公布日：2023.12.08
申请日：2023.09.27
分类号：C02F1/42(2023.01)I;C01B4/00(2006.01)I
摘要
本发明涉及放射性废液处理领域，具体涉及一种废水中氢同位素的分离方法与应用。一种废水中氢同位素的分离方法，包括，将含氢同位素的废水与含有活泼氢的离子液体混合，搅拌，分离离子液体与除氢同位素的废水。本发明利用离子液体中的活泼氢与废水中的氢同位素进行置换，将废水中氢同位素固定于离子液体中，除氢同位素的废水可以排放或复用，本发明的分离方法流程简单，能耗低，可以大幅度降低废水中氢同位素浓度，实现废水能够达到排放的放射性含量达标。
权利要求书
1.一种废水中氢同位素的分离方法，其特征在于，包括如下步骤，将含氢同位素的废水与含有活泼氢的离子液体混合，搅拌，分离离子液体与除氢同位素的废水。
2.根据权利要求1所述的废水中氢同位素的分离方法，其特征在于，所述离子液体为疏水性离子液体或亲水性离子液体中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的废水中氢同位素的分离方法，其特征在于，所述疏水性离子液体为BimNtf2、EminBF4中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的废水中氢同位素的分离方法，其特征在于，所述亲水性离子液体为EtOHPiBF4、PyPF6中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的废水中氢同位素的分离方法，其特征在于，当所述离子液体为疏水性离子液体时，所述分离离子液体与除氢同位素的废水的步骤为静置、澄清、分相。
6.根据权利要求5所述的废水中氢同位素的分离方法，其特征在于，分离离子液体与除氢同位素的废水的步骤中，静置时间为12～48h。
7.根据权利要求4所述的废水中氢同位素的分离方法，其特征在于，当离子液体为亲水性离子液体时，所述分离离子液体与除氢同位素的废水的步骤为加入诱导剂、搅拌、静置，取上层液体加热、降温、过滤。
8.根据权利要求1-7任一项所述的废水中氢同位素的分离方法，其特征在于，所述离子液体与含氢同位素的废水体积比为1：1-10，所述含氢同位素的废水中含氢同位素的浓度为20ppb～1000ppm。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的废水中氢同位素的分离方法在核电厂、后处理厂的废水处理上的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述氢同位素为氘、氚中的至少一种。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的对含氚废水处理效率低、能源消耗大的缺陷，从而提供一种废水中氢同位素的分离方法与应用，能够提高含氢同位素废水的处理效率，降低能源消耗。
本发明提供一种废水中氢同位素的分离方法，包括如下步骤，将含氢同位素的废水与含有活泼氢的离子液体混合，搅拌，分离离子液体与除氢同位素的废水。
所述离子液体为疏水性离子液体或亲水性离子液体中的至少一种。
所述疏水性离子液体为BimNtf2、EminBF4中的至少一种。
当离子液体为疏水性离子液体时，所述分离离子液体与除氢同位素的废水的步骤为静置、澄清、分相，其中，静置时间为12～48h。
所述亲水性离子液体为EtOHPiBF4、PyPF6中的至少一种。
当离子液体为亲水性离子液体时，所述分离离子液体与除氢同位素的废水的步骤为加入诱导剂、搅拌、静置，取上层液体加热、降温、过滤。
所述诱导剂为蔗糖、木糖、乳糖或己糖中的至少一种。
所述诱导剂的加入量为离子液体质量的0.8倍。
上层液体加热温度为45-80℃。
上层液体降温速率为4-8℃/h，直至将上层液体温度降至25-30℃。
所述离子液体与含氢同位素的废水体积比为1：1-10，所述含氢同位素的废水中含氢同位素的浓度为20ppb～1000ppm。
另一方面，本发明提供的废水中氢同位素的分离方法可以应用于核电厂、后处理厂的废水处理中。
可选的，所述氢同位素为氘、氚中的至少一种。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的废水中氢同位素的分离方法，将含氢同位素的废水与含有活泼氢的离子液体混合，搅拌，分离离子液体与除氢同位素的废水。本发明利用离子液体中的活泼氢与废水中的氢同位素进行置换，将废水中氢同位素固定于离子液体中，除氢同位素的废水可以排放或复用，本发明的分离方法流程简单，能耗低，可以大幅度降低废水中氢同位素浓度，实现废水能够达到排放的放射性含量标准的要求。
2.本发明提供的废水中氢同位素的分离方法，含有活泼氢的离子液体为疏水性离子液体BimNtf2或EminBF4中的至少一种，疏水性离子液体与含氢同位素的废水混合后，氢同位素固定于离子液体中，由于离子液体的疏水性，仅需静置混合液，即可完成离子液体与置换后的废水的分相，得到氢同位素浓度符合标准的废水，实现废水中氢同位素的分离，处理后的废水可以直接排放或返厂复用，尤其是离子液体BimNtf2，其内部的95％的氢可以取代废水中的氢同位素。
3.本发明提供的废水中氢同位素的分离方法，含有活泼氢的离子液体为亲水性离子液体EtOHPiBF4或PyPF6中的至少一种，亲水性离子液体EtOHPiBF4与含氢同位素的废水混合后，利用离子液体的亲水性，氢同位素能够随着废水更充分的与离子液体中活泼氢接触，提高了对离子液体对氢同位素的置换效率，进一步的提高了氢同位素的置换率，尤其是离子液体EtOHPiBF4，其内部的97％的氢可以取代废水中的氢同位素。
4.本发明提供的废水中氢同位素的分离方法，采用过量的离子液体对含有氢同位素的废水进行处理，使得分离过程高效且充分，分离后得到的废水放射性活性低，能够达到排放标准。
5.本发明提供的废水中氢同位素的分离方法，具有无相变、低能耗、易放大的特性，可以在室温下进行，无需额外的能源消耗，投资费用较低，并且可以有效的回收利用离子液体以及氚。
6.本发明提供的废水中氢同位素的分离方法，工艺流程简单，一次性投入费用低，氢同位素分离效果好，较目前已经存在的采用水精馏与吸附分离的方式分离氚的方法具有可观的前景。
（发明人：刘江海;徐琰;于湉湉;马敬;李鑫;武毓勇;翁展;陈思璠;陶耀光）