CN102628176A

CN102628176A - 一种去除核污染电解液以及移动式阴极电化学清洗装置

Info

Publication number: CN102628176A
Application number: CN2012101197569A
Authority: CN
Inventors: 黄剑文; 李彬诚
Original assignee: GUANGDONG BAIYUN INTERNATIONAL SCIENCE RESEARCH INSTITUTE CO LTD
Current assignee: GUANGDONG BAIYUN INTERNATIONAL SCIENCE RESEARCH INSTITUTE CO LTD
Priority date: 2012-04-21
Filing date: 2012-04-21
Publication date: 2012-08-08

Abstract

本发明公开了一种去除核污染电解液，由去离子水和添加剂组成，相对于去离子水所述添加剂为硫酸钠25～65g/L、酒石酸钾钠25～65g/L、乙二胺四乙酸5～50g/L。还公开了一种移动式阴极电化学清洗装置，包括手把、支撑件、阴极电极、多孔材料、电解液输送管、导线；所述手把设置在支撑件上，阴极电极设置在支撑件的底部，多孔材料连接在阴极电极的底部；所述电解液输送管、导线均与阴极电极连接，所述阴极电极上设有与多孔材料连通的通孔。本发明去污率高，处理时间短，对金属设备和材料的腐蚀小；可对体积较大或难以搬移的金属器件实施电化学清洗处理，去污快速有效，二次污染物少，有利于电化学清洗技术的推广和应用。

Description

一种去除核污染电解液以及移动式阴极电化学清洗装置

技术领域

本发明涉及放射性污染清洗技术，尤其涉及一种电化学清洗所使用的电解液以及电化学清洗装置。

背景技术

去污是核电站设备运行和退役过程中不可缺少的环节。目前，国内外针对核电站金属或非金属设备、工件的表面，通常采用物理或化学的去污方法进行清洗净化，主要有以下几种方式：

1、喷砂清洗

以压缩空气为动力，将磨料高速喷射到需处理工件表面而实现清洗。喷砂清洗适用于金属与非金属表面，工艺设备简单，但去污成本较高、劳动强度大。处理过程中会伴随大量放射性尘埃的形成，作业环境遭受严重污染，对操作人员的健康及环境带来严重的危害，某些情况下甚至会形成爆炸性混合物。

2、超声波清洗

将金属器件放入容器中加入清洗液，利用超声波振荡实现清洗作用。该方法去污稳定，可处理特殊的元件，但难以处理大体积器件，且消耗的能源较大，并产生大量的液体放射性废物。

3、干冰清洗

干冰清洗系统由干冰制备系统、干冰喷射清洗系统两部分组成，在压缩空气的作用下，以干冰为喷射介质冲击需处理工件表面而实现清洗。处理过程中，干冰颗粒在冲击瞬间气化而挥发，因此干冰清洗可避免产生二次废物，但设备复杂、工艺要求高，且去污因子较低。

4、化学清洗

化学清洗是目前最常用的清洗方法，可用于处理具有复杂表面的器件，能够去除顽固污染物或腐蚀积垢物，但化学清洗方式工作温度较高(一般在70℃以上)，处理时间长，需要消耗大量化学试剂和处理液，并产生大量的二次放射性废液。

综上所述，传统的清洗方法存在着去污因子低、处理温度高、处理时间长、产生的放射性污水或二次废物多等缺点。为此，近年来人们也研究开发了电化学清洗方法，即以金属部件作为阳极，在电解条件下使其表面层均匀地溶解，表面上的污染物则进入电解液中。相对于传统方法，电化学清洗具有高效、安全、环保等特点，因而具有广阔的发展前景。但目前对该去污技术的研究了解尚不深，而且在各种实际去污场合下的去污条件以及去污装置等的研究仍然有待进一步深入开展。

对于核电站设备的去污清洗，电化学技术所采用的电解液，不仅需要具有较强的去污能力和较快的去污速度，以尽量减少反应堆停运所产生的高额费用，而且，由于对反应堆系统的腐蚀控制有严格的要求，因此电解液以及分解产物对设备和材料的侵蚀性要小。此外，放射性废液的安全排放和处理是一个复杂而耗资高的过程，如何选择使用剂量少、去污效率高、产生废液少的电解液，也是目前急需解决的问题。此外，目前普通的电解装置通常为浸泡的方式，适合用于处理体积小的元件，但对于体积较大或难以搬移的器件则无法实施清洗，从而限制了电化学技术的应用，不能很好地满足核能产业发展的实际需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种去除核污染电解液，以提高去污能力和去污速度，同时减少对设备和材料的侵蚀以及二次废物的形成，从而更好地适应和满足核能产业发展的实际需求。

本发明的另一目的在于提供一种可快速有效去污、便于清洗处理大体积金属器件的移动式阴极电化学清洗装置，以扩大电化学清洗技术的应用，更好地适应和满足核能产业发展的实际需求。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种去除核污染电解液，由去离子水和添加剂组成，相对于去离子水所述添加剂为硫酸钠25～65g/L、酒石酸钾钠25～65g/L、乙二胺四乙酸5～50g/L。优选地，相对于去离子水所述添加剂为硫酸钠35～50g/L、酒石酸钾钠30～45g/L、乙二胺四乙酸10～25g/L。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种移动式阴极电化学清洗装置，包括手把、支撑件、阴极电极、多孔材料、电解液输送管、导线；所述手把设置在支撑件上，阴极电极设置在支撑件的底部，多孔材料连接在阴极电极的底部；所述电解液输送管、导线均与阴极电极连接，所述阴极电极上设有与多孔材料连通的通孔；所述电解液由去离子水和添加剂组成，相对于去离子水所述添加剂为硫酸钠25～65g/L、酒石酸钾钠25～65g/L、乙二胺四乙酸5～50g/L。本发明清洗装置中，电解液经阴极电极流向并充分润湿多孔材料，使用时作为外部可移动阴极，以多孔材料擦拭扫描作为阳极的需处理金属器件的表面，阴阳极之间由流动的电解液连通，从而实现电化学去污处理。

进一步地，本发明清洗装置还包括两侧具有勾爪的爪型固定器；所述支撑件由上支撑件和下支撑件构成，所述爪型固定器设置在上支撑件和下支撑件之间，所述勾爪对应卡设在多孔材料的两端。通过爪型固定器可以将多孔材料牢固地固定在阴极电极上。

为便于更换多孔材料，本发明清洗装置所述爪型固定器还具有抗扭弹簧和连接轴，所述抗扭弹簧套设在连接轴上，所述勾爪与抗扭弹簧连接。通过抗扭弹簧在连接轴上的转动使得勾爪可张开和闭合，从而可以取出和更换多孔材料。

进一步地，本发明清洗装置还包括勾爪调控器，所述勾爪调控器包括调节开关、伸缩钢索；所述调节开关安装在手把上，所述伸缩钢索的一端与调节开关连接，另一端通过抗扭弹簧连接控制勾爪。这样，通过操作手把上的调节开关，通过伸缩钢索便可控制勾爪的开合。

为使结构更加紧凑、操作更加安全，本发明清洗装置所述手把呈中空、且通过支架设置在支撑件上，所述电解液输送管、导线经手把内部穿过。

此外，本发明清洗装置所述阴极电极的底面呈平面、曲面形状，从而可以对不同形状的金属表面进行清污。

本发明具有以下有益效果：

(1)使用本发明电解液进行放射性去污处理，去污率高(可达90％以上)，处理时间短。二次污染物少，产生的放射性污水为传统方法的1％～15％。对金属设备和材料的腐蚀小，溶解掉的表面层很薄(几到几十微米)，去污后部件的尺寸仍能保持在允许的公差范围内，仍可继续使用。

