close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10909

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 09K 17/40
G 21F 9/28
A 01B 79/00
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ РЕАБИЛИТАЦИИ
ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОЦЕЗИЕМ ПОЧВ
(21) Номер заявки: a 20060766
(22) 2006.07.21
(43) 2008.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Объединенный институт энергетических и ядерных исследований - Сосны" Национальной
академии наук Беларуси (BY)
(72) Авторы: Москальчук Леонид Николаевич; Капустина Инна Борисовна;
Баклай Анатолий Анатольевич; Хололович Марина Евгеньевна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Объединенный институт энергетических и
ядерных исследований - Сосны" Национальной академии наук Беларуси (BY)
BY 10909 C1 2008.08.30
BY (11) 10909
(13) C1
(19)
(56) BY 3603 C1, 2000.
RU 2080668 C1, 1997.
BY a 20010421, 2002.
RU 2004136338 A, 2006.
RU 2184095 C1, 2002.
BY 831 C1, 1995.
BY 3819 C1, 2001.
Башарин А.В. и др. Радиохимия. - 2003. Т. 45. - № 3. - С. 262-264.
Иванов С.Н. и др. Доклады Академии
наук БССР, 1975. - Т. XIX. - № 10. С. 926-928.
Агеец В.Ю. Международный аграрный журнал. - 2001. - № 12. - С. 24-27.
Минеев В.Г. Химизация земледелия и
природная среда. - М.: ВО "Агропромиздат", 1990. - С. 130-131.
(57)
Композиция для реабилитации загрязненных радиоцезием почв, отличающаяся тем,
что содержит кремнеземистый сапропель, нейтрализованный гидролизный лигнин и глинисто-солевые шламы с размером частиц 0,007-0,050 мм при следующем соотношении
компонентов, об. %:
кремнеземистый сапропель
60-80
нейтрализованный гидролизный лигнин
10-20
глинисто-солевые шламы
10-20.
Изобретение относится к проблемам загрязнения окружающей среды - радиоэкологии,
а именно, к средствам для реабилитации загрязненных радионуклидами почв и может
быть использовано в агропромышленном комплексе в качестве сорбента радиоцезия и
удобрительного состава для повышения плодородия дерново-подзолистых почв.
Для очистки почвы от тяжелых металлов и радионуклидов используются различные
методы и сорбенты, позволяющие снизить уровни загрязнения до предельно допустимых
величин за счет образования труднорастворимых комплексов с сорбентами [1-2]. Однако
BY 10909 C1 2008.08.30
более прочная и надежная фиксация радиоцезия происходит в кристаллической решетке
глинистых минералов типа монтмориллонита и гидрослюд.
Известна композиция, состоящая из 65 % сапропеля (карбонатного), 25 % цеолита и
10 % сульфата алюминия для детоксикации грунта, загрязненного тяжелыми металлами, и
получения экологически чистой продукции [3].
Известная композиция позволяет снизить кислотность почвы за счет применения карбонатного сапропеля, улучшить ее агрохимические свойства, повысить биологическую
активность и продуктивность почвенной микрофлоры. Однако, несмотря на эти преимущества, высокое содержание карбоната кальция и низкое содержание окислов железа в
карбонатном сапропеле не позволяют использовать его для снижения радиоцезия в почве.
Известно также средство для снижения содержания радиостронция в почвенном растворе на основе сапропелей оз. Лочинское с высоким содержанием органического вещества и емкостью катионного обмена, что обусловливает его способность поглощать
радионуклиды стронция и снижать их содержание в почве [4]. Однако для снижения содержания радиоцезия в почве органические сапропели малоэффективны, что обусловлено
низким содержанием в них минеральных компонентов и, в частности, глинистых минералов, которыми, как известно, преимущественно сорбируется и фиксируется радиоцезий.
Наиболее близким по сущности к заявляемому изобретению является композиция для
фиксации радионуклидов цезия и стронция, включающая фосфогипс и трепел [5]. Данная
композиция обладает высокой сорбционной способностью по отношению радионуклидам
цезия и стронция, однако она недостаточно надежно и полно фиксирует радиоцезий. Это
связано как с особенностями тонкопористой структуры трепела, так и с низким содержанием подвижного калия в трепеле. Поэтому фиксация цезия осуществляется в основном
по механизму, который имеет диффузионную природу, протекает во времени и с невысокой скоростью, для установления квазиравновесия этого процесса (обменная сорбция и
фиксация в кристаллической решетке) требуется продолжительное время. При этом за необменное поглощение, как правило, принимают фиксированный 137Cs, не вытесняемый из
минералов и почв многократными циклами десорбции растворами, содержащими ионы К +
или NH4 + [6]. Кроме того, известная композиция не обладает достаточно высокой удобрительной ценностью.
Задачей предлагаемого изобретения является создание композиции, обладающей высокой сорбционной и фиксирующей способностью в отношении радионуклидов цезия и
высокими удобрительными свойствами для реабилитации и восстановления плодородия
загрязненных почв.
Поставленная задача достигается за счет того, что композиция для реабилитации загрязненных радиоцезием почв содержит кремнеземистый сапропель, нейтрализованный
гидролизный лигнин и глинисто-солевые шламы с размером частиц 0,007-0,050 мм при
следующем соотношении компонентов, об. %:
кремнеземистый сапропель
60-80
нейтрализованный гидролизный лигнин
10-20
глинисто-солевые шламы
10-20.
Гидролизный лигнин - многотоннажный отход гидролизной промышленности, является дешевым источником органического вещества, а капиллярно-пористая структура и
большая удельная поверхность гидролизного лигнина (790 м2/г) предопределяют его высокую сорбционную способность в отношении радионуклидов и возможность применения
гидролизного лигнина в качестве компонента мелиорант-сорбента для реабилитации почв,
загрязненных радионуклидами. Использование в композиции нейтрализованного гидролизного лигнина позволяет также повысить удобрительные свойства.
Глинисто-солевые шламы, образующиеся при переработке сильвинитовой руды, являются крупнотоннажными отходами калийного производства. В то же время благодаря
содержанию глинистых минералов, преимущественно гидрослюдистого состава, высокой
2
BY 10909 C1 2008.08.30
дисперсности, способности к набуханию и к ионному обмену глинисто-солевые шламы
представляют значительный интерес в качестве минеральной добавки для снижения содержания радиоцезия в почвенном растворе за счет фиксации его в межпакетном пространстве слоистых глинистых минералов. Кроме того, в глинисто-солевых шламах
содержится значительное количество макро- и микроэлементов, особенно бора, необходимых для питания растений, что определяет их удобрительную ценность.
Применение в составе предлагаемой композиции кремнеземистого сапропеля, содержащего 45-50 % минеральных компонентов в основном алюмосиликатной и глинистой
природы, в сочетании с 10-20 об. % глинисто-солевых шламов с размерами илистых частиц 0,007-0,050 мм позволяет повысить сорбционные свойства и, что особенно существенно - увеличить фиксацию радиоцезия. Кремнеземистый сапропель, кроме того,
содержит целый комплекс питательных веществ и важнейших микроэлементов, что в сочетании с нейтрализованным гидролизным лигнином, обладающим высоким гумусообразующим потенциалом и способностью к комплексообразованию, и глинисто-солевыми
шламами обусловливает высокую почвоулучшающую ценность предлагаемой композиции.
Предлагаемую композицию получают в лабораторных условиях следующим образом.
Кремнеземистый сапропель (влажность 40-50 %) в количестве 60-80 об. % смешивают с
нейтрализованным гидролизным лигнином, высушенным до 50-60 %-ной влажности, в
количестве 10-20 об. % и тщательно перемешивают до получения однородной массы, затем добавляют глинисто-солевые шламы с размером частиц 0,007-0,05 мм в количестве
10-20 об. % и снова тщательно перемешивают.
Для получения предлагаемой композиции используют нейтрализованный гидролизный лигнин Речицкого гидролизного завода (pH = 7,0) с содержанием органического вещества (ОВ) - 80,8 %, глинисто-солевые шламы из шламохранилища ПО «Беларуськалий»
(pH = 8,0) и кремнеземистый сапропель оз. Червоное Гомельской области (pH = 5,1, содержание ОВ - 51,4 %).
Сорбционная способность полученных композиций оценивалась по степени сорбциидесорбции радиоцезия из модельных растворов. В качестве радиоактивного раствора применялся CsCl с активностью 250-300 Бк/мл. Взаимодействие композиции с радиоактивным раствором проводилось при соотношении твердой и жидкой фаз 1 : 4. Количество
сорбированного цезия определялось гамма-спектрометрическим способом после перемешивания, отстаивания в течение 2 суток и последующего разделения твердой и жидкой
фазы.
Десорбция поглощенного радиоцезия проводилась в динамических условиях путем
семикратных промывок 0,1н КСl и в статических условиях 0,5н КСl, а затем 0,1н НNО3 в
течение 2 суток.
По экспериментальным данным селективной сорбции рассчитывался обменный потенциал связывания радиоцезия (RIP), характеризующий способность композиции селективно поглощать и фиксировать цезий.
Примеры составов композиций по предполагаемому изобретению и результаты определения показателей сорбции-десорбции 137Cs и потенциала связывания радиоцезия приведены в табл. 1.
3
BY 10909 C1 2008.08.30
Таблица 1
Показатели сорбции-десорбции радиоцезия и RIP для составов
композиций из модельных растворов
Десорбировано, %
Наименование компо- Содержание,
RIP,
СорбироПример
0,5 н КСl +
нентов
об. %
ммоль/кг вано, % 0,1 н КСl
0,1 н HNО3
1
Кремнеземистый са60
пропель
Нейтрализованный
1520
82,4
19,5
12,2
20
гидролизный лигнин
Глинисто-солевые
20
шламы
2
Кремнеземистый са70
пропель
Нейтрализованный
1375
83,6
15,8
10,5
20
гидролизный лигнин
Глинисто-солевые
10
шламы
3
Кремнеземистый са75
пропель
Нейтрализованный
875
83,2
23,4
12,0
20
гидролизный лигнин
Глинисто-солевые
5
шламы
4
Кремнеземистый са80
пропель
Нейтрализованный
1560
82,0
24,2
12,3
10
гидролизный лигнин
Глинисто-солевые
10
шламы
Как видно из приведенных в табл. 1 данных, применение кремнеземистого сапропеля
в сочетании с 10-20 об. % нейтрализованного гидролизного лигнина и 10-20 об. % глинисто-солевых шламов обеспечивает существенное повышение сорбционной способности
композиции по отношению к радиоцезию. При таких соотношениях компонентов достигается высокая степень сорбции радиоцезия, более низкая десорбция и соответственно
наиболее высокая степень его фиксации (значения потенциала связывания составляют
1375-1560 ммоль/кг).
Предлагаемая композиция обладает также высокими агрохимическими показателями,
которые приведены в табл. 2.
Таблица 2
Агрохимическая характеристика композиции
Содержание обменных форм, мг-экв/кг
Пример
OB, %
рНKCl
+
K
Na +
Са2 +
Mg2 +
1
35
7,0
118
374
901
62
2
48
6,4
54
199
791
86
3
54
6,0
30
96
679
89
4
37
6,6
68
194
813
95
4
BY 10909 C1 2008.08.30
Данные табл. 2 показывают, что композиция, полученная на основе кремнеземистого
сапропеля в сочетании с нейтрализованным гидролизным лигнином и глинисто-солевыми
шламами, характеризуется оптимальным уровнем pH, высоким содержанием обменных
форм калия, кальция и магния, что обусловливает большую удобрительную ценность
предлагаемой композиции.
Оптимизация сорбционных и агрохимических свойств предлагаемой композиции, как
следует из табл. 1 и 2, достигается при соотношении компонентов: 60-80 об. % кремнеземистого сапропеля, 10-20 об. % нейтрализованного гидролизного лигнина и 10-20 об. %
глинисто-солевых шламов с размером частиц 0,007-0,05 мм. При содержании кремнеземистого сапропеля в составе композиции менее 60 об. % снижается сорбционная способность в отношении радионуклидов цезия, при содержании более 80 об. % - уменьшается
количество обменных форм калия и кальция. При содержании более 20 об. % нейтрализованного гидролизного лигнина увеличивается степень десорбции радиоцезия, а при
содержании менее 10 об. % глинисто-солевых шламов - уменьшается способность композиции фиксировать радиоцезий. Свыше 20 об. % глинисто-солевых шламов в составе композиции нежелательно вследствие высокого содержания в них солей натрия.
Таким образом, использование предлагаемой композиции при проведении реабилитации загрязненных радионуклидами почв позволяет не только снизить содержание радиоцезия в почвенном растворе, но и надежно связать его, и тем самым предотвратить
поступление 137Cs в растения, а также обеспечить улучшение структуры почвы и ее плодородия.
Кроме того, применение композиции позволит уменьшить загрязнение окружающей
среды за счет утилизации многотоннажных отходов гидролизного и калийного производств и использования местного природного сырья - сапропелей.
Источники информации:
1. Патент РФ 2080668, МПК G 21F 9/12, 1997.
2. Патент РФ 2184095, МПК С 04В 18/30, 2002.
3. Кирейчева Л.В., Хай Нгуен Суан. - Агрономический вестник. - 2001. - № 3 - С. 38.
4. Патент РБ 1350, МПК С 09К 17/00, С 05F 11/02, А 01В 79/00, 1996.
5. Патент РБ 3603, МПК G 21F 9/16, 2000 (прототип).
6. Бакунов Н.А. Почвоведение. - 2005. - № 6. - С. 715-723.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
100 Кб
Теги
by10909, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа