Спосіб очистки води від радіонуклідів стронцію

Спосіб очистки води від радіонуклідів стронцію, що включає обробку води сумішшю солей Fe(II) і Fe(III) та подальше осадження їх лугом, який відрізняється тим, що використовують суміш солей заліза з масовим співвідношенням іонів Fe(II) і Fe(III), рівним (6-4):1, відповідно, при їх сумарній дозі 140-170 мг/дм3. Винахід відноситься до області обробки промислових стічних вод, зокрема, до хімічної обробки шляхом осадження токсичних забруднювачів в стійкій твердій фазі, і може бути використаний для очистки радіоактивне забруднених поверхневих вод. Відомий спосіб очистки води від стронцію-90 з використанням гідроксидів заліза [Кузнецов Ю.В., Щебетковский В.Н., Трусов А.Г. Основы очистки воды от радиоактивных загрязнений. - М.: Атомиздат, 1974 - 360 с., с. 104] [1]. Водопровідну воду з внесеною міткою 90Sr обробляли сульфатом заліза (II) і додаванням лугу встановлювали рН 10. Доза коагулянта складала 100 мг/дм3. Досягнута ступінь очистки модельної води від 90Sr - 28%. Недоліком відомого способу [1] є низька ефективність очистки води від радіостронцію та великий об'єм обводненого осаду, що утворюється при коагуляції, який, крім того, важко відокремлювати від очищеної води. Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю та результатом, що досягається, є спосіб очистки води від радіостронцію [Гончарук В.В., Радовенчик В.М., Гомеля М.Д. Отримання та використання високодисперсних сорбентів з магнітними властивостями. - Київ - 2003. - 264 с., с. 134-135] [2]. Суть способу полягає в наступному: забруднену радіонуклідами стронцію-90 воду з вихідною активністю 20-150 Бк/дм3 обробляли сумішшю солей Fe(II) і Fe(III) (FeSО4 та FеСl3) при масовому співвідношенні іонів заліза 1:2, відповідно, та сумарній їх дозі 1,5 г/дм3 з подальшим осадженням лугом (NaOH) при рН=9. Ступінь очистки води складає 30%. Це обумовлено тим, як ми вважаємо, достатньо великою сумарною дозою заліза, що сприяє швидкому, практичному миттєвому утворенню кристалічного осаду фериту з недостатньо розвиненою поверхнею. Слід відмітити, що утворення осаду з магнітними властивостями значно спрощує його відокремлення від очищеної води. Для визначення ефективності очистки води від радіонуклідів стронцію відомим способом [2] нами були проведені досліди з модельною водою (водопровідна вода з активністю за 90Sr 100 Бк/дм3) за приведеною технологією. Одержано ступінь очистки 32%, об'єм утвореного осаду становить 152 см3/дм3. Основним недоліком відомого способу [2] є низька ефективність очистки води від радіонуклідів (19) UA (11) 77609 (13) C2 (21) a200509334 (22) 04.10.2005 (24) 15.12.2006 (46) 15.12.2006, Бюл. № 12, 2006 р. (72) Корнілович Борис Юрійович, Тимошенко Тетяна Григорівна, Пшинко Галина Миколаївна, Терліковський Євгеній Васильович (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В.ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) UA 47012 A, 17.06.2002 RU 2256965 C2, 20.07.2005 US 5685993 A, 11.11.1997 3 77609 4 стронцію і достатньо великий об'єм радіоактивне відповідно, сумарна доза іонів заліза знаходиться забрудненого осаду, що підлягає подальшій в межах 1407÷170 мг/дм3. Розчин інтенсивно обробці. перемішують і обробляють лугом (NaOH) до В основу винаходу поставлена задача вдоскорН=9,5-10,5. Через 10-15 хв. завершується процес налення способу очистки води від радіостронцію очистки води з одночасним формуванням ком2+ 3+ шляхом зміни співвідношення іонів Fe /Fe та їх пактного кристалічного феритного осаду (магнетисумарної дози, що забезпечило б високий ступінь ту). очистки води від 90Sr з одночасним формуванням Відокремлення отриманого осаду можливе феритного осаду невеликого об'єму та здешевметодом відстоювання за рахунок швидкої лення процесу очистки, що особливо важливо при седиментації невеликого за об'ємом осаду. Більш очищенні великих об'ємів вод. ефективно відокремлення осаду можна Для вирішення поставленої задачі запропоноздійснювати пропусканням суспензії через вано спосіб очистки води від радіонуклідів магнітний фільтр. Одержаний об'єм вологого осастронцію, що включає обробку води сумішшю соду в см визначають в перерахунку на 1 дм3 лей Fe(II) і Fe(III) та подальше осадження їх лугом, очищеної води. в якому, згідно з винаходом, використовують В очищеній, відібраній і висушеній аліквоті восуміш солей заліза з масовим співвідношенням ди визначають питому радіоактивність, обумовлеіонів Fe(II) / Fe(III) рівним (6÷4):1, відповідно, при їх ну 90Sr за кількістю імпульсів за 1000 с після вста3 сумарній дозі (140÷170) мг/дм . новлення радіоактивної рівноваги 90Sr-90Y через 18 Нами вперше показано, що при внесенні в діб з використанням бета-радіометра КРК1-01 А. радіоактивно забруднену воду суміші солей заліза За калібрувальним графіком, побудованим з викопри масовому співвідношенні іонів Fe(II)/Fe(III) та ристанням зразкових радіоактивних розчинів, знаїх сумарній дозі, що заявляються, створюються ходять питому радіоактивність розчинів, Бк/дм3. 90 умови ефективного поглинання радіонуклідів Sr Похибка вимірювання активності проби складала об'ємним високодисперсним осадом гідроксидів не більше 1%. Ступінь очистки (CO) від заліза з подальшим формуванням стійкої радіостронцію розраховують за формулою: кристалічної фази фериту з іммобілізованим 90Sr. Авих Арівн СО 100(%) , Підтвердженням того, що утворений осад з Авих магнітними властивостями є феритом - Fе3O4, є де Авих та Арівн активність 90Sr сухого залишку дані рентгенографічного аналізу: на рентгенограмі однакової аліквоти вихідної та очищеної води, спостерігаються найбільш характерні смуги Бк/дм3, відповідно. відбиття в області 20-75°, що характерні для феДля здійснення способу використовують: риту, який можна ідентифікувати по найбільш - залізо(ІІ) сірчанокисле (ГОСТ 4148-78); інтенсивному дифракційному відбиттю з - залізо(ПІ) хлорид (ГОСТ 4147-74); міжплощинною відстанню 2,532 Å, і менш натрій їдкий очищений (ГОСТ 11078-78); інтенсивних -2,977 (2,969)Å; 2,098 Å [Картотека - зразковий радіоактивний розчин 90Sт. ASTM. Powder Diffraction File: Alphabetical Index Приклад реалізації за винаходом. Inorganic Compounds. 1977 / - International Centre В 250 см3 модельної води з вихідною for Diffraction Data. - 1601 Park Lane, Swarthmore, активністю за 90Sr 100 Бк/дм3 (як мітку використоPennsylvania 19081 U.S.A.]. вували зразковий радіоактивний розчин) вносили Реалізація даного процесу забезпечує високий 3,125 см3 FeSО4 з вихідною концентрацією 10 ступінь очистки води та формування кристалічного г/дм3 (СFе(II)=125 мг/дм3) і 0,625 см3 FeCl3 з компактного осаду з магнітними властивостями, вихідною концентрацією 10 г/дм3 (СFе(III)=25 що дозволяє легко відокремлювати його від мг/дм3), при цьому співвідношення іонів Fe(II) і очищеної води. Fe(III) складало 5:1. Сумарна доза іонів заліза стаТаким чином, сукупність суттєвих ознак спосоновила 150 мг/дм3. Далі розчин інтенсивно бу очистки води від радіонуклідів стронцію, що перемішували і добавляли розчин лугу до встазаявляється, є необхідною і достатньою для доновлення рН 10. Через 10 хв. розчин сягнення забезпечуваного винаходом технічного відокремлювали від осаду, наприклад, результату - підвищення ступеню очистки води від 90 декантацією і відбирали 5 мл аліквоти. Пробу виSr до 73-80% при утворенні мінімальних об'ємів сушували і через 18 діб визначали питому осадів, що легко відокремлюються від очищеної радіоактивність на бета-радіометрі КРК 1-01 А води. Крім того, запропонована технологія за раочищеної проби води (Арівн.), яка дорівнювала 20 хунок зниження дози залізного реагенту значно Бк/дм3. Ступінь очистки (CO) від радіостронцію здешевлює обробку великих об'ємів радіоактивно розраховували за формулою: забруднених вод. 100 20 Спосіб реалізується наступним чином. CO 100(%) 80(%) Очищенню підлягають радіоактивно 100 забруднені води з середнім та низьким рівнями Об'єм утвореного осаду складав 2,6 см3, що в 3 активності, наприклад, модельний водний розчин з перерахунку на 1 дм очищеної води становить 90 3 3 3 активністю за Sr 100 Бк/дм . 