RU2380144C1 - Method of water purification from tritium by means of catalytic isotopic exchange between water and hydrogen - Google Patents
Method of water purification from tritium by means of catalytic isotopic exchange between water and hydrogen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2380144C1 RU2380144C1 RU2008117570/15A RU2008117570A RU2380144C1 RU 2380144 C1 RU2380144 C1 RU 2380144C1 RU 2008117570/15 A RU2008117570/15 A RU 2008117570/15A RU 2008117570 A RU2008117570 A RU 2008117570A RU 2380144 C1 RU2380144 C1 RU 2380144C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- hydrogen
- column
- tritium
- separation
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 44
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 title claims description 38
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 title claims description 38
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 9
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N Dideuterium Chemical compound [2H][2H] UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000005372 isotope separation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области технологии разделения изотопов водорода, а именно детритизации водных отходов. Тритий образуется на предприятиях атомной промышленности, причем основными источниками поступления его в окружающую среду являются ядерные реакторы и заводы по переработке ядерного топлива [Андреев Б.М., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г. «Тяжелые изотопы водорода в ядерной технике», М.: ИздАТ, 2000, 344 с.]. При этом содержание трития в потоках, подлежащих переработке, в сотни и тысячи раз может превышать установленный в России допустимый уровень содержания трития в сбросных промышленных водах, который составляет 7,7·103 Бк/кг [Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). М.: Минздрав России, 1999, 116 с.]. Таким образом, задача минимизации экологических последствий воздействия атомной отрасли промышленности на окружающую среду приводит к необходимости решения проблемы глубокой очистки от трития различных водных выбросов, а также сокращения подлежащих захоронению отходов. Эта задача решается с использованием методов разделения изотопов.The present invention relates to the field of technology for the separation of hydrogen isotopes, namely the detritification of aqueous waste. Tritium is produced at the enterprises of the nuclear industry, and the main sources of its release into the environment are nuclear reactors and nuclear fuel reprocessing plants [Andreev BM, Zelvensky Y.D., Katalnikov SG “Heavy hydrogen isotopes in nuclear engineering”, Moscow: IzdAT, 2000, 344 p.]. At the same time, the tritium content in the streams to be processed can be hundreds and thousands of times higher than the permissible level of tritium in industrial waste water established in Russia, which is 7.7 · 10 3 Bq / kg [Radiation Safety Standards (NRB-99). M.: Ministry of Health of Russia, 1999, 116 S.]. Thus, the task of minimizing the environmental consequences of the impact of the nuclear industry on the environment leads to the need to solve the problem of deep cleaning of various water emissions from tritium, as well as reducing waste to be disposed of. This problem is solved using isotope separation methods.
Одним из наиболее перспективных способов разделения изотопов водорода является метод химического изотопного обмена (ХИО) между водородом и водой [Андреев Б.М., Магомедбеков Э.П., Розенкевич М.Б., Сахаровский Ю.А. «Гетерогенные реакции изотопного обмена трития», М.: Эдиториал УРСС, 1999, 208 с.]. Особенностью указанного метода является использование гетерогенных гидрофобных катализаторов для активации инертных молекул водорода. Кроме того, общей чертой методов ХИО является необходимость многократного повторения относительно небольшого однократного разделительного эффекта, что достигается путем организации противотока между обменивающимися фазами с использованием подходящих контактных устройств.One of the most promising methods for the separation of hydrogen isotopes is the method of chemical isotope exchange (CHO) between hydrogen and water [Andreev BM, Magomedbekov EP, Rosenkevich MB, Sakharovsky Yu.A. “Heterogeneous reactions of tritium isotope metabolism”, Moscow: Editorial URSS, 1999, 208 pp.]. A feature of this method is the use of heterogeneous hydrophobic catalysts to activate inert hydrogen molecules. In addition, a common feature of CID methods is the need for repeated repetition of a relatively small single separation effect, which is achieved by organizing a counterflow between the exchanging phases using suitable contact devices.
Наиболее близким к заявляемому является способ очистки воды от трития, согласно которому извлечение радионуклида производится непрерывным или периодическим каталитическим изотопным обменом водорода с жидкой водой в вертикальной противоточной разделительной колонне с нижним узлом обращения потоков (НУОП), в качестве которого используют электролизер [Андреев Б.М., Магомедбеков Э.П., Райтман А.А. и др. «Разделение биогенных элементов в двухфазных системах», М.: ИздАТ, 2003. с.207]. При этом верхнюю часть колонны орошают водой природного изотопного состава, а выходящий из нее очищенный от трития водород может передаваться потребителю. Поток очищаемой воды подают в среднюю часть разделительной колонны, если количество тритиевого концентрата, подлежащего дальнейшей переработке или долговременному хранению, необходимо уменьшить более чем в 5-8 раз, или непосредственно в НУОП. Перед входом в НУОП устанавливают колонну фазового изотопного обмена (ФИО) воды. Водород, образующийся в НУОП, поступает первоначально в колонну ФИО и затем в разделительную колонну противотоком к потоку выходящей из нее и поступающей в электролизер воды. Тритиевый концентрат отбирают из НУОП. В случае подачи очищаемой воды непосредственно в НУОП, перед ее подачей в электролизер она смешивается с водой, покидающей колонну.Closest to the claimed is a method of purifying water from tritium, according to which the radionuclide is extracted by continuous or periodic catalytic isotopic exchange of hydrogen with liquid water in a vertical countercurrent separation column with a lower flow reversal unit (NUOP), which is used as an electrolyzer [Andreev B.M. ., Magomedbekov E.P., Reitman A.A. and others. "The separation of nutrients in two-phase systems", M .: Publishing House, 2003. p.207]. At the same time, the upper part of the column is irrigated with water of a natural isotopic composition, and the hydrogen purified from tritium leaving it can be transferred to the consumer. The stream of purified water is fed into the middle part of the separation column, if the amount of tritium concentrate to be further processed or long-term storage must be reduced by more than 5-8 times, or directly to the NUOP. Before entering the NUOP, a column of phase isotopic exchange (full name) of water is installed. Hydrogen generated in the NUOP enters firstly the full name column and then into the separation column countercurrent to the flow of water leaving it and entering the electrolyzer. Tritium concentrate is taken from the NUOP. In the case of supplying purified water directly to the NUOP, before it is fed into the electrolyzer, it is mixed with water leaving the column.
К недостаткам указанного способа относятся необходимость вертикального расположения разделительной колонны и невысокая ее пропускная способность. Первый недостаток связан с необходимостью организации самотека воды сверху вниз разделительной колонны в условиях постоянного контакта с водородом, движущимся вдоль колонны противотоком (снизу вверх). Малая пропускная способность колонны связана с нарушением гидродинамического режима противоточного движения воды и водорода на слое гидрофобного катализатора.The disadvantages of this method include the need for a vertical arrangement of the separation column and its low throughput. The first drawback is associated with the need to organize gravity of water from top to bottom of the separation column under conditions of constant contact with hydrogen moving countercurrently along the column (from bottom to top). The low throughput of the column is associated with a violation of the hydrodynamic regime of the countercurrent movement of water and hydrogen on the hydrophobic catalyst layer.
Техническим результатом настоящего изобретения является пространственное разделение двигающихся вдоль разделительной колонны потоков воды и водорода. Это позволяет устранить прямой контакт воды и водорода, за счет этого уменьшить гидравлическое сопротивление колонны и повысить ее пропускную способность.The technical result of the present invention is the spatial separation of moving along the separation column of water flows and hydrogen. This eliminates the direct contact of water and hydrogen, thereby reducing the hydraulic resistance of the column and increasing its throughput.
Технический результат достигается способом очистки воды от трития каталитическим изотопным обменом между водой и водородом в многоступенчатой противоточной разделительной колонне, в состав которой входит нижний узел обращения потоков или электролизер, при этом разделительная колонна состоит из последовательно соединенных разделенных мембраной на парогазовое и жидкостное пространства контактных устройств, расположенных в горизонтальной плоскости, причем вначале очищаемый поток воды подают в емкость смешения или в среднюю часть разделительной колонны, откуда самотеком она поступает в нижний узел обращения потоков, где происходит ее электролитическое разложение с образованием тритийсодержащего водорода, который поступает в колонну фазового изотопного обмена для насыщения водорода парами воды, выходящей из колонны изотопного обмена, эту пароводородную смесь подают в парогазовое пространство последнего контактного устройства колонны изотопного обмена и далее по колонне через последовательно соединенные контактные устройства, в то время как в жидкостное пространство первого контактного устройства колонны изотопного обмена противотоком пароводородной смеси подают воду природного изотопного состава, которая последовательно проходит через все контактные устройства.The technical result is achieved by a method of purifying water from tritium by catalytic isotope exchange between water and hydrogen in a multi-stage countercurrent separation column, which includes a lower flow reversal unit or electrolyzer, while the separation column consists of contact devices connected in series by a membrane into vapor-gas and liquid spaces, located in a horizontal plane, and first the purified stream of water is fed into the mixing tank or in the middle part of separating column, from where it flows by gravity to the lower unit of flow reversal, where it is electrolytically decomposed to form tritium-containing hydrogen, which enters the phase isotope exchange column to saturate hydrogen with water vapor leaving the isotope exchange column, this steam-hydrogen mixture is fed into the gas-vapor space of the latter the contact device of the isotope exchange column and further along the column through series-connected contact devices, while in liquid anstvo first contact device isotope exchange column in countercurrent steam-mixture is fed natural isotopic composition of water which successively passes through contact devices.
При этом в качестве мембраны используют фторполимерную сульфокатионитную мембрану, а в качестве катализатора - гидрофобный (например, РХТУ-3СМ) или гидрофильный платиновый (например, Pt/Al2O3) катализатор.In this case, a fluoropolymer sulfonation cationite membrane is used as a membrane, and a hydrophobic (e.g., PKTU-3CM) or hydrophilic platinum (e.g., Pt / Al 2 O 3 ) catalyst is used.
Принципиальные схемы установок для очистки от трития легкой воды представлены на фиг.1 и фиг.2.Schematic diagrams of installations for the purification of tritium light water are presented in figure 1 and figure 2.
На фиг.1 и 2 приняты следующие условные обозначения: КИО - колонна изотопного обмена водорода с водой; ФИО - колонна фазового изотопного обмена; НУОП - нижний узел обращения потоков (электролизер); ЕС - емкость смешения. Потоки: Lпр - вода с природным изотопным составом; L - вода на выходе из колонны; F - вода, очищаемая от трития; G - водород; В - вода, обогащенная тритием. Концентрации трития: хпр - в природной воде (тритий отсутствует); хН - в воде на выходе из колонны; xF - в очищаемой воде; хэл - в воде, содержащейся в НУОП; уВ -в очищенном водороде; уН - в водороде, выходящем из НУОП.Figure 1 and 2 adopted the following conventions: KIO - column of isotopic exchange of hydrogen with water; Full name - column of phase isotopic exchange; NUOP - lower node of the circulation of flows (electrolyzer); EU - mixing capacity. Streams: L ol - water with a natural isotopic composition; L is the water leaving the column; F - water purified from tritium; G is hydrogen; In - water enriched with tritium. Tritium concentrations: x pr - in natural water (tritium is absent); x N - in water at the outlet of the column; x F - in purified water; x el - in the water contained in the NUOP; -to have in the purified hydrogen; at Н - in hydrogen leaving the NUOP.
