185105. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy sókoncentrációjú atomerőművi hulladékoldat előállítására
1 185 105 2 15 20 25 alacsony értékben — célszerűen 10~2 mól/dm3 érték alatt — tartjuk olyan módon, hogy a berendezések dekontaminálására kálium-permanganáttar-. talmú dekontaminálószer helyett nátrium-permanganátos dekontaminálószert alkalmazunk és egyéb 5 K-tartalmú vegyületek felhasználásakor, amennyiben más körülmény nem teszi szükségessé a káliumvegyület használatát, helvette a megfelelő nátriumvegyületet alkalmazzuk, például az ioncserélők regenerálására KOH helyett NaOH-ot használunk. 10 Ez a módszer lényegesen előnyösebb, mint a nagymennyiségű hulladékoldatból a K-ionok viszszanyerése abból a célból, hogy a találmányunk szerint előnyös 10-2 mól/dm3 K+-koncentráció alatti koncentrációt biztosítsunk. A K+-koncentrációjc .iak a csökkentése a hulladékoldatban azért szükséges, mert a kálium-borát, például a kálium-pentaborát (K20.5B203.8H20) oldhatósága hozzávetőleg 1/3-a a megfelelő nátri um-boráténak (Na20.5B203.10H2O). 2. Az 1 ülepítőtartályban összegyűjtött hulladékoldat szervesanyag-mentesítése, legtöbbször oxálsav- és/vagy oxalát-, citrát- és tartarátmentesítése és egyúttal a permanganát-mentesítése. A szervesanyag-mentesités azért előnyös, mert a hulladékoldatok komponenseit alapulvéve az oxalátok és a borátok oldódnak legkevésbé és egymás oldhatóságát kedvezőtlenül befolyásolják (Linke, W. F.: Solubilities of Inorganic and Metal-Organic 30 Compounds; American Chem. Society, Washington, D. C. 1958. 1. kötet 267. oldal). 2.1. A szervesanyagot, legtöbbször oxálsavat és/ vagy oxalátot és erős ásványi savat - célszerűen salétromsavat - és erős lúgot, - célszerűen nátri- 35 um-hidroxidot - illetve az utóbbi kettő sóját és alkáli-permanganátot - célszerűen nátriumpermanganátot - és bórsavat és/vagy borátot tartalmazó hulladékoldatban beállítjuk erős sav — célszerűen salétromsav - vagy erős lúg - célszerű- 40 en nátrium-hidroxid — hozzáadásával az erős lúgok — célszerűen nátrium-hidroxid - és az erős savak — célszerűen salétromsav — mólarányát úgy, hogy a 2.2. pontban foglaltak szerint a hulladékoldathoz adandó alkáli-permanganátot is bele- 45 értve erős egyértékü lúg (NaOH) és az erős egyértékű sav (HNO3) mólaránya ^ 1 legyen és az oldat pH-ja 5^pH <7 legyen. Erre azért van szükség, hogy az oxálsav eliminációja lejátszódjon a megfelelő 5^ pH < 7 pH-tarto- 50 mányban, ezáltal a 2.2. pont szerint csak minimális mértékben növeljük a vegyszer hozzáadásával a hulladékoldat sókoncentrációját. 2.2. Alkáli-permanganát — célszerűen nátriumpermanganát - és/vagy oxálsav hozzáadásával beállítjuk a hulladékoldatban az oxálsav és/vagy oxalát és az alkáli-permanganát - célszerűen nátriumpermanganát - mólarányát úgy, hogy az oxálsav és/vagy oxalát és az alkáli-permanganát mólaránya 6Q 2,5 : 1 legyen; tehát a permanganát öt elektronátmenettel járó reakciójának megfelelő sztöchiometrikus mólarányt biztosítjuk az oxálsav enyhén savas, illetve semleges közegben való oxidálásához. 65 55 Az oxálsav eliminálása az alábbi reakcióegyenlet szerint játszódik le: 2 Mn04- + 5(COO)22- + 16H + = 2 Mn2+ + 1 OC02 + 8 H20 (1) gyengén savas (5 g pH < 7) közegben (amit eljárásunk a 2.1. pont szerint biztosít). 2 3. A 2.1. és 2.2. pontokban foglalt követelmények teljesülése után - célszerűen a környezet hőmérsékletén - 2-3 órán át levegőbefúvással történő keverés mellett reagáltatjuk az oxálsav teljes mennyiségét a nátrium-permanganáttal, illetve a nátrium-permanganát teljes mennyiségét az oxálsavval. A levegőbefúvással a C02 eltávozását, valamint a Mn2+ oxidációját és csapadék formájában való leválását segítjük elő. Ilyen körülmények mellett a Mn2+ a levegő oxigénjének hatására jól ülepedő mangán-oxid-hidroxiddá alakul. A csapadék összetétele egyes szerzők szerint MnO(OH)2 (Erdey, L. : Bevezetés a kémiai analízisbe, Budapest, 1951. 129. oldal). 3. A 2.2. pont szerinti reakció során keletkező C02-nak a 2.3. pontban leírtak szerinti eltávolítása után alkáli-hidroxid — célszerűen nátrium-hidroxid - hozzáadásával a nátrium-hidroxid/bórsav mólarányt 0,17-0,25 tartományba - célszerűen a 0,21 értékre - állítjuk be, ezáltal a bórsav, illetve a borátok optimális oldhatóságát biztosítjuk és egyúttal elősegítjük a mangán-oxid-hidroxid teljes leválását is. A bórsav oldhatósága vízben és neutrális sók, például NaNOj jelenlétében 48 g/dm3 (20°C-on), míg az általunk beállított nátrium-hidroxid/bórsav mólaránnyal (0,21) meghatározott nátrium-borátok oldhatósága, ugyanazon körülmények mellett bórsavban kifejezve 160 g/dm3. 4. A keverés - légbefúvás — megszüntetése után a mangán-oxid-hidroxid-ot ülepítjük és/vagy szűrjük és/vagy centrifugáljuk. A 2. pontban leírt kémiai kezelést és ülepítést az 1 ülepítő tartályban célszerű végrehajtani. A 2.1. és 2.2. pontban feltüntetett műveletek sorrendje elvileg felcserélhető, de célszerű a leírás sorrendjében végrehajtani, mert a kémiai kezeléssel a hulladékoldatba bevitt só így a legkevesebb. Az ismertetett kémiai kezeléssel elérhető, hogy 60-80 g/dm3 sókoncentráció helyett 120- 150 g/dm3 töménységűre lehet bepárolni a hulladékoldatot anélkül, hogy sem a bepárlóban, sem pedig a besűrített hulladékoldatnak 20 °C-ig történő lehűlése után a 4 tartályban, 20 °C-on való tárolásakor kristály, illetve szilárdanyag nem válik ki. Abban az esetben viszont, ha nemcsak a 2.2. pontban rögzített oxálsaveliminációhoz használunk nátrium-permanganátot, hanem a dekontamináló oldatot is nátriumpermanganáttal készítjük kálium-permanganát helyett és ezáltal csökkentjük az 1 ülepítő tartályban a hulladékoldat K +-koncentrációját, 10~2 mól/dm3 vagy ennél kisebb K+ — koncentráció mellett 150-310 g/dm3 sókoncentrációjú sűrítmény állítható elő - a hulladékoldat bórsav és/vagy borát koncentrációjától függően - úgy, hogy legalább 20 °C-on szilárdanyag nem válik ki. Kis bórsavkoncentráció vagy bórsav és/vagy bo-3