(2)采用本发明清洗装置可以对体积大或难以搬移的金属器件实施电化学清洗处理，去污快速有效、二次污染物少，对金属的腐蚀性小。

(3)本发明清洗装置可操作性高，适用性强，可根据不同的工作环境、金属器件的形状进行处理。有利于电化学清洗技术的推广和应用，从而能够更好地适应和满足核能产业发展的实际需求。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。

图1是本发明实施例移动式阴极电化学清洗装置的结构示意图；

图2是图1的俯视图(未示出伸缩钢索)；

图3是图1的左视图(未示出伸缩钢索)；

图4是图1所示实施例的外观示意图。

图中：手把1，阴极电极2，多孔材料3，电解液输送管4，导线5，爪型固定器6，勾爪61，抗扭弹簧62，连接轴63，上支撑件7，下支撑件8，支架9，螺栓10，接口11，接线柱12，调节开关13，伸缩钢索14，嵌入件15

具体实施方式

实施例一：

本实施例去除核污染电解液，由去离子水和添加剂组成，将添加剂硫酸钠50g、酒石酸钾钠45g、乙二胺四乙酸20g溶入1000mL去离子水中，待固体充分溶解并冷却后即得电解液。

实施例二：

本实施例去除核污染电解液，由去离子水和添加剂组成，将添加剂硫酸钠40g、酒石酸钾钠35g、乙二胺四乙酸25g溶入1000mL去离子水中，待固体充分溶解并冷却后即得电解液。

实施例三：

本实施例去除核污染电解液，由去离子水和添加剂组成，将添加剂硫酸钠35g、酒石酸钾钠30g、乙二胺四乙酸15g溶入1000mL去离子水中，待固体充分溶解并冷却后即得电解液。

实施例四：

图1～图4所示为本发明一种移动式阴极电化学清洗装置的实施例，包括手把1、支撑件、阴极电极2、多孔材料3、电解液输送管4、导线5、爪型固定器6、勾爪调控器。

如图1所示，支撑件由上支撑件7和下支撑件8构成。手把1呈中空、且通过支架9安装在上支撑件7上(见图4)。爪型固定器6设置在上支撑件7和下支撑件8之间；阴极电极2通过螺栓10固定在下支撑件8的底部，阴极电极1的底面呈平面(也可以呈曲面等其他形状)；多孔材料3可采用泡沫材料，连接在阴极电极2的底部，阴极电极2上设有与多孔材料3连通的通孔。

如图2和图3所示，电解液输送管4、导线5从手把1的内部穿过，分别通过接口11和接线柱12与阴极电极2连接。

如图1所示，爪型固定器6包括位于两端的勾爪61、抗扭弹簧62、连接轴63，其中抗扭弹簧62套设在连接轴63上，勾爪61与抗扭弹簧62连接。如图1和图3所示，勾爪61可对应卡设在多孔材料3的两端。

如图4所示，勾爪调控器包括调节开关13、伸缩钢索14，其中调节开关13安装在手把1上，伸缩钢索14的一端与调节开关13连接，另一端通过抗扭弹簧62连接控制勾爪61，且通过两个嵌入件15固定在爪型固定器6上。

本实施例工作过程如下：

本实施例接通导线5而作为工作阴极，待处理金属器件作为阳极，调节输出电压为25V，电解液经电解液输送管4及接口11流到阴极电极2上，再通过阴极电极2上的通孔流到多孔材料3上，待多孔材料3充分润湿后，将多孔材料3与待处理金属器件充分接触，以2min/m²的速度在器件表面均匀扫描去污，去污完成后，关闭电源，在整个处理过程中，电流密度不超过25A。

当需要更换多孔材料3时，将手把1上的调节开关13向上打开(见图4)，从而放松伸缩钢索14，并驱使抗扭弹簧62转动而带动勾爪61张开脱离多孔材料3。更换完毕后，将调节开关13回复原位(见图4)，从而拉紧伸缩钢索14，并驱使抗扭弹簧62回转，进而带动勾爪61闭合而卡在多孔材料3上。

实施例四清洗装置采用实施例一电解液进行去污处理，在工作电压25V、工作电流25A条件下，对于原始污染水平为10⁵dpm/100cm²、处理面积为1m²的待处理金属器件表面，去污速度为3min/m²，进行二次扫描去污后金属器件表面污染水平下降到145dpm/100cm²，再经简单冲洗后污染水平降到本底水平。

实施例四清洗装置采用实施例二电解液进行去污处理，在工作电压25V、工作电流25A条件下，对于原始污染水平为10⁴dpm/100cm²、处理面积为1m²的待处理金属器件表面，去污速度为3min/m²，进行二次扫描去污后金属器件表面污染水平下降到120dpm/100cm²，再经简单冲洗后污染水平降到本底水平。

实施例四清洗装置采用实施例三电解液进行去污处理，在工作电压25V、工作电流25A条件下，对于原始污染水平为10³dpm/100cm²、处理面积为1m²的待处理金属器件表面，去污速度为3min/m²，进行二次扫描去污后金属器件表面污染水平下降到86dpm/100cm²，再经简单冲洗后污染水平降到本底水平。

上述实施例所处理的金属器件，表面损耗厚度为58μm～88μm，损耗厚度很少，清洗过后金属器件的尺寸仍保持在在允许的公差范围内，可以重复使用。清洗后产生的废液量很少，大约为970mL。

采用普通化学清洗技术进行对比，同体积的待处理器件，普通化学清洗中金属损耗厚度为1328μm，产生的废液量大约为48L。

Claims

1.一种去除核污染电解液，其特征在于：由去离子水和添加剂组成，相对于去离子水所述添加剂为硫酸钠25～65g/L、酒石酸钾钠25～65g/L、乙二胺四乙酸5～50g/L。

2.根据权利要求1所述去除核污染电解液，其特征在于：相对于去离子水所述添加剂为硫酸钠35～50g/L、酒石酸钾钠30～45g/L、乙二胺四乙酸10～25g/L。

3.一种移动式阴极电化学清洗装置，其特征在于：该装置包括手把(1)、支撑件、阴极电极(2)、多孔材料(3)、电解液输送管(4)、导线(5)；所述手把(1)设置在支撑件上，阴极电极(2)设置在支撑件的底部，多孔材料(3)连接在阴极电极(2)的底部；所述电解液输送管(4)、导线(5)均与阴极电极(2)连接，所述阴极电极(2)上设有与多孔材料(3)连通的通孔；所述电解液由去离子水和添加剂组成，相对于去离子水所述添加剂为硫酸钠25～65g/L、酒石酸钾钠25～65g/L、乙二胺四乙酸5～50g/L。

4.根据权利要求3所述的移动式阴极电化学清洗装置，其特征在于：该装置还包括两侧具有勾爪(61)的爪型固定器(6)；所述支撑件由上支撑件(7)和下支撑件(8)构成，所述爪型固定器(6)设置在上支撑件(7)和下支撑件(8)之间，所述勾爪(61)对应卡设在多孔材料(3)的两端。

5.根据权利要求4所述的移动式阴极电化学清洗装置，其特征在于：所述爪型固定器(6)还具有抗扭弹簧(62)和连接轴(63)，所述抗扭弹簧(62)套设在连接轴(63)上，所述勾爪(61)与抗扭弹簧(62)连接。

6.根据权利要求5所述的移动式阴极电化学清洗装置，其特征在于：该装置还包括勾爪调控器，所述勾爪调控器包括调节开关(13)、伸缩钢索(14)；所述调节开关(13)安装在手把(1)上，所述伸缩钢索(14)的一端与调节开关(13)连接，另一端通过抗扭弹簧(62)连接控制勾爪(61)。

7.根据权利要求3所述的移动式阴极电化学清洗装置，其特征在于：所述手把(1)呈中空、且通过支架(9)设置在支撑件上，所述电解液输送管(4)、导线(5)经手把(1)内部穿过。

8.根据权利要求3所述的移动式阴极电化学清洗装置，其特征在于：所述阴极电极(2)的底面呈平面、曲面形状。