Спосіб очистки води від радіонуклідів стронцію

Спосіб очистки води від радіонуклідів стронцію, що включає обробку води сумішшю солей Fe(II) і Fe(III) при pH 9,5-10,5, який відрізняється тим, що попередньо воду обробляють клиноптилолітом, модифікованим лугом при масовому співвідношенні луг:клиноптилоліт, рівному 1:(4-6), відповідно. 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 солей заліза [Гончарук В.В., Радовенчик В.М., Гомеля М.Д. Отримання та використання високодисперсних сорбентів з магнітними властивостями. -Київ - 2003. - 264 с., с.134-135] [1]. 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) (FeSO4 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, 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. Недоліком відомого способу [1] є низька ефективність очистки води від радіостронцію. Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю та результатом, що досягається, є спосіб очистки води від радіостронцію [Заявка на патент України № а 2005 09334, МПК 7 С02F1/00, G21F9/16, дата подання 04.10.2005] [2]. Суть способу полягає в наступному: в 250 см3 модельної води з вихідною активністю за 90Sr 100 Бк/дм3 (як мітку використовували зразковий радіоактивний розчин) вносили розчини FeSО4 і FеСl3 з вихідною концентрацією 10 г/дм3 при масовому співвідношенні іонів Fe(II) і Fe(III) (6-4) : 1, відповідно, та їх сумарній дозі (140-170) мг/дм3. Далі розчин інтенсивно перемішували і добавляли розчин лугу до встановлення pH 9,5-10,5. Через 10-15 хв. розчин відокремлювали від осаду, наприклад, декантацією і аналізували на залишковий вміст 90Sr. Спосіб забезпечує ступінь очистки води 73-80 %. Об'єм утвореного осаду в перерахунку на 1 дм3 очищеної води складає 7,7 -13,0 см3/дм3. Основним недоліком відомого способу [2] є (19) UA (11) 77610 (13) C2 (21) a200510068 (22) 25.10.2005 (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 Радовенчик В. М., Iваненко О. I., Терещенко О. М. Извлечение изотопов 90Sr из водных растворов ферритным методом. Докл. Международная науч 3 77610 4 недостатньо високий ступінь очистки води від 140-170 мг/дм3. Введення модифікованого лугом радіонуклідів стронцію. клиноптилоліту із співвідношенням компонентів, В основу винаходу поставлена задача вдоскощо заявляється, забезпечує створення лужного налення способу очистки води від радіостронцію середовища у забрудненій воді з необхідним для застосуванням нового реагенту - модифікованого процесу феритизації значенням pH 9,5-10,5. Зналугом алюмосилікату - та зміною порядку введенчення pH визначають на pH-метрі „Иономер униня реагентів, що забезпечило б досягнення висоверсальный ЭВ-74" з використанням скляного кого ступеня очистки води від 90Sr до норм ГДК - 2 електроду „ЭСЛ-43-07". Бк/дм3 [Допустимі рівні вмісту радіонуклідів 137Cs і Через 10-15 хв. завершується процес очистки 90 Sr у продуктах харчування та питній воді. (ДР-97) води з одночасним формуванням компактного Державні гігієнічні нормативи.- К.: 1997. - 8 с.] [3] з кристалічного феритного осаду (магнетиту). одночасним формуванням композиційного осаду з Відокремлення отриманого осаду можливе магнітними властивостями невеликого об'єму, що методом відстоювання за рахунок швидкої особливо важливо при очищенні великих об'ємів седиментації невеликого за об'ємом осаду. Більш вод. ефективно відокремлення осаду здійснюють проДля вирішення поставленої задачі запропонопусканням суспензії через магнітний фільтр. вано спосіб очистки води від радіонуклідів У відібраній і висушеній аліквоті очищеної востронцію, що включає обробку води сумішшю соди визначають питому радіоактивність, обумовлелей Fe(II) і Fe(III) при pH 9,5-10,5, в якому, згідно з ну 90Sr, за кількістю імпульсів за 1000 с після вставинаходом, попередньо воду обробляють новлення радіоактивної рівноваги 90Sr - 90Y через клиноптилолітом, модифікованим лугом, при ма18 діб з використанням бета-радіометра КРК1-01А. совому співвідношенні луг:клиноптилоліт 1:(4-6), За калібрувальним графіком, побудованим з виковідповідно. ристанням зразкових радіоактивних розчинів, знаНами встановлено, що при введенні у забрудходять питому радіоактивність розчинів, Бк/дм3. 