10,4 см /дм . Дані приведені в таблиці, приклад 5. В 250 см3 модельної водопровідної води з Аналогічно прикладу реалізації за винаходом внесеною міткою 90Sr вносять 3,06-1,36 см3 розчибули проведені досліди по очищенню 3 ну FeSО4 і 0,43-0,34 см розчину FеСl3 з вихідною радіоактивне забрудненої води при різному масоконцентрацією 10 г/дм3. При цьому співвідношення вому співвідношенні іонів Fe(II) і Fe(III) та різній іонів заліза(П) і заліза(Ш) складає (7÷4): 1, сумарній дозі іонів заліза як у заявленому 5 77609 6 діапазоні, так і при позамежних значеннях. Позамежне підвищення сумарного вмісту Отримані результати представлені в таблиці (призаліза, наприклад, до 180 мг/дм3 забезпечує доклади 1-13). сягнутий ступінь очистки води від радіостронцію, Встановлено, що заявлені масові але призводить до збільшення об'єму осаду, а співвідношення іонів Fe(II) і Fe(III) (6÷4):1 та сутакож до зайвих витрат хімічних реагентів, що марний вміст іонів заліза при обробці радіоактивно економічно та екологічно недоцільно (таблиця, забрудненої води - 140÷170 мг/дм3 вибрані з умов, приклад 15). які забезпечують високий ступінь очистки (таблиПереваги запропонованого способу очистки ця, приклади 1-11) та утворення малого об'єму радіоактивно забруднених вод від 90Sr в порівнянні осаду фериту. з відомим [2] полягають в наступному: Позамежне збільшення співвідношення іонів - заявлений спосіб дозволяє підвищити ступінь Fe(II) і Fe(III), наприклад, 7:1, тобто, збільшення очистки води від проблемного для вилучення та дози іонів Fe(II) при збереженні сумарної дози іонів одного з найбільш токсичних радіонуклідів 90Sr з заліза забезпечує досягнутий в оптимальних умо32% до 73-80%, тобто в 2,3-2,5 рази; вах ступінь очистки води від радіостронцію, але - реалізація заявленого способу призводить до спричиняє збільшення об'єму осаду, як ми утворення феритного осаду значно меншого вважаємо, за рахунок зменшення його об'єму, який зменшується з 152 см3/дм3 до 8÷13 кристалічності (таблиця, приклад 12). см3/дм3, тобто в 19-12 разів; Позамежне зменшення співвідношення іонів - заявлений спосіб значно дешевший і Fe(II) і Fe(III), наприклад, 3:1, тобто, зменшення простіший в технологічному відношенні, що дози іонів Fe(II) призводить до переважання дозволяє ефективно використовувати його для процесів коагуляції, а не феритизації, що переробки великих об'ємів рідких радіоактивних спричиняє зниження ефективності очистки води, відходів середнього та низького рівнів активності, утворення більшого об'єму обводненого аморфноякі складають понад 95% накопиченої активності го осаду, який значно важче відокремлюється від рідких радіоактивних відходів; очищеної води (таблиця, приклад 13). - заявленим способом досягається більш виПозамежне зменшення сумарного вмісту іонів сока ефективність очистки води від радіостронцію заліза при збереженні заявленого співвідношення при менших витратах солей заліза, що значно іонів Fe(II) і Fe(III), наприклад, до 130 мг/дм3 здешевлює технологію очистки і робить її спричиняє значне зменшення ступеню очистки економічно доцільною. води і утворення об'ємного аморфного осаду, так При реалізації заявленого способу використояк не досягаються умови утворення фериту через вуються дешеві, легкодоступні солі заліза, повне окислення Fe(II)→Fe(III) розчиненим киснем утворюється кристалічний осад з магнітними влаповітря в лужному середовищі [Ф.Г. Жаровський, стивостями, технологія відокремлення якого надА.Т. Пилипенко, І.В. П'ятницький Аналітична хімія, звичайно проста. Київ: Вища школа, 1982 с. 175, 543 с.] (таблиця, приклад 14). Таблиця № п/п Співвідношення Fe(II)/Fe(III) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6:1 5:1 4:1 6:1 5:1 4:1 6:1 5:1 4:1 5:1 4:1 12 13 14 15 7:1 3:1 5:1 5:1 16 1:2 Сумарний вміст іонів Ступінь очистки від 90 заліза, мг/дм3 Sr, % За винаходом 140 79,6 140 79,4 140 73,0 150 79,6 150 80,0 150 79,5 160 78,8 160 79,7 160 80,0 170 79,8 170 80,0 Позамежні значення 150 79,5 150 50,4 130 48,9 180 78,9 За способом [2] 1500 32,0 Об'єм осаду см3/дм3 8,8 10,4 13,0 8,0 7,7 9,4 11,2 10,4 9,8 11,3 10,9 17,0 48,6 52,0 20,1 152,0 7 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 77609 8 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