專利名稱:一種放射性污染電化學清洗用電解液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及放射性污染清洗技術，尤其涉及一種電化學清洗所使用的電解液。
背景技術：
去污是核電站設備運行和退役過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。目前，國內外針對核電站金屬或非金屬設備、工件的表面，通常采用物理或化學的去污方法進行清洗凈化，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。噴砂清洗適用于金屬與非金屬表面，工藝設備簡單，但去污成本較高、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(yè)環(huán)境遭受嚴重污染，對操作人員的健康及環(huán)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。該方法去污穩(wěn)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，并產生大量的液體放射性廢物。
3、干冰清洗
干冰清洗系統由干冰制備系統、干冰噴射清洗系統兩部分組成，在壓縮空氣的作用下，以干冰為噴射介質沖擊需處理工件表面而實現清洗。處理過程中，干冰顆粒在沖擊瞬間氣化而揮發(fā)，因此干冰清洗可避免產生二次廢物，但設備復雜、工藝要求高，且去污因子較低。
4、化學清洗
化學清洗是目前最常用的清洗方法，可用于處理具有復雜表面的器件，能夠去除頑固污染物或腐蝕積垢物，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，并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污因子低、處理溫度高、處理時間長、產生的放射性污水或二次廢物多等缺點。為此，近年來人們也研究開發(fā)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，表面上的污染物則進入電解液中。相對于傳統方法，電化學清洗具有高效、安全、環(huán)保等特點，因而具有廣闊的發(fā)展前景。但目前對該去污技術的研究了解尚不深，而且在各種實際去污場合下的去污條件以及去污裝置等的研究仍然有待進一步深入開展。
對于核電站設備的去污清洗，電化學技術所采用的電解液，不僅需要具有較強的去污能力和較快的去污速度，以盡量減少反應堆停運所產生的高額費用。而且，由于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復雜而耗資高的過程，如何選擇使用劑量少、去污率高、產生廢液少的電解液，也是目前急需解決的問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種放射性污染電化學清洗用電解液，以提高去污能力和去污速度，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(yè)發(fā)展的實際需求。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案予以實現
本發(fā)明提供的一種放射性污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%、余量為水；所述添加劑為硫酸鈉、硝酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙酰苯胺、三氟甲苯中的一種或其組合，相對于酸性溶液所述添加劑中各組分的用量< 10g/L。
上述方案中，對于處理碳鋼或低合金鋼材質器件，本發(fā)明所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5 55%、35 85%、余量為水。
上述方案中，對于處理不銹鋼材質器件，本發(fā)明所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5 75 %、10 85 %、余量為水。
上述方案中，對于處理鉻或鎳材質器件，本發(fā)明所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸10 70%、0 80%、余量為水。
上述方案中，對于處理銅或黃銅材質器件，本發(fā)明所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸O 15%、30 90%、余量為水。
上述方案中，相對于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、氨基醋酸和乙酰苯胺；或者，硝酸鈉、酒石酸鉀鈉和乙酰苯胺；或者，氨基醋酸和酒石酸鉀鈉。
本發(fā)明具有以下有益效果
使用本發(fā)明電解液進行放射性去污處理，去污效率高(90%以上)，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平，且處理時間短。此外，二次污染物少，產生的放射性污水為傳統方法的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)，去污后部件的尺寸仍能保持在允許的公差范圍內，仍可繼續(xù)使用。
下面將結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
具體實施方式
實施例一
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙酰苯胺各5g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為105dpm/100cm2、處理面積為2m2、基材為碳鋼的待處理器件，去污時間為6min,處理后器件污染水平下降到78dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例二
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各6g、乙酰苯胺4g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓20V、工作電流20A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為2m2、基材為碳鋼的待處理器件，去污時間為6min,處理后器件污染水平下降到65dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例三
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各4g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓30V、工作電流15A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為3m2、基材為碳鋼的待處理器件，去污時間為9min,處理后器件污染水平下降到57dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例四
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙酰苯胺各4g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流30A條件下，對于原始污染水平為105dpm/100cm2、處理面積為2m2、基材為低合金鋼的待處理器件，去污時間為6min，處理后器件污染水平下降到73dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例五
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各7g、乙酰苯胺2g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓20V、工作電流35A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為3m2、基材為低合金鋼的待處理器件，去污時間為9min，處理后器件污染水平下降到58dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例六
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各5g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為2m2、基材為低合金鋼的待處理器件，去污時間為6min，處理后器件污染水平下降到53dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例七
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙酰苯胺各Sg，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為105dpm/100cm2、處理面積為lm2、基材為不銹鋼的待處理器件，去污時間為3min,處理后器件污染水平下降到69dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。[0045]實施例八
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各Sg、乙酰苯胺3g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為3m2、基材為不銹鋼的待處理器件，去污時間為、9min,處理后器件污染水平下降到52dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例九
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各7g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓30V、工作電流20A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為I. 5m2、基材為不銹鋼的待處理器件，去污時間為5min，處理后器件污染水平下降到51dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例十
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙酰苯胺各6g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流20A條件下，對于原始污染水平為105dpm/100cm2、處理面積為O. 5m2、基材為鉻的待處理器件，去污時間為2min，處理后器件污染水平下降到75dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例^^一
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各5g、乙酰苯胺lg，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為lm2、基材為鉻的待處理器件，去污時間為3min，處理后器件污染水平下降到63dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例十二
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各6g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓30V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為I. 5m2、基材為鉻的待處理器件，去污時間為5min,處理后器件污染水平下降到60dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例十三
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙酰苯胺各7g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。[0062]使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為105dpm/100cm2、處理面積為O. 5m2、基材為鎳的待處理器件，去污時間為2min，處理后器件污染水平下降到77dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例十四
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各9g、乙酰苯胺5g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流30A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為lm2、基材為鎳的待處理器件，去污時間為3min，處理后器件污染水平下降到62dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例十五
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各3g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為I. 5m2、基材為鎳的待處理器件，去污時間為5min,處理后器件污染水平下降到52dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例十六
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙酰苯胺各9g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流15A條件下，對于原始污染水平為105dpm/100cm2、處理面積為lm2、基材為銅的待處理器件，去污時間為3min，處理后器件污染水平下降到67dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例十七
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各4g、乙酰苯胺6g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為2m2、基材為銅的待處理器件，去污時間為6min,處理后器件污染水平下降到63dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例十八
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各Sg，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為3m2、基材為銅的待處理器件，去污時間為 9min,處理后器件污染水平下降到48dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例十九[0079]本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙酰苯胺各3g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓30V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為105dpm/100cm2、處理面積為lm2、基材為黃銅的待處理器件，去污時間為3min，處理后器件污染水平下降到75dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例二十
本實施例放射性污染電化學 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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加硝酸鈉和酒石酸鉀鈉各3g、乙酰苯胺7g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓20V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為2m3、基材為黃銅的待處理器件，去污時間為6min,處理后器件污染水平下降到70dpm/100cm2，再經過簡單沖洗即可下降到本底水平。
實施例二i^一
本實施例放射性污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%、余量為水。然后在所配制的IL酸性溶液中添加氨基醋酸和酒石酸鉀鈉各2g，待固體充分溶解并冷卻后即得電解液。
使用本實施例電解液進行去污處理，在工作電壓25V、工作電流25A條件下，對于原始污染水平為104dpm/100cm2、處理面積為3m2、基材為黃銅的待處理器件，去污時間為9min,處理后器件污染水平下降到55dpm/100cm2，再經過簡單沖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，清洗過后金屬器件的尺寸仍保持在在允許的公差范圍內，可以重復使用。清洗后產生的廢液量很少，大約為970mL。
采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.ー種放射性污染電化學清洗用電解液，其特征在干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%、余量為水；所述添加劑為硫酸鈉、硝酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、こ酰苯胺、三氟甲苯中的ー種或其組合，相對于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所述的放射性污染電化學清洗用電解液，其特征在于對于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 %、余量為水。
3.根據權利要求
I所述的放射性污染電化學清洗用電解液，其特征在于對于處理不銹鋼材質器件，所述酸性溶液的組成按照濃度為硫酸5 75%、10 85%、余量為水。
4.根據權利要求
I所述的放射性污染電化學清洗用電解液，其特征在于對于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%、余量為水。
5.根據權利要求
I所述的放射性污染電化學清洗用電解液，其特征在于對于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%、余量為水。
6.根據權利要求
I所述放射性污染電化學清洗用電解液，其特征在于相對于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所述放射性污染電化學清洗用電解液，其特征在于所述添加劑的組成為硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸和こ酰苯胺。
8.根據權利要求
I或6所述放射性污染電化學清洗用電解液，其特征在于所述添加劑的組成為硝酸鈉、酒石酸鉀鈉和こ酰苯胺。
9.根據權利要求
I或6所述放射性污染電化學清洗用電解液，其特征在于所述添加劑 的組成為氨基醋酸和酒石酸鉀鈉。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種放射性污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％、余量為水；所述添加劑為硫酸鈉、硝酸鈉、酒石酸鉀鈉、氨基醋酸、乙酰苯胺、三氟甲苯中的一種或其組合，相對于酸性溶液所述添加劑中各組分的用量＜10g/L。本發(fā)明電解液去污能力強、去污速度快，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(yè)發(fā)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(fā)明者李彬誠, 黃劍文 申請人:廣東白云國際科學研究院有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan