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, при якому для зменшення частки вторинних відходів використовують коагулянт-флокулянт при наступному фільтруванні, при цьому на стадії очищення РРВ застосовують кремніє- і алюмовмісний коагулянт-флокулянт типу "Сизол-2500" при рН 6-7, температурі 5-30 °С та перемішуванні суміші після додавання коагулянту-флокулянта і витримці одержаного розчину протягом 0,5-3 годин та фільтруванні на мембрані з розміром пор 0,2-3 мкм. (19) (21) u201000467 (22) 18.01.2010 (24) 12.07.2010 (46) 12.07.2010, Бюл.№ 13, 2010 р. (72) РУДЕНКО ЛЕОНІД ІВАНОВИЧ, ХАН ВАЛЕРІЙ ЄН-ІЛЬЄВИЧ, ГУМЕННА ОЛЕСЯ АНАТОЛІЇВНА, КАШКОВСЬКИЙ ВОЛОДИМИР ІЛЛІЧ, ДЖУЖА ОЛЕГ ВІТАЛІЙОВИЧ, ГОРБЕНКО ВІКТОР МИКОЛАЙОВИЧ, ЗУБЕНКО ОЛЕКСАНДР ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) ІНСТИТУТ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ ТА НАФТОХІМІЇ НАН УКРАЇНИ, ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ 3 51288 гнічуючий розчин. У концентрат пилепригнічуючого розчину (23% мас) входять полімерна речовина силаксинакрилатне зв'язуюче (~50% мас.), решта нейоногенна поверхнево-активна речовина (ПАР) ОП-7, гліцерин, щавелева, олеїнова і оксиетилендифосфонова кислоти 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 урану становив 1234мг/дм3, а їх рН 9,03-9,18. Уран визначали фотометричним методом у вигляді комплексу уранілу з арсеназо III на фотометрі КФК-2 при довжині хвилі 670нм. Визначення органічних і полімерних речовин у вихідному розчині і у фільтраті знаходили по методу біхроматного окиснення (ХПК) [3]. Запропонований спосіб очищення здійснюється таким чином. 4 Приклад 1. Визначали можливість очищення модельного розчину пилепригнічуючого розчину (ППР) (0,17% мас) з використанням розчину Сизолу (6,5% мас.). Попередніми дослідами було визначено, що оптимальне значення рН модельного розчину, при якому відбувається максимальне розділення ППР на осад і освітлену рідину, становить 6-7. В таблиці 1 подано вплив кількості доданого Сизолу (6,5% мас.) до 1дм3 ППР при рН 6 на величину ХПК отриманого фільтрату і масу сухого залишку осаду органічних речовин і коагулянтафлокулянта після фільтрування на паперовому фільтрі з розміром пор більше 3 мкм. Маса сухого залишку осаду визначалась випарюванням осаду після фільтру при температурі 105 С у розрахунку на 1 дм3 ППР і частки сухого залишку осаду. Таблиця 1 Вплив кількості доданого Сизолу (6,5 % мас.) до 1 дм3 ППР на величину ХПК отриманого фільтрату, масу сухого залишку осаду і частки сухого залишку осаду. Кількість доданого Сизолу, ХПК фільтрату, мгО2/дм3 мл на 1 дм3 ППР 0 20 25 30 2400 600 460 320 Маса сухого залишку осаду, г в розрахунку на 1 дм3ППР 1,16 1,27 1,28 При кількості доданого Сизолу 20-30мл водного розчину на 1дм3 ППР ХПК фільтрату зменшується від 2400 до 320-600мгО2/дм3 при частці сухого залишку осаду 0,116-0,128%. Приклад 2. Визначали можливість очищення модельного ППР (0,17% мас.) з використанням розчину Сизолу (6,5% мас.) при вмісті солей NaNO3 - 29г/дм3, NaCl - 1г/дм3, Na2HPO4 - 0,1г/дм3. Частка сухого залишку осаду, % 0,116 0,127 0,128 В таблиці 2 подано вплив рН розчину, кількості доданого Сизолу (6,5% мас.) до 1дм3 ППР на величину ХПК отриманого фільтрату та масу сухого залишку осаду органічних речовин і коагулянтафлокулянта і частка сухого залишку осаду по методиці, яка була описана у прикладі 1. Таблиця 2 Вплив рН розчину, кількості доданого Сизолу (6,5 % мас.) до 1 дм3 ППР на величину ХПК отриманого фільтрату, масу сухого залишку осаду і частки сухого залишку осаду. Маса сухого залишку Частка сухого залишку осаду, г в розрахунку на осаду, % 3 1 дм ППР рн Кількість