Спосіб одержання сорбенту для очищення водних розчинів від радіоактивного стронцію

Спосіб одержання сорбенту для очищення водних розчинів від радіоактивного стронцію, що включає змішування сульфатів барію та кальцію у еквімолярному співвідношенні, який відрізняється тим, що змішування проводять диспергуванням з питомою енергією механічної дії 22-88 кДж/кг. (19) (21) 97073809 (22) 16.07.1997 (24) 16.10.2000 (33) UA (46) 16.10.2000, Бюл. № 5, 2000 р. (72) Косоруков Олександр Олександрович, Надєл Людмила Григорівна, Сафонов Олексій Сергійович, Спасьонова Лариса Миколаївна, Корнілович Борис Юрійович 28614 сплавляння при високих температурах, складність процедури швидкого охолодження евтектичної суміші водою і необхідність, як правило, однократного використання термічно і хімічно стійких матеріалів із-за високої агресивності розплаву сульфатів барію і кальцію. Завданням даного винаходу є розробка способу отримання сорбенту, в якому використання нового прийому - диспергування порошків сульфатів барію і кальцію шляхом механічної дії привело б до різкого зниження енергозатрат процесі в отримання сорбенту з високою сорбційною здатністю по відношенню до радіоактивного стронція. Для вирішення поставленого завдання пропоновано спосіб отримання сорбенту для очищення водних розчинів від радіоактивного стронцію, що включає змішування сульфатів барію та кальцію в еквімолярному співвідношенні, в якому, згідно винаходу, змішування здійснюється диспергуванням з питомою енергією механічної дії 2288 кДж/кг. Нами показано, що при енергетичних затратах, які нами пропонуються, в результаті механічної обробки еквімолярних сумішів сульфа тів барію і кальцію в процесі диспергування, протікає механохімічна реакція з утворенням твердого розчину Ва(Са)SO4. У водних розчинах катіони кальцію легко заміщуються на іони стронцію, що і забезпечує високу сорбційну здатність сорбенту. Експериментально встановлено, що механічна обробка тільки сульфатів барію у широкому інтервалі енергетичних затрат 5,5-88 кДж/кг не призводить до отримання ефективних сорбентів радіостронцію: ступінь очищення водних розчинів досягає 0-7,4%. Пропонований спосіб, що реалізує сумісне диспергування сульфатів барію та кальцію у інтервалі питомих енергій, що пропонується, дозволяє отримати сорбент з високою сорбційною ємністю до стронцію-90, використання якого забезпечує ступінь очищення водних розчинів на рівні 81,385,4% при залишковій концентрації 692-540 Бк/дм 3 при низьких енергіях механічної дії. Таким чином, сукупність існуючих признаків, пропонованого винаходу, забезпечує технічний результат, що досягається за його допомогою - низькі енергозатрати при отриманні високоефективного сорбенту для вилучення радіостронцію з водних розчинів. Спосіб реалізується таким чином. Отримання сорбенту відбувається у центробіжно-планетарному млині САНД-1, що має чотири робочі барабани. У кожний з них поміщають еквімолярну суміш порошків сульфатів барію (ГОСТ 3185-75) і кальцію (ГОСТ 3210-77), попередньо прогрітого до 350°С і проводять диспергування в інтервалі енергій механічної дії 2288 кДж/дм 3, що пропонується. Спосіб може бути реалізований при використанні, як вихідної, еквімолярної суміші порошків мінералів бариту і безводного гіпсу -ангидриту (Беганське та Береговське поклади Закарпаття та Артемівський поклад Донецької області відповідно) (таблиця, приклад 5). У результаті механічної активації з питомою енергією механічної дії 22-88 кДж/кг еквімолярної суміші сульфаті в барію та кальцію отримують продукти, що за своїми сорбційними якостями є високоефективними сорбентами і можуть бути використані для очищення води від радіонуклідів стронцію. Отриманий сорбент використовували для очищення модельної дніпровської води з питомою активністю 3,7 КБк/дм 3 за стронцієм, що характеризує концентрацію радіоактивного стронцію у водному розчині. Ступінь очистки визначали вимірюючи активність вихідної та очищеної модельної дніпровської води на приладі КРК 1-01 А. При цьому ступінь, очистки води розраховували за формулою: СО=[(Авих - Азал)/Авих] 100%. Приклад реалізації способу Для диспергування у центробіжно-планетарному млині САНД-1, що має чотири робочих барабани, готують чотири наважки, масою по 12,5 г, що складаються із еквімолярної суміші сульфату барія (7,89 г) і сульфату кальція (4,61 г). Приготовлені наважки засипають у агатові барабани, у які також поміщають 100 і агатових кульок по 1 см у діаметрі, і проводять механохімічне диспергування з питомою енергією дії 22 кДж/кг. Ефективність отриманого сорбенту визначали при очищенні модельної дніпровської води з вихідною об'ємною активністю за стронцієм-90 3,7 КБк/дм 3. Для цього 0,1 г сорбенту заливали 0,1 дм модельної води (співвідношення мас сорбенту і води, що очищається, 1:1000). Час контакту водного розчину з сорбентом - 1 година, після чого активність води, що очищається, складала 692 Бк/дм 3, ступінь очистки – 81,3% (таблиця, приклад 1). Подібно описаному прикладу реалізації пропонованого способу проходились експерименти з отриманням сорбенту з використанням енергії механічної активації, величина якої знаходиться як в межах інтервалу, що пропонується, так і в позамежових значеннях. Встановлено, що діапазон величин енергії механічної активації, що пропонується, вибраний за умов отримання високоефективного сорбенту (таблиця, приклад 1-5). При диспергуванні з енергією механічної дії, що нижче границі, що пропонується, так і вище цієї границі, як ми вважаємо, відбувається неповна взаємодія сульфатів кальцію і барію у отриманому сорбенті при низьких енергозатратах, так і агрегація часточок сорбенту при високих енергозатратах, що призводить до зниження сорбційної ємності сорбенту по відношенню до стронцію-90. Переваги пропонованого способу отримання сорбенту для очищення водних розчинів від радіоактивного стронцію шляхом сумісного диспергування сульфатів кальцію та барію у еквімолярному співвідношенні у порівнянні з існуючим способом [2] підтверджуються наведеними даними. Як видно із цих даних, сорбційна здатність сорбенту, отриманого механічною активацією, не поступається сорбційним властивостям сорбенту, отриманого відомим способом [2]. Слід відмітити, що отримання високоефективного сорбенту пропонованим способом досягається при енергозатратах у 1,7-2 рази нижчих, ніж за відомим способом [2]. 2 28614 Крім того, пропонований спосіб отримання сорбенту не має складних технологічних операцій, не потребує спеціальних хімічно та термічно стійких матеріалів і є екологічно безпечним. Звертає на себе увагу простота способу отримання сербенту, що пропонується, яка сприяє зменшенню вартості те хнологічного виробництва його у промислових масштаба х. Таблиця N Склад сорбенту 1 2 3 4 5 BaSО4:CaSО4(1:1) BaSО4:CaSО4(1:1) BaSО4:CaSО4(1:1) BaSО4:CaSО4(1:1) Барит:ангидрит (1:1) 6 7 BaSО4:CaSО4(1:1) ВаSО4:СаSО4(1:1) 8 BaSО4:CaSО4(1:1) Питомі енергетикчні затрати, кДж/кг по винаходу 22,0 44,0 66,0 88,0 22,0 заграничнi значення 18,0 94,0 За прототипом 144,0 Залишкова концентрація Азал, Бк/дм 3 Ступінь очищення, % 692 540 629 703 747 81,3 85,4 83,0 81,0 79,8 999 907 73,0 75,5 581 84,3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3