90 нену Sr воду модифікованого лугом Похибка вимірювання активності проби складає не алюмосилікату (клиноптилоліту) при більше 1%. Ступінь очистки (СО) від радіостронцію співвідношеннях компонентів, що заявляються, розраховують за формулою: протікає швидкий ефективний процес поглинання Aвих Арівн CO 100(%) , радіонуклідів стронцію, а наступна обробка води Авих сумішшю солей заліза призводить, як ми де Авих та Арівн - активність 90Sr сухого залишку вважаємо, до формування на дисперсному однакової аліквоти вихідної та очищеної води, алюмосилікатному носієві кристалічної фази фе90 Бк/дм3, відповідно. риту при pH 9,5 - 10,5 з іммобілізованим Sr. ТаМагнітні властивості одержаного осаду кий порядок введення реагентів забезпечує глибооцінюють за допомогою постійного магніту, як зраку (до норм ГДК [3]) очистку води та формування зок порівняння використовують ферит, отриманий кристалічного композиційного компактного осаду з згідно [1, с. 58-69]. Об'єм утвореного осаду визнамагнітними властивостями, що дозволяє легко чають в см3/дм3 води. Для здійснення способу вивідокремлювати його від очищеної води. користовують: Таким чином, сукупність суттєвих ознак спосо-залізо(ІІ) сірчанокисле (ГОСТ 4148-78); бу очистки води від радіонуклідів стронцію, що -залізо(III) хлорид (ГОСТ 4147-74); заявляється, є необхідною і достатньою для до-натрій їдкий очищений (ГОСТ 11078-78); сягнення забезпечуваного винаходом технічного -клиноптилоліт природний молотий (ТУ У результату - підвищення ступеню очистки води від 90 05792908.002 - 97); Sr до 98-99,6 % при утворенні незначних об'ємів -зразковий радіоактивний розчин 90Sr. осадів, що легко відокремлюються від очищеної Приклад реалізації за винаходом води. Готують клиноптилоліт, модифікований лугом. Спосіб реалізується наступним чином. Для цього беруть 200 Очищенню підлягають радіоактивно мг порошку клиноптилоліту і обробляють 10 забруднені води з середнім та низьким рівнями см3 0,1 N розчину NaOH (40 мг NaOH в перерахунактивності, наприклад, модельний водний розчин з ку на суху речовину) і одержують МК з масовим активністю за 90Sr 100Бк/дм3. співвідношенням луг (в перерахунку на суху речоДля одержання модифікованого лугом вину):клиноптилоліт, рівним 1:5. клиноптилоліту (МК) здійснюють обробку порошку 3 В 250 см3 модельної води з вихідною клиноптилоліту 0,1 N (4,0 г/дм ) розчином NaOH активністю за 90Sr 100 Бк/дм3 (як мітку використопри масових співвідношеннях луг (в перерахунку вують зразковий радіоактивний розчин) вносять на суху речовину): клиноптилоліт 1:(4 -6), одержаний МК і інтенсивно перемішують протягом відповідно. 15 хв. Потім в суспензію вносять розчин суміші В 250 см3 модельної водопровідної води з солей заліза, приготовлений із 3,125 см3 FeSO4 з внесеною міткою 90Sr вносять 0,1-0,6 г МК і вихідною концентрацією 10 г/дм і 0,625 см3 FеСl3 з інтенсивно перемішують протягом 10-15 хв. Потім вихідною концентрацією також 10 г/дм3. При цьому в суспензії вносять розчини, приготовлені із суміші 3 співвідношення іонів Fe(II) і Fe(III) складає 5:1, FeSO4 і FеСl3 з вихідною концентрацією 10 г/дм за сумарна доза іонів заліза становить 150 мг/дм3 ( іонами заліза - 3,06-1,36 см3 та 0,43-0,34 см3, Fe(II) -125 мг/дм3 і Fe(III) - 25 мг/дм3) і значення pH відповідно. При цьому масове співвідношення середовища складає 10,0. Через 10 хв. очищену іонів Fe (II) і Fe(III) складає (6-4): 1, відповідно, а воду відокремлюють від осаду декантацією і сумарна доза іонів заліза знаходиться в межах 5 77610 6 відбирають 5 см3 аліквоти. Пробу висушують і чедить до значного покращення очищення води рез 18 діб визначають питому радіоактивність на (СO=98,9 %) з утворенням магнітного осаду невебета - радіометрі КРК 1-01 А очищеної проби води ликого об'єму, однак при цьому суттєво (Арівн.), яка дорівнює 1,2 Бк/дм3. Ступінь очистки збільшується значення pH очищеної води, а зайві (СО) від радіостронцію розраховують за формувитрати лугу економічно недоцільні (таблиця, прилою: клад 11). При позамежному зменшенні співвідношення 100 12 , CO 100(%) 99,8% луг:клиноптилоліт, наприклад до 1:7, тобто, при 100 підвищенні в МК вмісту клиноптилоліту при Після відокремлення