доданого Сизолу, мл на 1 дм3ППР ХПК фільтрату, мгО2/дм3 10,4 5,10,15,20,25,30 Розділення ППР на осад і освітлений розчин не відбувається 6,54 0 20 25 30 2400 700 320 200 1,94 2,32 2,37 0,194 0,232 0,237 У лужному середовищі ППР не розділяється на осад і освітлений розчин. Інша ситуація спостерігається при рН ~7. ППР розділюється на згущену суспензію і освітлений розчин. Потім ППР фільтрується на паперовому фільтрі. При кількості доданого розчину Сизолу 20-30мл на 1дм3 ППР ХПК отриманого фільтрату зменшується від 2400 до 200-700мгО2/дм3 при частці сухого залишку осаду 0,194-0,237%. Співставлення даних таблиць 1 і 2 свідчить, що при збільшенні вмісту солей від 0 до 30,1г/дм3, 5 51288 частка сухого залишку осаду збільшується у 1,651,85 рази від 0,116-0,128 до 0,194-0,237%. Приклад 3. Очищення РРВ з об'єкту «Укриття» Чорнобильської АЕС з внутрішніх приміщень 001/3 6 (точка відбору 30) і 012/5 (точка відбору 31). Схема внутрішніх приміщень і точок відбору проб наведені в статті [4]. Характеристики зразків РРВ приведені в таблиці 3. Таблиця 3 Характеристики зразків РРВ Приміщення рН ХПК, мгО2/дм3 001/3 012/5 9,03 9,18 2520 2100 У РРВ знаходяться неорганічні солі, силаксинакрилатне зв'язуюче, йоногенне ПАР ОП-7 та інші компоненти ППР, мінеральні мастила та інші органічні сполуки. До 1дм3 РРВ з приміщення 001/3, що містить 12мг урану (таблиця 4), добавляють азотну кислоту для досягнення рН розчину 6. Потім при температурі 30 С додають 20мл водного розчину Сизолу-2500 (6,5% мас.) (таблиця 4, пункт 1). Отриманий розчин перемішують і витримують 1 годину. Після додавання Сизолу на дні ємності і на поверхні рідини з'являється осад. Потім цю суспензію поміщають у друк-фільтр і фільтрують на мембрані з розміром пор більше 3мкм. В фільтраті визначають ХПК. Осад на фільтрі направляють на визначення маси сухого залишку осаду і частки сухого залишку осаду по методиці, наведеній у прикладі 1. До 1дм3 РРВ з приміщення 001/3, що містить 12мг урану (таблиця 4), додають азотну кислоту до рН 7. Потім при температурі 30 С додають 30мл водного розчину Сизолу-2500 (6,5% мас) (таблиця 4, пункт 2). Отриманий розчин перемішують і витримують 3 години. У рідині на дні і на поверхні утворюється осад. Потім суспензію фільтрують на мембрані з розміром пор 0,2мкм. Визначають ХПК фільтрату та інші показники цього процесу по методиці приведеній у прикладі 1. До 1дм3 РРВ з приміщення 001/3, що містить 12мг урану (таблиця 4), додають насичений розчин вапняного молока до досягнення рН розчину 10-11, потім 600мг FeCl3 і 0,6мг поліакриламіду (ПАА) (таблиця 4, пункт 3) (прототип). Отриманий розчин перемішують і витримують 1 добу. На дні рідини утворюється осад. Частка згущеної суспензії становить 5,2% мас від загальної маси РРВ. Визначають ХПК фільтрату після розділення рідини на мембрані з розміром пор 0,2мкм та інші показники цього процесу по методиці приведеній у прикладі 1. Концентрація урану, мг/дм3 12 34 Активність, Бк/дм3 90 Cs Sr 6 9,3-10 2,7-106 4,2-107 5,2-106 137 До 1дм3 РРВ з приміщення 012/5, що містить 34мг урану (таблиця 4), добавляють азотну кислоту до досягнення рН розчину 6. Потім при температурі 10 С додають 20мл водного розчину Сизолу-2500 (6,5% мас.) (таблиця 4, пункт 4). Отриманий розчин перемішують і витримують 2 години. Після добавляння Сизолу на дні ємності і на поверхні рідини з'являється осад. Потім цю суспензію поміщають у друк-фільтр і фільтрують на мембрані з розміром пор більше 3мкм. В фільтраті визначають ХПК. Осад на фільтрі направляють на визначення маси сухого залишку і частки сухого залишку осаду по методиці, приведеній у прикладі 1. До 1дм3 РРВ з приміщення 012/5, що містить 34мг урану (таблиця 4), добавляють азотну кислоту до досягнення рН розчину 7. Потім при температурі 20 С додають 30мл водного розчину Сизолу-2500 (6,5% мас.) (таблиця 4, пункт 5). Отриманий розчин перемішують і витримують 0,5 годин. Після добавляння Сизолу на дні ємності і на поверхні рідини утворюється осад. Потім суспензію поміщають у друк-фільтр і фільтрують на мембрані з розміром пор 0,2мкм. Визначають ХПК фільтрату та інші показники цього процесу по методиці наведеній у прикладі 1. До 1дм3 РРВ з приміщення 012/5, що містить 34мг урану (таблиця 4), додають насичений розчин вапняного молока до досягнення рН розчину 10-11, потім 600мг FeCl3 і 0,6мг поліакриламіду (ПАА) (таблиця 4, пункт 6). Отриманий розчин перемішують і витримують 1 добу. На дні рідини утворюється осад. Частка згущеної суспензії становить 5,8% мас від загальної маси РРВ. Визначають ХПК фільтрату після розділення рідини на мембрані з розміром пор 0,2мкм та інші показники цього процесу по методиці, приведеній у прикладі 1. 7 51288 8 Таблиця 4 Вплив рН розчину, кількості добавленого Сизолу (6,5 % мас.) або реагентної обробки по прототипу на 1 дм3 РРВ на ХПК та концентрацію урану в фільтраті і масу (частку) сухого залишку осаду. № рН 1 6 2 7 3 10-11 4 6 5 7 6 10-11 Маса сухого ХПК фільтрату, Концентрація урану залишку осаду, г Об'єм добавленоРеагентна обробка мгО2/дм3 (сту- в фільтраті, мг/дм3 в розрахунку на го Сизолу, мл на 1 РРВ по прототипу пінь очищення, (ступінь очищення, 1 дм3 (частка дм3 РРВ %) %) сухого залишку осаду, %) Приміщення 001/3 0,359 20 317(87,4) 2,7 (77,5) (точка відбору 30 (0,0359) 0,371 30 -//270 (89,3) 2,8 (76,7) (0,0371) Прототип Насичений розчин вапняного молока 7-8 мл, FeCl3 - 600 1440(42,9) 6,96 (42,0) 5,2 (0,52) мг, ПАА - 0,6 мг. Відстоювання суспензії -1 доба Приміщення 012/5 0,305 20 40(98,1) 9,2 (72,9) точка відбору 31) (0,0305) 0,300 30 -//35 (98,3) 9,5(72,1) (0,0300) Прототип Насичений розчин вапняного молока 7-8 мл, FeCl3 - 600 1084(51,6) 20,7(39,1) 5,8 (0,58) мг, ПАА - 0,6 мг. Відстоювання суспензії -1 доба Аналіз даних таблиці 4 свідчить, що запропонований нами спосіб очищення РРВ має значні переваги порівняно з аналогом і прототипом. При менших затратах добавленого реагенту в порівнянні з прототипом досягається значно більш ефективне очищення від органічних речовин, у тому числі, і від полімерного продукту - силаксинакрилатного зв'язуючого та інших важковидаляємих речовин (йоногенних ПАР, мінеральних мастил та інших сполук) і α-випромінюючого радіонукліда урану. Значною перевагою використання Сизолу є вагоме зниження частки вторинних відходів - маси сухого залишку осаду у г в розрахунку на 1дм3 РРВ і частки сухого залишку осаду у відсотках. Запропонований спосіб очищення РРВ має суттєве значення для ДСП «Чорнобильська АЕС», тому що він дозволяє одержати на об'єкті «Укриття» попереднє очищення РРВ від важковидаляємих полімерних речовин та інших органічних речо Комп’ютерна верстка А. Крижанівський вин і від урану при вагомому зниженні частки вторинних відходів. Перелік посилань 1. Кашковський В.И., Войновский В.В., Зубенко А.В. Реагентная очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов /http://waste.com.ua/cooperation/2008/theses/kashko vskiy2.html 2. Руденко Л.И., Скляр В.Я., Хан В.Е. Очистка жидких радиоактивных отходов из объекта «Укрытие» от трансурановых элементов, Sr и уизлучателей //Радиохимия. - 2004. - 46, № 2. - С. 184-187. 3. Унифицированные методы анализа вод /Под ред. Ю.Ю. Лурье. - Москва: Химия, 1971. 376 с. 4. 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. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601