close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3819

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3819
(13)
C1
(51)
(12)
7
G 21F 9/12,
G 21F 9/16
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
CПОСОБ ФИКСАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ ЦЕЗИЯ
(21) Номер заявки: 970145
(22) 1997.03.19
(46) 2001.03.30
(71) Заявитель:
Институт
радиоэкологических
проблем НАН Беларуси (BY)
(72) Авторы: Кавхута Г.А., Ратько А.И., Башарин
А.В., Терещенко М.И., Вишневская А.А. (BY)
(73) Патентообладатель:
Институт
радиоэкологических проблем НАН Беларуси (BY)
(57)
Способ фиксации радионуклидов цезия сорбцией на сорбентах, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют природный минерал - трепел фракции 0,1-0,25 мм с сорбционной емкостью 0,9-1,2 мгэкв/г сорбента, а сорбцию осуществляют при рН 2,0-10.
BY 3819 C1
(56)
Зимон А.Д. и др. Дезактивация. - М.: ИЗДАТ, 1994. - С. 179.
Изобретение относится к проблемам охраны окружающей среды - радиоэкологии, а именно к реабилитации загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и предотвращения вторичного загрязнения
грунтовых вод продуктами дезактивации. Изобретение может быть использовано в ядерной технике на предприятиях ядерно-промышленного комплекса при очистке воды и сточных вод от радионуклидов цезия.
Наиболее близким к заявляемому является способ фиксации радионуклидов цезия сорбцией на неорганическом сорбенте, включающем ферроцианид - сорбция на ферро- и феррицианидах тяжелых металлов [1].
Фиксация цезия в этом случае основана на использовании веществ, образующих с цезием труднорастворимые соединения: в основном ферроцианидов Ni, Zn, Fe, Cu, Co и др. Однако данный способ требует использования достаточно дорогих и редких реагентов (например, ферроцианида кобальта). Кроме того, ферроцианидные сорбенты могут работать в нейтральных или слабокислых растворах, т.к. растворимость
ферроцианида кобальта в присутствии комплексообразующих веществ (фосфат-ионы, оксалат-ионы и др.) по
мере увеличения рН раствора увеличивается, а это приводит к снижению эффективности способа фиксации
радионуклидов цезия.
Задачей настоящего изобретения является создание эффективного способа фиксации радионуклидов цезия для реабилитации загрязненных объектов окружающей среды и повышения экологической безопасности.
В результате решения этой задачи достигается новый технический результат, заключающийся в улучшении технологичности процесса и удешевления за счет использования для фиксации радионуклидов цезия
природного минерала - трепела, имеющегося в больших количествах в Беларуси.
Данный технический результат достигается тем, что радионуклиды цезия фиксируют на сорбентах сорбцией.
Отличительной особенностью изобретения является то, что в качестве сорбента используют природный
минерал - трепел фракции 0,1-0,25 мм с сорбционной емкостью 0,9-1,2 мг-экв/г сорбента. При этом сорбцию
проводят при рН 2,0-10,0.
BY 3819 C1
Пример 1.
Были поставлены опыты по изучению сорбционного поведения радиоцезия в гетерогенной системе: трепел - раствор. Сорбция изучалась в динамическом режиме и в условиях принудительного перемешивания в
широком интервале рН среды (рН 2,0-10).
Готовили модельный азотнокислый раствор стабильного цезия-133 с концентрацией 4 мг/л и добавляли в
качестве метки 137Cs (удельная активность - 360 Бк/мл). Методика исследования состояла в пропускании радиоактивных растворов со скоростью 5 мл/ч через сорбционную колонку (h-250 мл, d-12 мм) непрерывного
действия с последующим γ-сканированием.
Установка для γ-сканирования была смонтирована на базе анализатора импульсов NOKIA (LP-484 с детектором БДЭГ-2-22). Толщина свинцового коллиматора составляла 5 см, диаметр отверстия - 1 см. Детектор размещался в свинцовом домике и сканирование колонки осуществлялось за счет ее горизонтального
перемещения на коллиматоре.
Определение содержания радиоцезия проводили методом γ-спектроскопии путем измерения активности
аликвот раствора до и после колонки. Для количественной оценки фиксации радиоцезия на сорбенте рассчитывали долю радионуклида цезия, задерживаемого колонкой с трепелом, по формуле:
Α0 − Α
⋅ 100 %,
Α0
где A0, A - активность раствора до и после колонки.
Полученные экспериментальные данные приведены в табл. 1, 2.
Колонка (h – 250 мм, d-12 мм) наполнялась природным минералом трепелом ископаемого месторождения “Стальное” Могилевской области Республики Беларусь. Природный минерал трепел представляет собой
композиционную смесь кристаллических компонентов: опалкристобалита, кальцита, клиноптилолита и монтмориллонита. Предварительно минерал дробился и просеивался по фракциям (0,1-0,25 мм). Опытным путем были определены оптимальные фильтрующие свойства сорбента трепела, при которых фиксация радиоцезия максимальна: сорбционная емкость - 0,9-1,2 мг-экв/г сорбента фракции 0,1-0,25 мм. Размер частиц
выбирали из следующих соображений. При размере частиц менее 0,1 мм увеличивается сопротивление
сорбционной колонки, а при увеличении размера частиц более 0,25 мм снижается удельная поверхность сорбента и, следовательно, уменьшается эффективность процесса сорбции. Результаты испытаний по сорбции и
десорбции радиоцезия в зависимости от рН раствора приведены в табл. 1.
Таблица 1
Сорбция-десорбция 137Cs из модельных и реальных растворов осадков сточных вод (ОСВ)
природным минералом трепелом
Условия сорбции 137Cs.
Время эксперимента = 5 ч
Модельный раствор, рН = 7
Модельный раствор, рН = 2
Модельный раствор, рН = 10
Отфильтрованные ОСВ, рН = 8,6
Степень
поглощения, %
96,0
96,8
98,3
81,6
H2O
1,8
0,6
Десорбция, %
0,1 M HCl
2,4
-
6 M HCl
-
Из приведенных результатов табл. 1 следует, что в широком интервале рН степень сорбции 137Cs не меняется и составляет примерно 95,5 %. Десорбция радиоцезия из сорбента (трепел) растворами кислот не превышает 3%. Этот факт указывает на высокую эффективность природного сорбента для фиксации им 137Cs.
Пример 2.
В качестве реальных растворов брались отфильтрованные растворы осадков сточных вод (“активный”
ил) местности г. Чечерска, Вятковского, Славгородского районов Гомельской области, загрязнения которых
достигали значений уровней радиоактивных отходов - 10-7 Ки/кг и более. Исследование фронтального распределения радиоцезия в процессе его динамической сорбции из суспензий осадков сточных вод (ОСВ) проводили для оценки сорбционных характеристик сорбента - трепела в условиях, имитирующих процесс обезвоживания радиоактивных ОСВ. Готовились радиоактивные гетерогенные системы: сточная вода “активный” ил и сточная вода - “активный” ил - трепел и изучалось распределение 137Cs между твердой фазой и раствором. Время активного перемешивания изменяли от 6 до 24 ч. После расслоения фаз водный раствор декантировали, упаривали до определенного объема (50 мл) и анализировали на содержание радиоцезия, как в примере 1, без выделения цезия на счетную мишень.
2
BY 3819 C1
Суспензию “активного” ила фильтровали через бумажный фильтр, обезвоживали до воздушно-сухого состояния и озоляли при 400 °С в течение 6 часов. Фильтрат и твердый осадок анализировался на содержание
137
Cs. Результаты испытаний приведены в табл. 2.
Таблица 2
Сорбция-десорбция 137Cs из реальных растворов сточных вод и их осадков
природным минералом трепелом.
Условия эксперимента
СВ
СВ
CB
CB
OCB
OCB
РН = 7
рН = 7
рН = 2
рН = 10
рН = 8,6
рН = 8,б
Динамика
Принудит. перемешивание
Принудит. перемешивание
Принудит. перемешивание
Принудит. перемешивание
Динамич. условия
Степень
поглощения, %
95,5
96,0
96,8
98,3
75,1
81,6
Десорбция, %
H2O
0,1 HCl
1,8
2,4
2,0
2,4
1,6
2,5
1,4
1,9
1,4
2,0
0,6
2,2
Из табл. 2 следует, что как из реальных сточных вод, так из осадков сточных вод радиоцезий эффективно
удерживается на природном сорбенте, при этом степень сорбции достигает величин более 98 %, что составляет коэффициент очистки ~103.
Степень десорбции не превышает 2,5 %, что указывает на прочность хемосорбции процесса и, следовательно, на высокую эффективность фиксации радионуклидов цезия.
Использование предлагаемого технического решения позволяет:
удалить радионуклиды цезия из биологического цикла, предотвратить загрязнение окружающей среды и
тем самым повысить экологическую безопасность;
повысить технологические и экономические показатели процесса фиксации радионуклидов цезия за счет
использования доступного, дешевого сорбента и эффективного концентрирования изотопов;
исключить использование дорогостоящих и редких солей металлов для синтеза неорганических сорбентов на основе ферри/ферроцианида;
сконцентрировать радионуклиды цезия в небольшом объеме и сократить объемы ЖРО.
Источники информации:
1. Зимон А. Д., и др. Дезактивацияю. - М.: ИЗДАТ, 1994. - С. 179.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
120 Кб
Теги
by3819, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа