Спосіб очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і урану

Спосіб очищення рідких радіоактивних відходів (РРВ) від органічних речовин, які входять у пилопригнічуючий розчин та РРВ, і урану, в якому 3 64130 Неочікуваним виявилося те, що ДФМ - деревна мука або целюлоза при фільтруванні згущеної суспензії суттєво зменшує частку вторинних відхо3 дів (маси золи у г в розрахунку на 1 дм РРВ і частку золи у відсотках (0,020 - 0,046 %)) і збільшує швидкість процесу фільтрування згущеної суспензії у 5,7 - 7 раз. Для підтвердження можливостей здійснення корисної моделі використовують: 1 - модельний пилопригнічуючий розчин. У концентрат пилопригнічуючого розчину (23 % мас.) входять полімерна речовина - силаксинакрилатне зв'язуюче (50 % мас), решта - нейоногенна поверхнево-активна речовина (ПАР) ОП-7, гліцерин, щавлева, олеїнова і оксиетилендифосфонова кислота та етиловий спирт; 2 - РРВ, в яких є солі, ПАР, плівко - і комплексотвірні речовини, мінеральні мастила та інші органічні сполуки і продукти їх деструкції. Вміст в 3 РРВ урану становить 9,0 мг/дм , а їх pH 9,0. Уран визначали фотометричним методом у вигляді комплексу уранілу з арсеназо III на фотометрі КФК-2 при довжині хвилі 670 нм. Визначення органічних і полімерних речовин у вихідному розчині і фільтраті знаходили по методу біхроматного окиснення [2]. Запропонований спосіб очищення здійснюється таким чином. Приклад 1. Визначали очищення модельного пилопригнічуючого розчину (ППР) з ХПК 2200 3 мгО2/дм із використанням Сизолу по запропонованому способу і по прототипу. 3 До 1 дм модельного ППР при pH 7 і за температури 30 °С добавляють 10 мл розчину Сизолу (вміст оксиду кремнію і алюмінію або активних речовин 6,5 % мас) (таблиця 1). Отриманий розчин перемішують і витримують 1 годину. Після додавання Сизолу в розчині з'являється осад. Розчин розділяють на освітлений розчин і згущену суспензію. Освітлений розчин фільтрують на друк 4 фільтрі на мембрані з розміром пор 0,2 мкм. Згущену суспензію з вмістом сухих речовин 2,4 г на 1 3 дм фільтрують на друк-фільтрі з використанням ДФМ: 5,0 г деревної муки (табл. 1, пункт 1). Знаходять швидкість процесу фільтрування. Осад після фільтрування освітленого розчину і згущеної суспензії на друк-фільтрі, в якому є органічні і полімерні речовини ППР, оксиди кремнію і алюмінію та деревна мука, висушують при температурі 105 °С, а потім спалюють при температурі 700 - 900 °С протягом 4 годин. Знаходять ХПК фільтрату і масу отриманої золи. 3 До 1 дм модельного ППР при pH 7 і температурі 10 °С добавляють 20 мл розчину Сизолу (вміст активних речовин 6,5 % мас.) (табл. 1). Отриманий розчин перемішують і витримують 2 години. Після додавання Сизолу в розчині з'являється осад. Розчин розділяють на освітлений розчин і згущену суспензію. Освітлений розчин фільтрують на друк-фільтрі з розміром пор 0,3 мкм. Згущену суспензію з вмістом сухих речовин 2,7 г 3 на 1 дм фільтрують на друк-фільтрі з використанням ДФМ: 7,0 г целюлози фірми Dicalite торгової марки Solka-Floc (табл. 1, пункт 2). Знаходять швидкість процесу фільтрування. Осад після фільтрування висушують, а потім спалюють по методиці приведеній раніше. Знаходять ХПК фільтрату і масу отриманої золи. 3 До 1 дм модельного ППР при pH 7 і температурі 30 °С добавляють 20 мл розчину Сизолу (вміст активних речовин 6,5 % мас.) (табл. 1). Отриманий розчин перемішують і витримують 2 години. Після додавання Сизолу в розчині з'являється осад. Розчин фільтрують на друк-фільтрі через мембрану з розміром пор 0,2 мкм (табл. 1, пункт 3). Знаходять швидкість процесу фільтрування. Осад після фільтрування висушують при температурі 105 °С. Знаходять ХПК фільтрату, масу і частку сухого залишку осаду. Таблиця 1 Ефективність очищення модельного ППР (0,05 %) з використанням Сизолу (вміст активних речовин 6,5 % мас.) по запропонованому способу і за прототипом. ХПК фільтрату, Об'єм добавле3 мгO2/дм (сту№ pH ного Сизолу, мл пінь очищення, 3 на 1 дм %) 1 2 7 7 10 20 260 (88,2) 210 (90,5) 3 7 20 220 (90,0) Швидкість процесу Маса сухого залишку фільтрування згуще- осаду, г в розрахунку 3 ної суспензії, на 1 дм (частка сухо3 2 дм /м ·година го залишку осаду, %) Запропонований спосіб 240 - 260* 210-220* Найближчий аналог 40-50 1,3(0,13) Маса золи, г в розрахунку на 1 3 дм (частка золи осаду, %) 0,32 (0,032) 0,46 (0,046) * Швидкість процесу фільтрування освітленого розчину на мембрані з розміром пор 0,2 -0,3 мкм стано3 2 вить більше 600 - 700 дм /м ·год. Приклад 2. Очищення РРВ з об'єкту «Укриття» Чорнобильської АЕС з внутрішнього приміщення 001/3 (точка відбору 30). Схема внутрішніх приміщень і точок відбору проб наведені в статті [3]. Характеристика РРВ: pH - 9,0, ХПК - 2400 3 3 мгO2/дм , концентрація урану - 9,0 мг/дм , актив137 6 3 90 6 3 ність Cs - 9,7·10 Бк/дм , Sr - 9,7·10 Бк/дм . 3 До 1 дм РРВ при температурі 20 °С добавляють азотну кислоту для досягнення pH 7. Потім додають 20 мл водного розчину Сизолу (вміст активних речовин 6,5 % мас.) (таблиця 2). Отриманий розчин перемішують і витримують 2 години. Після додавання Сизолу в розчині з'являється осад. Розчин розділяють на освітлений розчин і 5 64130 згущену суспензію. Освітлений розчин фільтрують на друк-фільтрі на мембрані з розміром пор 0,2 мкм. Згущену суспензію з вмістом сухих речовин 3 1,25 г/дм фільтрують на друк-фільтрі з використанням ДФМ: 6,0 г деревної муки (табл. 2, пункт 1). Знаходять швидкість процесу фільтрування. Осад після фільтрування освітленого розчину і згущеної суспензії в якому є органічні і полімерні речовини 6 ППР, солі, оксиди кремнію і алюмінію та деревна мука та інші речовини, висушують при температурі 105 °С, а потім спалюють при температурі 700 900 °С протягом 4 годин. При спалюванні осаду після фільтрів утворюються радіоактивні аерозолі. Викиди аерозолів затримують на багатошарових фільтрах Петрянова [4]. Знаходять масу отриманої золи. Таблиця 2 Ефективність очищення РРВ з використанням Сизолу (вміст активних речовин 6,5 % мас.) по запропонованому способу і по прототипу № pH Об'єм добавленого Сизолу, мл на 1 3 дм 1 7 20 2 7 20 ХПК фільтШвидкість про- Маса сухого зали- Маса золи, г в рату, Концентрація цесу фільтру- шку осаду, г в роз- розрахунку на 3 мгO2/дм урану в фільтра3 3 вання згущеної рахунку на 1 дм 1 дм (частка 3 (ступінь ті, мг/дм (ступінь суспензії, (частка сухого зазоли осаду, очищення, очищення, %) 3 2 дм /м ·година лишку осаду, %) %) %) Запропонований спосіб 330 (86,3) 2,5 (72,2) 200-210 0,02 (0,002) Найближчий аналог 340 (85,8) 2,6 (71,1) 30-35 0,36 (0,036) 3 До 1 дм РРВ при pH 7 і температурі 20 °С добавляють азотну кислоту для досягнення pH 7. Потім додають 20 мл водного розчину Сизолу (вміст активних речовин 6,5 % мас.) (таблиця 2). Отриманий розчин перемішують і витримують 2 години. Після додавання Сизолу в розчині з'являється осад. Розчин фільтрують на друк-фільтрі через мембрану 0,2 мкм (табл. 2, пункт 2). Знаходять швидкість процесу фільтрування. Осад після фільтрування висушують при температурі 105 °С. Знаходять масу і частку сухого залишку осаду. Аналіз даних таблиць 1 і 2 свідчить, що запропонований спосіб очищення РРВ має значні переваги в порівнянні з найближчим аналогом. Застосування спалюваного ДФМ - деревної муки або целюлози дозволяє значно зменшити частку вторинних відходів - маси золи у г в розрахунку на 1 3 дм РРВ і частку золи у відсотках (0,020 - 0,046 %) і збільшити швидкість процесу фільтрування згущеної суспензії у 5,7 - 7 раз. При цьому у запропонованому способі величини ХПК фільтрату та ступінь очищення і концентрація урану та ступінь очищення є такими, як у найближчому аналозі. Запропонований спосіб очищення РРВ має суттєве значення для ДСП «Чорнобильська АЕС», тому що він дозволяє одержати на об'єкті «Укрит Комп’ютерна верстка Л. Купенко тя» попереднє очищення від важковидаляємих полімерних речовин та інших органічних сполук і від урану при вагомому зниженні частки вторинних відходів і збільшити швидкості процесу фільтрування. Джерела інформації: 1. Патент на винахід 91810 Україна. МПК (2009): C02F1/00, G21F9/04. / Л.І. Руденко, В.Є. Хан, О.А. Гуменна, В.І. Кашковський, О.В. Джужа, В.М. Горбенко, О.В. Зубенко. - № а201000465. Заявл. 18.01.2010; Опубл. 25.08.2010, Бюл. № 16, 2010 р. 2. Унифицированные методы анализа вод / Под ред. Ю.Ю. Лурье. - Москва: Химия, 1971.-376 с. 3. Корнеев А.А., Криницын А.П., Стрихарь О.Л., Щербин В.Н. Жидкие радиоактивные отходы внутри объекта «Укрытие» // Радиохимия. - 2002. 44, № 6. -С. 545-552. 4. Радиоактивные аэрозоли объекта «Укрытие»: 1986 - 2006 гг. / Б.И. Огородников, Э.М. Пазухин, А.А. Ключников; НАН Украины, Ин-т. проблем безопасности АЭС. - Чернобыль (Киев, обл.); Ин-т. проблем безопасности АЭС, 2008. - 456 с. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601