针对高放废液全分离流程中采用亚铁氰化钛钾无机离子交换剂的除铯系统，本文提出了以液固循环流态化技术为基础的无机械阀密实移动床离子交换系统取代原设计的多机械阀固定床离子交换系统，并对其流体力学性能和传质性能进行了研究。为了在载铯交换剂煅烧除氰系统中使用L阀(非机械阀)技术输送固体颗粒，研究了避免载铯交换剂在煅烧除氰过程中烧结的措施。 首先，取消了传统液固循环流态化技术中的辅助液，建立了更简单和易于操作及维修的密实移动床离子交换系统，研究了设备结构参数和操作参数对提升管中固体颗粒提升速率及其对交换柱与提升管之间串液的影响规律，并针对亚铁氰化钛钾建立了密实移动床离子交换系统的流体力学经验模型。 其次，用浅床技术研究了亚铁氰化钛钾除铯的传质性能，研究结果表明：当交换剂相Cs+浓度较小时，传质过程受液膜扩散和交换剂粒内扩散共同控制；当交换剂相Cs+浓度较大时，传质过程主要受交换剂粒内扩散控制。在离子交换过程中，化学反应过程的阻力可以忽略。在实验基础上建立了亚铁氰化钛钾除铯的传质经验模型，并在固定床离子交换柱中进行了实验验证。 再次，将流体力学经验模型和传质经验模型相耦合，对工业级(φ300mm)密实移动床离子交换系统进行了模拟研究，得到了离子交换系统操作图，该操作图对于密实移动床离子交换系统的运行具有重要指导意义；同时预测了该系统在启动和稳态操作时的运行状态。 最后，对载铯交换剂的煅烧除氰过程进行了实验研究。实验结果表明：载铯交换剂的分解氧化反应为强放热反应，反应热约为4.6kJ/g。其煅烧过程分为两步：在180℃左右进行第一步分解氧化，生成的中间产物在250℃以后进行第二步分解氧化。其中第一步反应速度较快，在该步载铯交换剂最有可能烧结。本文采用空气自然冷却与控制O2通量相结合的方法避免了载铯交换剂烧结。在本实验设备中，当O2通量No2≤1.09mol/(m2.s)时，载铯交换剂煅烧后的固体颗粒具有良好流动性，为使用L阀技术输送固体颗粒提供了必要条件。