Спосіб очищення води від урану

Спосіб очищення води від урану з використанням динамічних мембран, які формують на основі гідроксосполук алюмінію і полівінілового спир 3 37785 цієнту затримки урану (R) в межах від 93 до 98% і при рН середовища 5,3-7,0од.рН. Поставлене завдання вирішується тим, що за способом ультрафільтраційного очищення води від урану з використанням динамічних мембран, які формують на основі гідроксосполук алюмінію і полівінілового спирту і подальшою ультрафільтрацією на твердих полімерних або неорганічних мембранах з середнім діаметром пор від 0,01мкм до 0,25мкм, згідно із запропонованою корисною моделлю, при формуванні динамічної мембрани використовують метасилікат натрію при наступних концентраціях солей: хлорид алюмінію2,8×10-3моль/дм 3, метасилікат натрію(2,0-2,82)×10-3моль/дм 3, полівініловий спирт3,3×10-3г/дм 3 при концентрації урану до 100мг/дм 3 і рН розчину 5,3-7,0 за рахунок додаткового використання гідроксиду натрію. Для формування динамічних мембран використовують водні розчини солей АlСl3×6Н2О, Na2SiO3×9H2O, полівінілового спирту з концентраціями 2,8×10-3, (2,0-2,82)×10-3моль/дм 3 і 1%, відповідно. Розчини також містять UO2(NO3)2 з концентрацією урану до 100мг/дм 3. Ці розчини пропускають через ультрафільтраційну установку АМЛП-12 при тиску 0,7-0,8МПа на мембрані фірми Мі філ з середнім розміром пор 0,25мкм. На 15хв в розчин добавляють 1% розчин полівінілового спирту. Формування динамічної мембрани ведуть протягом 30хв. Основними елементами установки є мембранний модуль та насосний агрегат з пристроєм для регулювання продуктивності насоса. Шкідливий вплив концентраційної поляризації усувають використанням турбулізуючого впливу потоку рідини вздовж мембрани, створюване насосом. Структура колоїдної динамічної мембрани, яка визначає її селективність (коефіцієнт затримки) і об'ємний потік, формується під впливом нормального (крізь мембрану) і тангенціального (вздовж мембрани) перебігу рідини. Лінійна швидкість розчину вздовж мембрани 2м/с. Для охолодження розчину використовують термостат. Вивчалось очищення на сформованих динамічних мембранах солі UO2(NO3)2 з концентрацією урану до 100мг урану на 1дм 3. Міряють концентрацію урану в фільтраті після очищення на динамічній мембрані і в початковому розчині. Під коефіцієнтом затримки урану (R) розуміють відношення частки різниці концентрації урану у початковому розчині і у фільтраті до початкової концентрації урану. Концентрацію урану у воді визначають по стандартній методиці фотометричного визначення урану у вигляді комплексу уранілу з арсеназо III з використанням фотометра КФК-2 при довжині хвилі 670нм. Запропонований спосіб очищення здійснюють таким чином. Приклад 1 В 3дм 3 дистильованої води розчиняють 2,028г АlСl3 × 6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3), 1,705г Na2SiO3×9H2O(2,0×10-3моль/дм 3), UO2(NO3) 2 (15мг урану). В одержану суміш додають розчин NaOH до отримання розчину з рН5,6. При тиску 0,70,8МПа і температурі 290-295К отриману суміш пропускають через ультрафільтраційну установку. 4 На 15хв в розчин додають 1см 3 1% розчину полівінілового спирту (ПВС) (~3,3-10 -3г/дм 3). Протягом 30хв на цій установці завершувалось формування динамічного шару на мембрані з розміром пор 0,25мкм. Процес очищення від урану відбувався при тиску 0,8МПа протягом 60-300хв. При роботі ультрафільтраційної установки розчин розділяється на пермеат (фільтрат) і концентрат. У шарі перед мембраною і на самій ультрафільтраційній мембрані накопичується динамічний шар з колоїдних часточок, які містять гідроксосполуки алюмінію, полісилікатні іони, гідроксокомплекси урану. За рахунок затримання урану на мембрані, у фільтраті концентрація урану значно знижується і становить величину 2-3% від початкової концентрації урану в суміші. Коефіцієнт затримки урану (R) і об'ємний потік води (lv) при цьому способі очищення приведені в таблиці 1, пункт 1. Приклад 2 Формується динамічна мембрана на основі АlСl3×6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3), Na2SiO3×9Н2О(2,0×10-3моль/дм 3), UO2(NO3) 2 (15мг урану) і ПВС(~3,3×10-3г/дм 3). З використання водного розчину NaOH pH доводять до 6,0. Подальша процедура очищення води від урану аналогічна прикладу 1. Значення (R) і (lv) приведені в таблиці 1, пункт 2. Приклад 3 Формується динамічна мембрана на основі АlСl3×6Н2О(2,8 × 10-3моль/дм 3), Na2SiO3×9H2O(2,0×10-3моль/дм 3), UO2(NO3) 2 (15мг урану), ПВС(~3,3×10-3г/дм 3). Водним розчином NaOH pH доводять до 7,0. Подальша процедура очищення води від урану аналогічна прикладу 1. Значення (R) і (lv) приведені в таблиці 1, пункт 3. Приклад 4 Формується динамічна мембрана на основі АlСl3×6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3), Na2SiO3×9Н2О(2,0×10-3моль/дм 3), UO2(NO3) 2 (60мг урану), ПВС(~3,3×10-3г/дм 3). З використання водного розчину NaOH pH доводять до 5,3. Подальша процедура очищення води від урану аналогічна прикладу 1. Значення (R) і (lv) приведені в таблиці 1, пункт 4. Приклад 5 Формується динамічна мембрана на основі АlСl3×6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3), Na2SiO3×9Н2О(2,0×10-3моль/дм 3), UO2(NO3) 2 (300мг урану), ПВС(~3,3×10-3г/дм 3). З використання водного розчину NaOH pH доводять до 5,6. Подальша процедура очищення води від урану аналогічна прикладу 1. Значення (R) і (lv) приведені в таблиці 1, пункт 5. Приклад 6 В 3дм 3 дистильованої води розчиняють 2,028г АlСl3×6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3), 2,243г Na2SiO3×9Н2О(2,63×10-3моль/дм 3), UO2(NO3)2 (15мг урану). В одержану суміш додають розчин NaOH до отримання розчину з рН 5,5. На 15хв в розчин додають 1см 3 1% розчину ПВС(~3,3×10-3г/дм 3). Подальша процедура очищення води від урану аналогічна прикладу 1. Значення (R) і (lv) приведені в таблиці 1, пункт 6. Приклад 7 5 37785 Формується динамічна мембрана на основі АlСl3×6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3), Na2SiO3×9Н2О(2,63×10-3моль/дм 3), UO2(NO3)2 (15мг урану). В одержану суміш додають розчин NaOH до отримання розчину з рН6,0. На 15хв в розчин додають 1см 3 1% розчину ПВС(~3,3×10-3г/дм 3). Подальша процедура очищення води від урану аналогічна прикладу 1. Значення (R) і (lv) приведені в таблиці 1, пункт 7. Приклад 8 Формується динамічна мембрана на основі АlСl3×6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3), Na2SiO3×9Н2О(2,63×10-3моль/дм 3), UO2(NO3)2 (15мг урану). В одержану суміш додають розчин NaOH до отримання розчину з рН7,0. На 15хв в розчин додають 1см 3 1% розчину ПВС(~3,3×10-3г/дм 3). Подальша процедура очищення води від урану аналогічна прикладу 1. Значення (R) і (lv) приведені в таблиці 1, пункт 8. Приклад 9 Формується динамічна мембрана на основі АlСl3×6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3), Na2SiO3×9Н2О(2,82×10-3моль/дм 3), UO2(NO3)2 (15мг урану). В одержану суміш додають розчин NaOH до отримання розчину з рН5,5. На 15хв в розчин додають 1см 3 1% розчину ПВС(~3,3×10-3г/дм 3). Подальша процедура очищення води від урану аналогічна прикладу 1. Значення (R) і (lv) приведені в таблиці 1, пункт 9. Приклад 10 Формується динамічна мембрана на основі АlСl3×6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3), Na2SiO3×9Н2О(2,82×10-3моль/дм 3), UO2(NO3)2 (15мг урану). В одержану суміш додають розчин NaOH до отримання розчину з рН6,0. На 15хв в розчин додають 1см 3 1% розчину ПВС(~3,3×10-3г/дм 3). Подальша процедура очищення води від урану аналогічна прикладу 1. Значення (R) і (lv) приведені в таблиці 1, пункт 10. Приклад 11 Формується динамічна мембрана на основі АlСl3×6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3), Na2SiO3×9Н2О(2,82×10-3моль/дм 3), UO2(NO3)2 (15мг урану). В одержану суміш додають розчин NaOH до отримання розчину з рН7,0. На 15хв в розчин додають 1см 3 1% розчину ПВС(~3,3×10-3г/дм 3). Подальша процедура очищення води від урану аналогічна прикладу 1. Значення (R) і (lv) приведені в 6 таблиці 1, пункт 11. Приклад 12 В 3дм 3 дистильованої води розчиняють 2,028г АlСl3×6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3). В одержаний розчин додають розчин NaOH до отримання розчинів з рН5,2 і 5,4. При тиску 0,7-0,8МПа і температурі 290-295К отримані розчини роздільно пропускали через ультрафільтраційну установку АМЛП-12 на мембрані фірми Міфіл з середнім розміром пор 0,25мкм. На 15хв в розчин додають 1см 3 1% розчину полівінілового спирту (~3,3×10-3г/дм 3). Формування динамічних мембран вели протягом 30хв. Лінійна швидкість розчину вздовж мембрани 2м/с. Для охолодження розчину використовували термостат. Процес ультрафільтраційного очищення від урану відбувався при тиску 0,8МПа протягом 60-300хв. Коефіцієнт затримки урану (R) і об'ємний потік води (lv) при цьому способі очищення приведені в таблиці 1, пункт 12. Аналіз даних табл.1 свідчить, що при застосуванні динамічних мембран на основі колоїдних частинок, сформованих з АlСl3×6Н2О(2,8×10-3моль/дм 3), Na2SiO3×9Н2О(2,02,82×10-3моль/дм 3)і полівінілового спирту (~3,3×10-3г/дм 3) при тиску 0,8МПа, рН5,3-7,0 при концентраціях урану 5-100мг/дм 3 відбувається ефективне очищення води від урану (R 93,098,0%) і значне підвищення об'ємного потоку води (lv)((9,8-19,3)×10-5м/с). Таким чином, аналіз даних табл.1 свідчить, що запропонований нами спосіб очищення води має значні переваги порівняно з прототипом. При рівному значенні коефіцієнту затримки урану (R) об'ємні потоки води (lv) в 3,5-6,7 рази перевищують об'ємні потоки по прототипу. Важливим для практичного впровадження є те, що запропоновані динамічні мембрани можуть використовуватись в нейтральних розчинах або близьких до нейтральних реакцій розчинів. Запропонований спосіб видалення урану з води може бути використаний для очищення промислових і стічних вод з низьким вмістом урану, наприклад при переробці уранових руд в районах видобутку і переробки уранових р уд. 7 37785 8 Таблиця1 Коефіцієнт затримки урану (R) і об'ємний потік води ( I v ) при використанні динамічних мембран, сформованих з AlCL3, NaSiO3 і полівінілового спирту при тиску 0,8МПа на 60хв роботи ультрафільтраційної установки. № рН 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5,6 6,0 7,0 5,3 5,6 5,5 6,0 7,0 5,5 6,0 7,0 5,2-5,4 прототип 12 Концентрація урану,мг/дм3 Температура, в початковому розК в кінцевому розчині чині 290-295 5,0 0,13 295-298 5,0 0,22 295-297 5,0 0,12 294-298 20,0 1,40 294-298 100,0 3,10 293-297 5,0 0,14 293-298 5,0 0,10 295-298 5,0 0,11 294-298 5,0 0,12 294-297 5,0 0,13 295-298 5,0 0,15 295-298 5,0 Перелік посилань 1. Ю.И. Дытнерский, Р.Г. Кочаров, Г.А. Мосешвили, Г.В. Терпугов. Очистка сточных вод и обработка водных растворов с помощью динамических мембран //Химическая промышленность.1975.-№7.-С.23-27. 2. М.Т. Брык, Е.А. Цапюк. Ультрафильтрация. К.: Наук, думка, 1989.-289с. Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 0,12-0,13 R,% I v ; м/с 97,4 95,6 97,6 93,0 96,9 96,4 98,0 97,8 97,6 97,4 97,0 16,4×10-5 16,8×10-5 12,4×10-5 12,8×10-5 10,2×10-5 17,0×10-5 16,1×10-5 13,1×10-5 19,3×10-5 17,2×10-5 9,8×10-5 97,4-97,6 (2,6-2,8)×10-5 3. Л.И. Руденко, О.В. Джужа, В.Е. Хан. Полупроницаемые динамические мембраны при ультрафильтрационной очистке воды от радионуклидов //Радиохимия.-2007.-49,№1 .-С.85-88. 4. Л.И. Руденко, О.В. Джужа, В.Е. Хан, С.И. Ковальчук. Свойства динамических мембран при ультрафильтрационной очистке воды от урана //Доп. НАН України.-2007.-№6.-С.139-143. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601