для анализа кристаллическая борная кислота (10) кондиционируется фильтрацией (15) и сушкой (16) и возвращается в ядерный реактор, фильтрат (12) снова вводится в омылитель (14).Азеотроп бутанол Йода (8) (О) из омылителя (14) и дистиллятора (7) отделяется на второй стадии дистилляции (17) и составленные части возвращаются назад. Оставшаяся чистая вода(18) процесса после контрольного анализа (19) отводится в общий слив,Все остаточные воды, выделяющиеся в процессе, возмокно, содержащие бор, могут снова вводиться в процесс для очистки,П р и м е р 1, Отводимая от ядерного реактора предварительно концентрированная сточная вода имеет содержание борной кислоты, равное 10вес. О, а также удельную гамма-активность 0,5 Кюритонна, большая часть которой вызывается сурьмой и радиоактивными нуклидами кобальга и марганца. Эта концентрация повышается в испарителе почти до сухого состояния. К этому концентрату пос 1 епенно добавляют и-бутанол в устройстве для этерификации при многократном избытке. Реакция осуществляется в обратном потоке в течение нескольких часов при температуре кипения до полного превращения сложногсэфира борной кислоты. В заключение остаточная вода, полученная вода реакции, а также избыточный бутиловый спирт в виде азеотропной смеси подвергаются отгонке, В отстойнике остается осадок из нерастворимых солей и сложного трибутилового эфира борной кислоты, Из этого осадка после отгонки азеотропа при абсолютном давлении 800 иРа получают сложный трибутиловый эфир.Остающийся осадок является практически свободным от борной кислоты и может складироваться непосредственно в емкости для окончательного захоронения, Объемы, отводимые согласно изобретению, в зави-. симости от исходной концентрации загрязнений в воде могут быть снижены приблизительно до 170 массы концентрата,Азеотроп отгонки из бутанола и воды, а также чистый бутанол после этого сначала конденсируется, и в заключение разлагаются в декантаторе на две фазы - бутанол и воду, Вода может использоваться для омыления сложного эфира борной кислоты, а бутанол может, применяться для новой зтерификации.Сложный трибутиловый эфир борной кислоты гидролизуют водой и отделяют при этом кристаллизующуюся барную кислоту от остальной воды с помощью отделителя и выводят из процесса для того, чтобы использовать для кондиционирования первичной воды реактора с охлаждением водой под давлением. Остаточная вода (избыток) может возвращаться в цикл, спирт, выделяющийся при омылении, также отделяется для дальнейшей этерификации от концентрата.П р и м е р 2, Специальный предварительный испаритель на ядерной электростанции работает с натриевым щелочам, В концентрате имеется бор в виде бората натрия. Для применения способа согласно изобретению сначала нейтрализуют выпаренный концентрат соляной кислотой, Способ проводят аналогично примеру 1. Однако в этом случае за счет нейтрализации осаждается большое количество хлоритэ натрияи отводится отдельно или совместно с состаяляющими остатка, С щелочным концентраом в качестве исходной массы согласно5 изобретению как остаток остается еще около 10 первоначального количества концентрата.Формула изобретения1. Способ обогащения сточной воды, со 10 держащей соединения бора и радионуклиды, причем сточную воду выпаривают дополучения концентрата в сухом состоянии,после чего на следующей промежуточнойстадии путем добавления спирта получают15 сложный эф. р борной кислоты, от которогоотделяют осадки, содержащие радионуклиды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что осуществляют этерификацию, для чего вводятизбыток бутилового спирта или длинноце 20 почного одноатомного спирта, причем используют концентрат, имеющий передвводом температуру ниже точки кипенияазеотропа из воды и примененного спирта,2, Способ поп, 1, отличающийся25 тем, что из азеотропа, получающегося приэтерификации, отделяют спирт и воду и возвращают их в процесс.3. Способ по п. 1 или 2, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что отделение осуществляют дис 30 тилляцией,4. Способ по п, 1 или 2, о тл и ч а ю щ ий с я тем, что омыляют сложный эфир борной кислоты и полученный таким образомспирт возвращают для этерификации следу 35 ющего концентоата.5, Способ по пп, 1 - 4, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что перед складированием из остатков удаляют нерастворимые соли,б, Способ по пп,1-5, о т л и ч а ю щ и й 40 с я тем, что в качестве длинноцепочногоспирта применяют предпочтительно и-бутанол.7. Способ по пп. 1-6, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что дистилляцию осуществляют при45 атмосферном давлении,8. Способ по пп. 1 - 7, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что щелочные концентраты до этерификации нейтрализуют и/или отфильтровывают твердые вещества.50 9. Способ по пп, 1 - 9, отличаю щи йс я тем, что применяют бутиловый спиртили длинноцепочный одноатомный спиртпри регенерации борной кислоты из сточных вод ядерных электростанций для сни 55 жения до минимума отходов.1809930 Составитель В,КостеревТехред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц Реда кт Проиааодстаанно.иадатальский комбинат +Патлат", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 л аказ 1301 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5