Способ выделения борной кислоты из теплоносителя Советский патент 1978 года по МПК C01B35/00 B01J1/04 B01D13/02 

1

Изобретение относится к технологии регенерации борной кислоты из теплоносителя водоводяпого энергетического реактора атомной электростанции.

РЬвестен способ выделения борной кислоты из теплоносителя водо-водяного энергетического реактора атомной электростанции путем сорбции на сильноосновном апионите в ОН-форме с последующей регенерацией анионита раствором едкого кали, объемом в два раза превышающим объем анионита в сорбционной колонне (т. е. двумя колоночными объемами). Затем анионит промывают тремя колоночными объемами воды и весь регенерат подвергают электродиализу в средней камере трехкамерного электродиализатора с анионообменной и катионообменной мембранами.

Недостатками известного способа являются сложность технологии из-за необходимости дополнительных операций с полученными после электродиализа растворами (выпаривание, битумирование, цементирование или хранение в специальных хранилищах), а также большие энергозатраты в процессе электродиализа за счет малой подвижности аниона тетрабората.

Целью изобретения является упрощение технологии процесса и снижения расхода электроэнергии.

Это достигается тем, что регенерацию ведут. 1,8-2,0-кратным избытком щелочи относительно стехиометрии и собирают регенерат и нромывную воду в три последовательно отбираемые фракции, электродиализ первой из них, обогащенной по борату, осуществляют в камере электродиализатора, образованной катионообменной мембраной и катионообменной стороной биполярной мембраны, второй, обогащенной по щелочи, - в камере электродиализатора, образованной анионообменной стороной биполярной мембраны и другой катионообменной мембраной, третью фракцию исцользуют для промывки анионита. Для регенерации анионита АВ-17 предлагается использовать едкое кали в количестве 0,64 кг на десорбцию 1 кг борной кислоты.

Первая фракция, более богатая борат-ионами, состоит из двух колоночных объемов регенерата.

Вторая фракция, богатая гидроксил-ионами, состоит из одного колоночного объема регенерата и двух колоночных объемов промывных вод.

Третья фракция, содержащая незначительное количество борат- и гидроксил-ионов (менее 1 %), состоит из одного колоночного объема промывных вод. Эта фракция возвращается для промывки анионита.

Первая и вторая фракции поступают на электродиализ.

При электродиализе по предложенному способу превращение тетрабората калия в борную кислоту за счет миграции имеющих высокую подвижность ионов калия к- катоду, а не тетраборатионов к аноду позволяет значительно сократить расход электроэнергии.

Пример. Предложенный сорбционно-электродиализный метод выделения борной кислоты из теплоносителя был проверен на НовоВоронежской АЭС, а также при работе с имитационными растворами. На анионите АВ-17 в ОП-форме происходит сорбция борной кислоты из теплоносителя более, чем на 99,5%. Динамическая емкость по борной кислоте составляет 100-120 г/л при концентрации ее в теплоносителе 2,2-2,5 г/л. Десорбция борной кислоты производилась едким кали, взятым в избытке к стехиометрии, равном 100%. При этом в первой фракции регенерата содержалось 80-90% борат-ионов, а в промывной воде (третьей фракции регенерата) - не более 3-5% борат-ионов; во второй - 98% избытка едкого кали и 10-20% борат-ионов и только 2% едкого кали содержалось в третьей фракции.

Процесс электродиализа осуществляют в двухкамерной ячейке с катионитовой и биполярной мембранами. В камере у катионитовой стороны биполярной мембраны протекала первая фракция регенерационного раствора (кислотная), а у анионнтовой стороны - вторая фракция регенерационного раствора (щелочная). При проведении электродиализа из раствора тетрабората калия (I фракция) извлекалось 98% отсорбированных борат-ионов в концентрат борной кислоты. В этом растворе содержится 42 г/л борной кислоты и 40- 50 мг/л ионов К.

Вторая фракция, возвращаемая на регенерацию, содержит до 90-95% едкого кали и 8-10 г/л борат-ионов. Полученный раствор едкого кали используют для десорбции борной кислоты из анионита и наличие в нем борат-ионов не оказывает влияния на емкость анионнта. Отходов при осуществлении способа извлечения борной кислоты из теплоносителя не получают. Расход электроэнергии на 1 кг борной кислоты составляет 10 квт-ч и при этом извлекалось 0,8 кг КОН. Энергозатраты на переработку 1 м регенерата составляют 140 квт-ч.

Формула изобретения

Способ выделения борной кислоты из теплоносителя водо-ВОдяного энергетического реактора атомной электростанции путем сорбции на сильноосновном анионите в ОН-форме с последующей регенерацией анионнта щелочью, промывкой его водой и электроднализом регенерата, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, снижения расхода электроэнергии, регенерацию ведут 1,8- 2,0-кратным избытком щелочи относительно стехиометрии и собирают регенерат и промывную воду в три последовательно отбираемые фракции, электродиализ первой из них, обогащенной по борату, осуществляют в камере электродиалнзатора, образованной катионообменной мембраной и катионообменной стороной биполярной мембраны, второй, обогащенной по щелочи, - в камере электродиализатора, образованной анионообменной стороны биполярной мембраны и другой катионообменной мембраной, третью фракцию используют для промывки анионита.