刁妍紅 王廷禹 姬立業(yè) 張明峰
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由于輻照和化學(xué)試劑等影響因素,有機相作為萃取劑在放射性環(huán)境中循環(huán)使用過程中,會發(fā)生輻射降解和化學(xué)降解,導(dǎo)致性能不斷變差。為了節(jié)約萃取劑的使用量,再循環(huán)使用之前需經(jīng)過凈化處理以保持其性能穩(wěn)定。對于污溶劑凈化與再生的處理設(shè)備有多種,如混合澄清槽和脈沖萃取柱等,但混合澄清槽和脈沖萃取柱占用空間大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而對于天然鈾純化工藝,其所需洗滌設(shè)備要具有結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、免維修、處理量大的特點。對此研制了管式兩相洗滌接觸器[1-2]。
(1)污溶劑凈化與再生的必要性。溶劑萃取法采用的萃取劑主要是磷酸三丁酯(TBP),在使用過程中,有機相會發(fā)生降解而影響使用性能,生成的DBP或MBP,會影響萃取工藝過程的技術(shù)指標,容易生成難溶的化合物,導(dǎo)致分相困難并使其他操作性能變壞。因此,為保證溶劑的循環(huán)使用,必須及時進行凈化處理,達到工藝對溶劑質(zhì)量的要求。
(2)污溶劑凈化機理。為保證萃取劑TBP的循環(huán)使用,TBP的降解產(chǎn)物多數(shù)是酸性物質(zhì),因而易于用堿洗除去,采用的試劑是稀的氫氧化鈉或碳酸鈉溶液,與DBP、MBP反應(yīng)生成不溶于TBP而可溶于水的物質(zhì),溶劑中的DBP或MBP為酸性物質(zhì),與堿反應(yīng)生成鈉鹽而進入水相予以去除。
管式兩相洗滌接觸器的工作原理是兩相并流,利用輸送動力和篩板的作用使兩相混合,實現(xiàn)傳質(zhì)目的。為了很好地解決生產(chǎn)能力和傳質(zhì)效率之間的矛盾,參考脈沖萃取柱的板段設(shè)計,用多塊篩板實現(xiàn)液滴的良好分散和聚合,設(shè)計了管式兩相洗滌接觸器。
管式兩相洗滌接觸器如圖1所示。
圖1 管道式洗滌器實物圖Fig.1 Physical diagram of two-phase large flux tubular scrubbing contactor
管式兩相洗滌接觸器現(xiàn)場安裝圖見圖2。
圖2 洗滌器實物圖Fig.2 Physical diagram of Washing Device
系統(tǒng)運行15天不進行凈化處理,DBP、MBP含量合計約0.8mmol/L,進行堿洗后,DBP、MBP濃度合計0.0068mmol/L,說明堿洗對除去DBP、MBP有明顯效果。
管式兩相洗滌接觸器是一種有效的洗滌設(shè)備,其具有較好的污溶劑洗滌效果,具備占地面積小、結(jié)構(gòu)簡單、無運動部件、料液停留時間短、處理能力大容易排污等優(yōu)點。也可推廣應(yīng)用于其他對萃取和洗滌效率要求不高的液-液萃取場所[3-4]。