湿式催化氧化法处理放射性废有机溶剂开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

核电站是21世纪能源问题的一个重点,作为能源问题解决的重要途径之一,核电站也饱受争议。除了核电站的安全性问题外,核电站产生的放射性废物的处理问题也日渐突出。核电站中放射性废物的处理原则是首先尽量减少核废料的生成量和降低放射性浓度,其次对已经产生的核废料必须严格地加以收集和控制,避免放射性扩散,最后对已经收集的废物进行有效的处理。

按照自然形态,放射性废物可分为气态(载)废物、液态废物和固态废物。放射性废物的处理对于核电站的安全性指标具有重要的意义。气态(载)废物的处理,有过滤、滞留衰变等方式,液态废物的处理,有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、蒸发浓缩法、膜处理法等方式,固态废物的处理有焚烧、湿法氧化、聚合物固化、水泥固化等方式。

废燃料后处理过程产生的废有机溶剂是以磷酸三丁酯和煤油(以下简称TBP/OK )及其辐射降解产物为主要组分的混合物,其中含铀、钚、碘及其他放射性核素,其化学组成复杂,较难处理。 国际上对TBP/OK的处理以焚烧和裂解及其变体流程等高温氧化工艺居多,但近年来以H2O2/Fe2 为基础的湿法催化氧化工艺已引起了人们的兴趣。该工艺利用氧化性极强的氢氧自由基(。OH)去氧化有机物,系低温常压操作,运行费用低,且放射性核素均存留于反应残液中,不存在尾气净化等二次污染问题,弥补了高温氧化工艺的若干缺陷。

纳米材料作为一种新型材料在近年来逐渐受到重视而且得到了很大的发展。与其他普通材料相比,纳米材料的优势在于纳米尺寸使其具有巨大的比表面积,因此具有很强的吸附性能;另外,纳米材料也具有较高的反应活性,能与周围物质发生较强的相互作用而实现对污染物的清除。因为纳米材料的独特性能,其在放射性废物的处理中有着不可替代的作用,纳米材料的研究是核废料处理的一个重要研究方向。

用于核废料处理的纳米材料主要有纳米吸附材料和纳米还原材料。

纳米吸附材料典型的有纳米金属氧化物和碳基纳米材料。纳米金属氧化物主要有纳米铁氧化物、纳米锰氧化物等。纳米金属氧化物具有比表面积大、表面活性大等特点。在处理放射性废物时,纳米氧化物可以作为吸附材料,吸附放射性核素,实现对核废料的固化,进而集中处理。

纳米还原材料(纳米金属),特别是纳米铁,是一种还原性很强的化学还原剂。纳米铁具有比表面积高、吸附性能好、还原活性高等特点,纳米铁的还原性可以使核素以低价态存在,减轻其毒性或者固化核素,同时吸附核素。
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