В зависимости от решаемой задачи очищаемую от трития воду подают либо в НУОП (фиг.1), либо в среднюю часть разделительной колонны КИО (фиг.2).Depending on the problem to be solved, the water purified from tritium is supplied either to the NUOP (Fig. 1) or to the middle part of the KIO separation column (Fig. 2).
Использование схемы, изображенной на фиг.1, позволяет обеспечить заданную степень очистки воды от трития, однако степень концентрирования трития относительно невелика и обусловлена разделительным эффектом электролизера (НУОП). Использование схемы, изображенной на фиг.2, позволяет не только проводить очистку воды от трития, но и получать тритиевый концентрат за счет разделительной способности не только НУОП, но и разделительной колонны КИО.Using the circuit shown in figure 1, it is possible to provide a given degree of purification of water from tritium, however, the degree of concentration of tritium is relatively small and is due to the separation effect of the electrolyzer (NUOP). Using the scheme depicted in figure 2, it allows not only to purify water from tritium, but also to obtain tritium concentrate due to the separation ability of not only NUOP, but also the separation column of KIO.
Процесс очистки по способу, представленному на фиг.1, осуществляется следующим образом. Очищаемый поток (F) с концентрацией трития (xF) подается в емкость смешения (ЕС), откуда самотеком поступает в нижний узел обращения потоков (НУОП), в качестве которого используется электролизер. В НУОП происходит электролитическое разложение воды с образованием водорода в количестве (G) с концентрацией трития (ун), который поступает в колонну фазового изотопного обмена (ФИО). В колонне ФИО происходит насыщение водорода парами воды, выходящей из колонны изотопного обмена (КИО) с концентрацией (хн). Выходящая из колонны пароводородная смесь, имеющая равновесный состав пара воды при заданной температуре процесса, поступает в парогазовое пространство последнего КУМТ колонны КИО и далее проходит по колонне через последовательно соединенные КУМТ. В жидкостное пространство первого КУМТ колонны КИО подается поток воды природного изотопного состава (Lпр), в котором отсутствует тритий (хпр=0). Жидкая вода проходит через жидкостные пространства последовательно соединенных КУМТ колонны КИО противотоком к пароводородному потоку. Изотопный обмен в колонне КИО происходит следующим образом: водород обменивается тритием с парами воды на гетерогенном катализаторе, находящемся в парогазовом пространстве КУМТ, а затем пары воды через мембрану МФ-4СК обмениваются изотопом с жидкой водой, находящейся в жидкостном пространстве КУМТ. Учитывая, что описываемые процессы равновесные, аналогичным образом происходит перенос изотопов водорода из жидкой воды в пар, а затем в водород. Поскольку тритий концентрируется в жидкой фазе, по мере прохождения через колонну КИО концентрация трития в водороде уменьшается от ун до ув. Выходящий из колонны очищенный от трития водород в количестве G с концентрацией ув отделяется от паров воды в холодильнике-сепараторе (на схеме не показан) и далее может окисляться до воды каталитическим или пламенным способом или путем компремирования затариваться в баллоны для дальнейшего использования (способы превращения очищенного водорода на фиг.1 не показаны). Выходящая вода из последнего КУМТ колонны КИО в количестве L=Lпр, обогащенная по тритию с концентрацией последнего хн, поступает в колонну ФИО и частично расходуется на насыщение водорода парами воды, а затем поступает в емкость смешения ЕС, где смешивается с питающим потоком F. Тритиевый концентрат в количестве В с концентрацией трития хэл отбирают непосредственно из НУОП.The cleaning process according to the method presented in figure 1, is as follows. The cleaned stream (F) with the concentration of tritium (x F ) is fed into the mixing tank (EC), from where it flows by gravity to the lower flow reversal unit (NUOP), which is used as an electrolyzer. In NUOP, electrolytic decomposition of water occurs with the formation of hydrogen in the amount of (G) with the concentration of tritium (at n ), which enters the column of phase isotopic exchange (name). In the column full name is the saturation of hydrogen with water vapor leaving the column isotope exchange (KIO) with a concentration of (x n ). The steam-hydrogen mixture leaving the column, having an equilibrium composition of water vapor at a given process temperature, enters the vapor-gas space of the last KUMT of the KIO column and then passes through the column through series-connected KUMT. In the liquid space of the first KUMT KIO column is fed a stream of water of natural isotopic composition (L CR ), in which there is no tritium (x CR = 0). Liquid water passes through the liquid spaces of the KUMT of the KIO column connected in series to the countercurrent flow to the hydrogen flow. The isotope exchange in the KIO column occurs as follows: hydrogen is exchanged with tritium with water vapor on a heterogeneous catalyst located in the KUMT gas-vapor space, and then water vapor is exchanged through the MF-4SK membrane with liquid water located in the KUMT liquid space. Considering that the described processes are equilibrium, the transfer of hydrogen isotopes from liquid water to steam and then to hydrogen occurs in a similar way. Since tritium is concentrated in the liquid phase as it passes through the column ECC tritium concentration in the hydrogen is reduced from n to y in y. The hydrogen purified from tritium in an amount of G with a concentration of y is separated from the column from the water vapor in the refrigerator-separator (not shown in the diagram) and can then be oxidized to water by a catalytic or flame method or by compressing it into cylinders for further use (conversion methods purified hydrogen in figure 1 is not shown). Effluent water from the last KUMT column ECC in an amount L = L ave enriched tritium with a concentration of the latter x n is supplied to the column name and partially spent saturation hydrogen with water vapor, and then enters the EC mixing tank where it is mixed with the feed stream F Tritium concentrate in an amount of B with a concentration of tritium x el taken directly from the NUOP.
Способ, представленный на фиг.2, отличается от способа, представленного на фиг.1 тем, что очищаемый поток F с концентрацией трития xF подается в жидкостное пространство одного из КУМТ колонны КИО и емкость смешения (ЕС) в схеме отсутствует. За счет этого колонна позволяет осуществить концентрирование трития в потоке В в заданной степени.The method presented in figure 2 differs from the method shown in figure 1 in that the cleaned stream F with a concentration of tritium x F is supplied to the liquid space of one of the KUMT of the KIO column and there is no mixing capacity (EC) in the circuit. Due to this, the column allows the concentration of tritium in stream B to a predetermined degree.
Таким образом, заявляемый способ имеет следующие отличительные признаки по сравнению с прототипом:Thus, the claimed method has the following distinctive features in comparison with the prototype:
1. Колонна изотопного обмена водорода с водой состоит из контактных устройств мембранного типа на основе фторполимерной сульфокатионитной мембраны.1. The column of isotopic exchange of hydrogen with water consists of membrane-type contact devices based on a fluoropolymer sulfocationite membrane.
2. В качестве катализатора можно использовать как гидрофильный, так и гидрофобный катализаторы.2. As a catalyst, you can use both hydrophilic and hydrophobic catalysts.
3. КУМТ в разделительной колонне располагаются в горизонтальной плоскости.3. KUMT in the separation column are located in a horizontal plane.
Ниже приводятся примеры практической реализации заявляемого способа.The following are examples of the practical implementation of the proposed method.
Пример 1. Эксперименты по исследованию ХИО в системе вода-водород проводили с использованием горизонтально расположенной разделительной колонны, состоящей из 10 последовательно соединенных КУМТ. Каждое контактное устройство содержит 10 см3 гидрофобного платинового катализатора РХТУ-3СМ и мембрану МФ-4СК в Н-форме площадью 41,8 см2. Принципиальная схема разделительной установки аналогична приведенной на фиг.1. Отличие заключается в том, что выходящий из установки водород окислялся электролитическим кислородом до воды в пламенной горелке. Эксперимент проводили в безотборном режиме (В=0). Условия эксперимента: температура 336 К, давление 0,145 МПа, Lпр=40 мл/ч, F=40 мл/ч, L=80 мл/ч, xF=1,17·10-5 Ки/л. При данных условиях коэффициент разделения составлял α=5.11, а влагосодержание водорода - 0.19. После установления стационарного режима в установке наблюдался следующий профиль концентраций трития: уВ=1.45·10-6 Ки/л; хН=1.72·10-5 Ки/л; уН=1.14·10-5 Ки/л; хэл=9.61·10-5 Ки/л.Example 1. Experiments on the study of CID in the water-hydrogen system were carried out using a horizontally located separation column consisting of 10 series-connected KUMT. Each contact device contains 10 cm 3 of the hydrophobic platinum catalyst RKhTU-3SM and an MF-4SK membrane in the N-form with an area of 41.8 cm 2 . The schematic diagram of the separation installation is similar to that shown in figure 1. The difference is that the hydrogen leaving the unit was oxidized by electrolytic oxygen to water in a flame burner. The experiment was carried out in a non-selective mode (B = 0). Experimental conditions: temperature 336 K, pressure 0.145 MPa, L pr = 40 ml / h, F = 40 ml / h, L = 80 ml / h, x F = 1.17 · 10 -5 Ci / l. Under these conditions, the separation coefficient was α = 5.11, and the moisture content of hydrogen was 0.19. After the steady-state regime was established, the following tritium concentration profile was observed in the setup: at B = 1.45 · 10 -6 Ci / l; x H = 1.72 · 10 -5 Ci / l; at H = 1.14 · 10 -5 Ci / l; x el = 9.61 · 10 -5 Ci / l.
По полученным данным были рассчитаны следующие характеристики: степень разделения колонны - 7.9; суммарная степень разделения установки (с учетом эффекта разделения электролизера) - 66; число теоретических ступеней разделения в колонне - nT=1.7; число единиц переноса по газовой фазе - Ny=3.1; коэффициент массопередачи - Коу=2.1·10-3 (м3 парогазовой смеси)/(с·м2 мембраны).According to the data obtained, the following characteristics were calculated: the degree of separation of the column - 7.9; the total degree of separation of the installation (taking into account the effect of separation of the electrolyzer) - 66; the number of theoretical stages of separation in the column - n T = 1.7; the number of transport units in the gas phase - N y = 3.1; mass transfer coefficient - K oy = 2.1 · 10 -3 (m 3 of gas-vapor mixture) / (s · m 2 of the membrane).
Пример 2. Эксперимент проведен в условиях, аналогичных приведенным в примере 1, с тем отличием, что в КУМТ использовали гидрофильный платиновый катализатор Pt/Al2O3 с содержанием платины 0.2 мас.% и размером гранул 2.0-2.5 мм. Кроме того, точка вода питания была расположена между 5 и 6 КУМТ (см. фиг.2). Эксперимент проводили в безотборном режиме (В=0). Условия эксперимента: температура 336 К, давление 0,145 МПа, Lпр=40 мл/ч, F=40 мл/ч, L=80 мл/ч, xF=1,17·10-5 Ки/л. При данных условиях коэффициент разделения составлял α=5.11, a влагосодержание водорода - 0.19. После установления стационарного режима в установке наблюдался следующий профиль концентраций трития: уВ=3.49·10-6 Ки/л; хH=2.82·10-5 Ки/л; уН=2.58·10-5 Ки/л; хэл=2.17·10-4 Ки/л.Example 2. The experiment was carried out under conditions similar to those described in example 1, with the difference that the hydrophilic platinum catalyst Pt / Al 2 O 3 with a platinum content of 0.2 wt.% And a granule size of 2.0-2.5 mm was used in KUMT. In addition, the water supply point was located between 5 and 6 KUMT (see figure 2). The experiment was carried out in a non-selective mode (B = 0). Experimental conditions: temperature 336 K, pressure 0.145 MPa, L pr = 40 ml / h, F = 40 ml / h, L = 80 ml / h, x F = 1.17 · 10 -5 Ci / l. Under these conditions, the separation coefficient was α = 5.11, and the moisture content of hydrogen was 0.19. After the steady state was established, the following tritium concentration profile was observed in the installation: at B = 3.49 · 10 -6 Ci / l; x H = 2.82 · 10 -5 Ci / l; at H = 2.58 · 10 -5 Ci / l; x el = 2.17 · 10 -4 Ci / l.
