一种放射性汙染電化學清洗用電解液的製作方法
2023-05-08 18:52:26
專利名稱:一种放射性汙染電化學清洗用電解液的製作方法
技術領域：
本發明涉及放射性汙染清洗技術，尤其涉及一種電化學清洗所使用的電解液。
背景技術：
去汙是核電站設備運行和退役過程中不可缺少的環節。目前，國內外針對核電站金屬或非金屬設備、工件的表面，通常採用物理或化學的去汙方法進行清洗淨化，主要有以下幾種方式、[0003]I、噴砂清洗
以壓縮空氣為動力，將磨料高速噴射到需處理工件表面而實現清洗。噴砂清洗適用於金屬與非金屬表面，工藝設備簡單，但去汙成本較高、勞動強度大。處理過程中會伴隨大量放射性塵埃的形成，作業環境遭受嚴重汙染，對操作人員的健康及環境帶來嚴重的危害，某些情況下甚至會形成爆炸性混合物。
2、超聲波清洗
將金屬器件放入容器中加入清洗液，利用超聲波振蕩實現清洗作用。該方法去汙穩定，可處理特殊的元件，但難以處理大體積器件，且消耗的能源較大，並產生大量的液體放射性廢物。
3、乾冰清洗
乾冰清洗系統由乾冰製備系統、乾冰噴射清洗系統兩部分組成，在壓縮空氣的作用下，以乾冰為噴射介質衝擊需處理工件表面而實現清洗。處理過程中，乾冰顆粒在衝擊瞬間氣化而揮發，因此乾冰清洗可避免產生二次廢物，但設備複雜、工藝要求高，且去汙因子較低。
4、化學清洗
化學清洗是目前最常用的清洗方法，可用於處理具有複雜表面的器件，能夠去除頑固汙染物或腐蝕積垢物，但化學清洗方式工作溫度較高(一般在70°C以上)，處理時間長，需要消耗大量化學試劑和處理液，並產生大量的二次放射性廢液。
綜上所述，傳統的清洗方法存在著去汙因子低、處理溫度高、處理時間長、產生的放射性汙水或二次廢物多等缺點。為此，近年來人們也研究開發了電化學清洗方法，即以金屬部件作為陽極，在電解條件下使其表面層均勻地溶解，表面上的汙染物則進入電解液中。相對於傳統方法，電化學清洗具有高效、安全、環保等特點，因而具有廣闊的發展前景。但目前對該去汙技術的研究了解尚不深，而且在各種實際去汙場合下的去汙條件以及去汙裝置等的研究仍然有待進一步深入開展。
對於核電站設備的去汙清洗，電化學技術所採用的電解液，不僅需要具有較強的去汙能力和較快的去汙速度，以儘量減少反應堆停運所產生的高額費用。而且，由於對反應堆系統的腐蝕控制有嚴格的要求，因此電解液以及分解產物對設備材料的侵蝕性要小。此夕卜，放射性廢液的安全排放和處理是一個複雜而耗資高的過程，如何選擇使用劑量少、去汙率高、產生廢液少的電解液，也是目前急需解決的問題。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一种放射性汙染電化學清洗用電解液，以提高去汙能力和去汙速度，同時減少對設備和材料的侵蝕以及二次廢物的形成，從而更好地適應和滿足核能產業發展的實際需求。
本發明的目的通過以下技術方案予以實現
本發明提供的一种放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成；所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5 75%和/或5 90%、餘量為水；所述添加劑為硫酸鈉、硝酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙醯苯胺、三氟甲苯中的一種或其組合，相對於酸性溶液所述添加劑中各組分的用量< 10g/L。
上述方案中，對於處理碳鋼或低合金鋼材質器件，本發明所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5 55%、35 85%、餘量為水。
上述方案中，對於處理不鏽鋼材質器件，本發明所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5 75 %、10 85 %、餘量為水。
上述方案中，對於處理鉻或鎳材質器件，本發明所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸10 70%、0 80%、餘量為水。
上述方案中，對於處理銅或黃銅材質器件，本發明所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸O 15%、30 90%、餘量為水。
上述方案中，相對於酸性溶液所述添加劑中各組分的用量為I 9g/L。進一步地，所述添加劑的組成為硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸和乙醯苯胺；或者，硝酸鈉、酒石酸鉀鈉和乙醯苯胺；或者，氨基醋酸和酒石酸鉀鈉。
本發明具有以下有益效果
使用本發明電解液進行放射性去汙處理，去汙效率高(90%以上)，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平，且處理時間短。此外，二次汙染物少，產生的放射性汙水為傳統方法的1% 15%。對金屬設備和材料的腐蝕小，溶解掉的表面層很薄(幾到幾十微米)，去汙後部件的尺寸仍能保持在允許的公差範圍內，仍可繼續使用。
下面將結合實施例對本發明作進一步的詳細描述。
具體實施方式
實施例一
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5%、80%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙醯苯胺各5g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為105dpm/100cm2、處理面積為2m2、基材為碳鋼的待處理器件，去汙時間為6min,處理後器件汙染水平下降到78dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例二
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸30%、磷酸50%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各6g、乙醯苯胺4g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓20V、工作電流20A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為2m2、基材為碳鋼的待處理器件，去汙時間為6min,處理後器件汙染水平下降到65dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例三
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸35%、磷酸60%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各4g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓30V、工作電流15A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為3m2、基材為碳鋼的待處理器件，去汙時間為9min,處理後器件汙染水平下降到57dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例四
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸55%、磷酸35%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙醯苯胺各4g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流30A條件下，對於原始汙染水平為105dpm/100cm2、處理面積為2m2、基材為低合金鋼的待處理器件，去汙時間為6min，處理後器件汙染水平下降到73dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例五