очищеної води одержупроведенні процесу очистки (доза МК = 0,40 г/дм3, ють кристалічний осад з магнітними властивостя3 значення pH зберігається на рівні 9,5) досягається ми, об'єм якого в перерахунку на 1 дм очищеної 3 високий ступінь очистки, однак утворений осад води складає 10 см . Дані приведені в таблиці, втрачає магнітні властивості, має збільшений приклад 5. об'єм, що суттєво ускладнює технологію його Аналогічно прикладу реалізації за винаходом відокремлення від очищеної води (таблиця, прибули проведені досліди по очищенню 90 клад 12). радіоактивно забрудненої Sr води при Використання такого ж співвідношення використанні модифікованого лугом компонентів у МК, але з меншою його дозою (доза клиноптилоліту з різним масовим співвідношенням МК=0,13 г/дм3), призводить до значного зниження лугу і клиноптилоліту при різних значеннях pH сеpH і в умовах проведення процесу очистки редовища, як у заявленому діапазоні, так і при знижується ступінь очистки і утворюється позамежних значеннях. Отримані результати немагнітний осад значного об'єму, який представлені в таблиці (приклади 1-13). технологічно важко відокремити (таблиця, приклад Встановлено, що при введенні в забруднену 90 13). Sr воду модифікованого лугом клиноптилоліту із Переваги запропонованого способу очистки співвідношенням, що заявляється, радіоактивне забруднених вод від 90Sr в порівнянні луг:клиноптилоліт 1: (4-6) в дозах, які забезпечуз відомим [2] полягають в наступному: ють досягнення pH 9,5-10,5 після введення солей - спосіб, що заявляється, дозволяє підвищити заліза, створюються оптимальні умови одержання ступінь очистки води від проблемного для вилуочищеної води з рівнем активності на рівні ГДК і чення та одного з найбільш токсичних нижче з формуванням компактного кристалічного радіонуклідів 90Sr з 80 % до 98-99,6 %, тобто, на 18 осаду з магнітними властивостями (таблиця, при- 19,6 %. Досягнутий ступінь очистки забезпечує клади 1-9). отримання води з вмістом радіонукліду стронцію Позамежне збільшення співвідношення на рівні ГДК (2 Бк/дм3 [3]) і нижче навіть при його луг:клиноптилоліт, наприклад до 1:3, призводить достатньо високій вихідній активності -100Бк/дм3; до збільшення в модифікованому клиноптилоліті - реалізація способу, що заявляється, призвовмісту лугу, що в умовах проведення процесу очидить до утворення композиційного осаду з стки води від радіонуклідів стронцію (доза магнітними властивостями і невеликим об'ємом МК=0,067 г/дм3, значення pH =10,5) спричиняє (9,2 - 12,1 см3/дм3), практично не збільшеним в зменшення ступеню очистки за рахунок зниження порівнянні з об'ємом осаду за способом [2]; вмісту клиноптилоліту, як ефективного сорбенту При реалізації заявленого способу використостронцію-90 з води в лужному середовищі з утвовуються дешевий клиноптилоліт, легкодоступні ренням незначного об'єму осаду з магнітними власолі заліза та луг, утворюється композиційний стивостями (таблиця, приклад 10). осад невеликого об'єму з магнітними властивоВикористання модифікованого клиноптилоліту стями, технологія відокремлення якого надзвичайз позамежним співвідношенням луг:клиноптилоліт, но проста. також 1:3, але із збільшеною його дозою, призво 7 77610 8 Таблиця № п/п l 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Умови очистки води від 90Sr Модифікований клиноптилоліт Солі заліза Співвідношенн Доза Співвідношен вміст я луг: pH МК, ня Fe(II)/ іонів Fe, клиноптилоліт г/дм3 Fe(III) мг/дм3 За винаходом 1:4 10,5 0,13 6:1 140 1:5 10,0 0,24 6:1 140 1:6 9,5 0,35 6:1 140 1:4 10,5 0,13 5:1 150 1:5 10,0 0,24 5:1 150 1:6 9,5 0,35 5:1 150 1:4 10,5 0,13 4:1 170 1:5 10,0 0,24 4:1 170 1:6 9,5 0,35 4:1 170 Позамежні значення 1:3 10,5 0,07 5:1 150 1:3 11,2 0,40 5:1 150 1:7 9,5 0,34 5:1 150 1:7 7,5 0,11 5:1 150 За способом [2] 10,0 5:1 150 Комп’ютерна верстка М. Клюкін Показники очистки води від 90Sr Наявність Ступінь Об'єм осаду, магнітних очистки, % см3 /дм властивостей. Підписне 98,0 98,5 99,0 98,4 98,8 99,3 98,5 99,0 99,6 9,2 9,5 9,7 9,8 10,0 11,4 10,2 11,7 12,1 + + + + + + + + + 89,0 98,9 99,7 66,2 9,5 14,2 33,2 43,2 + + 80,0 7,7 + 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