По полученным данным были рассчитаны следующие характеристики: степень разделения колонны - 7.4 (в концентрирующей части - 2.77 и в исчерпывающей части - 2.68); суммарная степень разделения установки (с учетом эффекта разделения электролизера) - 62; число теоретических ступеней разделения в колонне - nT=1.4, из них в концентрирующей части - 0.65 и в исчерпывающей части - 0.75; число единиц переноса по газовой фазе - Ny=2.3 (по 1.15 в концентрирующей и исчерпывающей частях); коэффициент массопередачи - Коу=1.6·10-3 (м3 парогазовой смеси)/(с·м2 мембраны).According to the data obtained, the following characteristics were calculated: the degree of separation of the column — 7.4 (in the concentrating part — 2.77 and in the exhaustive part — 2.68); the total degree of separation of the installation (taking into account the effect of separation of the cell) - 62; the number of theoretical stages of separation in the column is n T = 1.4, of which 0.65 in the concentrating part and 0.75 in the exhaustive part; the number of transport units in the gas phase - N y = 2.3 (according to 1.15 in the concentrating and exhaustive parts); mass transfer coefficient - To oy = 1.6 · 10 -3 (m 3 of gas-vapor mixture) / (s · m 2 of the membrane).
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008117570/15A RU2380144C1 (en) | 2008-05-06 | 2008-05-06 | Method of water purification from tritium by means of catalytic isotopic exchange between water and hydrogen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008117570/15A RU2380144C1 (en) | 2008-05-06 | 2008-05-06 | Method of water purification from tritium by means of catalytic isotopic exchange between water and hydrogen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008117570A RU2008117570A (en) | 2009-11-20 |
| RU2380144C1 true RU2380144C1 (en) | 2010-01-27 |
Family
ID=41477392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008117570/15A RU2380144C1 (en) | 2008-05-06 | 2008-05-06 | Method of water purification from tritium by means of catalytic isotopic exchange between water and hydrogen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2380144C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2592078C1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТВЭЛЛ" | Method of immobilization of liquid containing tritium radioactive wastes |
| RU2647040C1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-03-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" | Method of gas purification from tritiaded water vapor |
| RU2648263C1 (en) * | 2014-08-18 | 2018-03-23 | Де Нора Пермелек Лтд | Method for treatment of raw water, which contains tritium water |
| RU2652084C1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-04-25 | Владимир Эрнестович Петров | Method of immobilization of liquid radioactive wastes containing tritium and polluted by radioactive salts and organics and device for its implementation |
| RU2656017C2 (en) * | 2013-07-31 | 2018-05-30 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Method for electrolytic enrichment of heavy water |
| RU2680507C1 (en) * | 2018-03-14 | 2019-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Contaminated with tritium waters purification method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1507206A3 (en) * | 1981-06-16 | 1989-09-07 | Кернфоршунгсанлаге Юлих, Гмбх (Фирма) | Method and apparatus for separating hydrogen isotope |
| RU2060801C1 (en) * | 1994-03-17 | 1996-05-27 | Юрий Александрович САХАРОВСКИЙ | Process for recovery of tritium and protium from deuterium-containing water |
-
2008
- 2008-05-06 RU RU2008117570/15A patent/RU2380144C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1507206A3 (en) * | 1981-06-16 | 1989-09-07 | Кернфоршунгсанлаге Юлих, Гмбх (Фирма) | Method and apparatus for separating hydrogen isotope |
| RU2060801C1 (en) * | 1994-03-17 | 1996-05-27 | Юрий Александрович САХАРОВСКИЙ | Process for recovery of tritium and protium from deuterium-containing water |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ДУБЯГА В.П. и др. Полимерные мембраны. - М.: Химия, 1981, с.161-162, рис.5.4. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2656017C2 (en) * | 2013-07-31 | 2018-05-30 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Method for electrolytic enrichment of heavy water |
| RU2648263C1 (en) * | 2014-08-18 | 2018-03-23 | Де Нора Пермелек Лтд | Method for treatment of raw water, which contains tritium water |
| RU2592078C1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТВЭЛЛ" | Method of immobilization of liquid containing tritium radioactive wastes |
| RU2647040C1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-03-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" | Method of gas purification from tritiaded water vapor |
| RU2652084C1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-04-25 | Владимир Эрнестович Петров | Method of immobilization of liquid radioactive wastes containing tritium and polluted by radioactive salts and organics and device for its implementation |
| RU2680507C1 (en) * | 2018-03-14 | 2019-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Contaminated with tritium waters purification method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008117570A (en) | 2009-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2380144C1 (en) | Method of water purification from tritium by means of catalytic isotopic exchange between water and hydrogen | |
| US3554895A (en) | Removal of acidic gases from gas streams | |
| US20130336870A1 (en) | Advanced Tritium System for Separation of Tritium from Radioactive Wastes and Reactor Water in Light Water Systems | |
| US20110243834A1 (en) | Advanced Tritium System and Advanced Permeation System for Separation of Tritium from Radioactive Wastes and Reactor Water | |
| EP2185269A2 (en) | Modular plant for removal of pollutants from flue gases produced bv industrial processes | |
| WO2011032311A1 (en) | Method for treating waste saline water produced in production process of diphenylmethane diisocyanate (mdi) | |
| JP2017504785A (en) | Tritiated water decontamination | |
| Iwai et al. | The water detritiation system of the ITER tritium plant | |
| WO2011011876A1 (en) | Distributed pre-enrichment method and system for production of heavy water | |
| JP7181367B2 (en) | A new tritium system and a new permeation system for separating tritium from radioactive waste | |
| WO2014172360A2 (en) | Advanced tritium system for separation of tritium from radioactive wastes and reactor water in light water systems | |
| Mistry et al. | Modeling and experimental investigation for development of Combined Electrolysis and Catalytic Exchange process for hydrogen isotope separation | |
| RU2060801C1 (en) | Process for recovery of tritium and protium from deuterium-containing water | |
| Bornea et al. | Proposal for combined electrolysis and catalytic exchange system (CECE) development within the pilot plant | |
| JP2009121939A (en) | Tritium recovery system | |
| CA2769142A1 (en) | Chlorate and chlorine dioxide systems adapted for the production of deuterium enriched water | |
| JP6214586B2 (en) | Regeneration and concentration method for oxygen isotope weight component, oxygen isotope weight component regeneration and concentration apparatus | |
| Spagnolo et al. | Enrichment and volume reduction of tritiated water using combined electrolysis catalytic exchange | |
| CN104781887A (en) | Method and practical plant composition for purifying air and gaseous tritium and enriching tritium in constant volume water | |
| Mohammadpour et al. | Simple energy-efficient electrochemically-driven CO2 scrubbing for biogas upgrading | |
| RU2680507C1 (en) | Contaminated with tritium waters purification method | |
| JP4501160B2 (en) | How to use ammonia | |
| GB0512883D0 (en) | Concentrating tritiated water | |
| Rozenkevich et al. | Separation setup for the light water detritiation process in the water-hydrogen system based on the membrane contact devices | |
| RU2166982C2 (en) | Method of separation of carbon isotopes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110507 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130827 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150507 |