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5%、磷酸85%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各7g、乙醯苯胺2g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓20V、工作電流35A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為3m2、基材為低合金鋼的待處理器件，去汙時間為9min，處理後器件汙染水平下降到58dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例六
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸30%、磷酸45%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各5g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為2m2、基材為低合金鋼的待處理器件，去汙時間為6min，處理後器件汙染水平下降到53dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例七
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5%、磷酸85%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙醯苯胺各Sg，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為105dpm/100cm2、處理面積為lm2、基材為不鏽鋼的待處理器件，去汙時間為3min,處理後器件汙染水平下降到69dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。[0045]實施例八
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸75%、磷酸10%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各Sg、乙醯苯胺3g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為3m2、基材為不鏽鋼的待處理器件，去汙時間為、9min,處理後器件汙染水平下降到52dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例九
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸55%、磷酸40%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各7g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓30V、工作電流20A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為I. 5m2、基材為不鏽鋼的待處理器件，去汙時間為5min，處理後器件汙染水平下降到51dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例十
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸10%、磷酸80%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙醯苯胺各6g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流20A條件下，對於原始汙染水平為105dpm/100cm2、處理面積為O. 5m2、基材為鉻的待處理器件，去汙時間為2min，處理後器件汙染水平下降到75dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例^^一
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸60%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各5g、乙醯苯胺lg，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為lm2、基材為鉻的待處理器件，去汙時間為3min，處理後器件汙染水平下降到63dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例十二
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸25%、磷酸70%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各6g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓30V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為I. 5m2、基材為鉻的待處理器件，去汙時間為5min,處理後器件汙染水平下降到60dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例十三
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸70%、磷酸10%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙醯苯胺各7g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。[0062]使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為105dpm/100cm2、處理面積為O. 5m2、基材為鎳的待處理器件，去汙時間為2min，處理後器件汙染水平下降到77dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例十四
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸40%、磷酸40%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各9g、乙醯苯胺5g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流30A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為lm2、基材為鎳的待處理器件，去汙時間為3min，處理後器件汙染水平下降到62dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例十五
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸50%、磷酸5%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各3g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為I. 5m2、基材為鎳的待處理器件，去汙時間為5min,處理後器件汙染水平下降到52dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例十六
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為磷酸90%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙醯苯胺各9g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流15A條件下，對於原始汙染水平為105dpm/100cm2、處理面積為lm2、基材為銅的待處理器件，去汙時間為3min，處理後器件汙染水平下降到67dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例十七
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為磷酸30%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各4g、乙醯苯胺6g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為2m2、基材為銅的待處理器件，去汙時間為6min,處理後器件汙染水平下降到63dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例十八
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸10%、磷酸85%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各Sg，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為3m2、基材為銅的待處理器件，去汙時間為 9min,處理後器件汙染水平下降到48dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例十九[0079]本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸15%、磷酸70%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙醯苯胺各3g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓30V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為105dpm/100cm2、處理面積為lm2、基材為黃銅的待處理器件，去汙時間為3min，處理後器件汙染水平下降到75dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例二十
本實施例放射性汙染電化學 清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為硫酸10%、磷酸70%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各3g、乙醯苯胺7g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓20V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為2m3、基材為黃銅的待處理器件，去汙時間為6min,處理後器件汙染水平下降到70dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
實施例二i^一
本實施例放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成。酸性溶液的組成按照濃度為磷酸60%、餘量為水。然後在所配製的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各2g，待固體充分溶解並冷卻後即得電解液。
使用本實施例電解液進行去汙處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對於原始汙染水平為104dpm/100cm2、處理面積為3m2、基材為黃銅的待處理器件，去汙時間為9min,處理後器件汙染水平下降到55dpm/100cm2，再經過簡單衝洗即可下降到本底水平。
上述實施例所處理的金屬器件，表面損耗厚度為58 μ m 88 μ m,損耗厚度很少，清洗過後金屬器件的尺寸仍保持在在允許的公差範圍內，可以重複使用。清洗後產生的廢液量很少，大約為970mL。
採用普通化學清洗技術進行對比，同體積的待處理器件，普通化學清洗中金屬損耗厚度為1328 μ m，產生的廢液量大約為48L。
權利要求
1.ー种放射性汙染電化學清洗用電解液，其特徵在幹由酸性溶液和添加劑組成；所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5 75%和/或5 90%、餘量為水；所述添加劑為硫酸鈉、硝酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、こ醯苯胺、三氟甲苯中的ー種或其組合，相對於酸性溶液所述添加劑中各組分的用量< 10g/L。
2.根據權利要求
I所述的放射性汙染電化學清洗用電解液，其特徵在於對於處理碳鋼或低合金鋼材質器件，所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5 55 %、35 85 %、餘量為水。
3.根據權利要求
I所述的放射性汙染電化學清洗用電解液，其特徵在於對於處理不鏽鋼材質器件，所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5 75%、10 85%、餘量為水。
4.根據權利要求
I所述的放射性汙染電化學清洗用電解液，其特徵在於對於處理鉻或鎳材質器件，所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸10 70%、0 80%、餘量為水。
5.根據權利要求
I所述的放射性汙染電化學清洗用電解液，其特徵在於對於處理銅或黃銅材質器件，所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸O 15%、30 90%、餘量為水。
6.根據權利要求
I所述放射性汙染電化學清洗用電解液，其特徵在於相對於酸性溶液所述添加劑中各組分的用量為I 9g/L。
7.根據權利要求
I或6所述放射性汙染電化學清洗用電解液，其特徵在於所述添加劑的組成為硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸和こ醯苯胺。
8.根據權利要求
I或6所述放射性汙染電化學清洗用電解液，其特徵在於所述添加劑的組成為硝酸鈉、酒石酸鉀鈉和こ醯苯胺。
9.根據權利要求
I或6所述放射性汙染電化學清洗用電解液，其特徵在於所述添加劑 的組成為氨基醋酸和酒石酸鉀鈉。
專利摘要
本發明公開了一种放射性汙染電化學清洗用電解液，由酸性溶液和添加劑組成；所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5～75％和/或5～90％、餘量為水；所述添加劑為硫酸鈉、硝酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙醯苯胺、三氟甲苯中的一種或其組合，相對於酸性溶液所述添加劑中各組分的用量＜10g/L。本發明電解液去汙能力強、去汙速度快，同時也減少了對設備和材料的侵蝕以及二次廢物的形成，從而能夠更好地適應和滿足核能產業發展的實際需求。
文檔編號G21F9/30GKCN102664053SQ201210127282
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月26日
發明者李彬誠, 黃劍文 申請人:廣東白雲國際科學研究院有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan