公布日：2023.12.08

申請日：2023.09.27

分類號：C02F1/42(2023.01)I;C01B4/00(2006.01)I

摘要

本發明涉及放射性廢液處理領域，具體涉及一種廢水中氫同位素的分離方法與應用。一種廢水中氫同位素的分離方法，包括，將含氫同位素的廢水與含有活潑氫的離子液體混合，攪拌，分離離子液體與除氫同位素的廢水。本發明利用離子液體中的活潑氫與廢水中的氫同位素進行置換，將廢水中氫同位素固定于離子液體中，除氫同位素的廢水可以排放或復用，本發明的分離方法流程簡單，能耗低，可以大幅度降低廢水中氫同位素濃度，實現廢水能夠達到排放的放射性含量達標。

權利要求書

1.一種廢水中氫同位素的分離方法，其特征在于，包括如下步驟，將含氫同位素的廢水與含有活潑氫的離子液體混合，攪拌，分離離子液體與除氫同位素的廢水。

2.根據權利要求1所述的廢水中氫同位素的分離方法，其特征在于，所述離子液體為疏水性離子液體或親水性離子液體中的至少一種。

3.根據權利要求2所述的廢水中氫同位素的分離方法，其特征在于，所述疏水性離子液體為BimNtf2、EminBF4中的至少一種。

4.根據權利要求2所述的廢水中氫同位素的分離方法，其特征在于，所述親水性離子液體為EtOHPiBF4、PyPF6中的至少一種。

5.根據權利要求3所述的廢水中氫同位素的分離方法，其特征在于，當所述離子液體為疏水性離子液體時，所述分離離子液體與除氫同位素的廢水的步驟為靜置、澄清、分相。

6.根據權利要求5所述的廢水中氫同位素的分離方法，其特征在于，分離離子液體與除氫同位素的廢水的步驟中，靜置時間為12～48h。

7.根據權利要求4所述的廢水中氫同位素的分離方法，其特征在于，當離子液體為親水性離子液體時，所述分離離子液體與除氫同位素的廢水的步驟為加入誘導劑、攪拌、靜置，取上層液體加熱、降溫、過濾。

8.根據權利要求1-7任一項所述的廢水中氫同位素的分離方法，其特征在于，所述離子液體與含氫同位素的廢水體積比為1：1-10，所述含氫同位素的廢水中含氫同位素的濃度為20ppb～1000ppm。

9.一種如權利要求1-8任一項所述的廢水中氫同位素的分離方法在核電廠、后處理廠的廢水處理上的應用。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述氫同位素為氘、氚中的至少一種。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的對含氚廢水處理效率低、能源消耗大的缺陷，從而提供一種廢水中氫同位素的分離方法與應用，能夠提高含氫同位素廢水的處理效率，降低能源消耗。

本發明提供一種廢水中氫同位素的分離方法，包括如下步驟，將含氫同位素的廢水與含有活潑氫的離子液體混合，攪拌，分離離子液體與除氫同位素的廢水。

所述離子液體為疏水性離子液體或親水性離子液體中的至少一種。

所述疏水性離子液體為BimNtf2、EminBF4中的至少一種。

當離子液體為疏水性離子液體時，所述分離離子液體與除氫同位素的廢水的步驟為靜置、澄清、分相，其中，靜置時間為12～48h。

所述親水性離子液體為EtOHPiBF4、PyPF6中的至少一種。

當離子液體為親水性離子液體時，所述分離離子液體與除氫同位素的廢水的步驟為加入誘導劑、攪拌、靜置，取上層液體加熱、降溫、過濾。

所述誘導劑為蔗糖、木糖、乳糖或己糖中的至少一種。

所述誘導劑的加入量為離子液體質量的0.8倍。

上層液體加熱溫度為45-80℃。

上層液體降溫速率為4-8℃/h，直至將上層液體溫度降至25-30℃。

所述離子液體與含氫同位素的廢水體積比為1：1-10，所述含氫同位素的廢水中含氫同位素的濃度為20ppb～1000ppm。

另一方面，本發明提供的廢水中氫同位素的分離方法可以應用于核電廠、后處理廠的廢水處理中。

可選的，所述氫同位素為氘、氚中的至少一種。

本發明技術方案，具有如下優點：

1.本發明提供的廢水中氫同位素的分離方法，將含氫同位素的廢水與含有活潑氫的離子液體混合，攪拌，分離離子液體與除氫同位素的廢水。本發明利用離子液體中的活潑氫與廢水中的氫同位素進行置換，將廢水中氫同位素固定于離子液體中，除氫同位素的廢水可以排放或復用，本發明的分離方法流程簡單，能耗低，可以大幅度降低廢水中氫同位素濃度，實現廢水能夠達到排放的放射性含量標準的要求。

2.本發明提供的廢水中氫同位素的分離方法，含有活潑氫的離子液體為疏水性離子液體BimNtf2或EminBF4中的至少一種，疏水性離子液體與含氫同位素的廢水混合后，氫同位素固定于離子液體中，由于離子液體的疏水性，僅需靜置混合液，即可完成離子液體與置換后的廢水的分相，得到氫同位素濃度符合標準的廢水，實現廢水中氫同位素的分離，處理后的廢水可以直接排放或返廠復用，尤其是離子液體BimNtf2，其內部的95％的氫可以取代廢水中的氫同位素。

3.本發明提供的廢水中氫同位素的分離方法，含有活潑氫的離子液體為親水性離子液體EtOHPiBF4或PyPF6中的至少一種，親水性離子液體EtOHPiBF4與含氫同位素的廢水混合后，利用離子液體的親水性，氫同位素能夠隨著廢水更充分的與離子液體中活潑氫接觸，提高了對離子液體對氫同位素的置換效率，進一步的提高了氫同位素的置換率，尤其是離子液體EtOHPiBF4，其內部的97％的氫可以取代廢水中的氫同位素。

4.本發明提供的廢水中氫同位素的分離方法，采用過量的離子液體對含有氫同位素的廢水進行處理，使得分離過程高效且充分，分離后得到的廢水放射性活性低，能夠達到排放標準。

5.本發明提供的廢水中氫同位素的分離方法，具有無相變、低能耗、易放大的特性，可以在室溫下進行，無需額外的能源消耗，投資費用較低，并且可以有效的回收利用離子液體以及氚。

6.本發明提供的廢水中氫同位素的分離方法，工藝流程簡單，一次性投入費用低，氫同位素分離效果好，較目前已經存在的采用水精餾與吸附分離的方式分離氚的方法具有可觀的前景。

（發明人：劉江海;徐琰;于湉湉;馬敬;李鑫;武毓勇;翁展;陳思璠;陶耀光）