Спосіб очищення глиновмісних грунтів та шламів

Спосіб очищення глиновмісних ґрунтів та шламів, що включає вилучення радіонуклідів та важких металів обробкою шламів і ґрунтів хімічним реагентом, який відрізняється тим, що як реагент використовують водний розчин диабо триамонійної солі етилендіамінтетраоцтової кислоти з концентрацією 0,01 ¸ 0,05 моль/дм3. (19) (21) a200704606 (22) 25.04.2007 (24) 25.03.2008 (46) 25.03.2008, Бюл.№ 6, 2008 рік (72) КОРНІЛОВИЧ БОРИС ЮРІЙОВИЧ, UA, ПШИНКО ГАЛИНА МИКОЛАЇВНА, UA, БОГОЛЄПОВ АНДРІЙ АНАТОЛІЙОВИЧ, UA (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В. ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ, UA (56) Environmental Science & Technology. - 1997. v.31,№ 10. -p. 2707 2711 RU 2185902, B09C 1/08, 27.07.2002 RU 2262996, B09C 1/08, 27.10.2005 3 складу, і, крім того така технологія є екологічно шкідливою. Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю і результатом, що досягається, є спосіб вилучення урану(VІ) із забруднених ґрунтів карбонатними розчинами [Mason C.F.V., Turney W.R.J.R., Thomson B. M., Longmire P. A., ChisholmBrause C. J. Carbonate leaching of uranium from contaminated soils // Environmental Science & Technology. - 1997. -v.31, N10. - p.2707-2711][3]. Спосіб оснований на десорбційному вилученні урану(VІ), який утворює розчинні аніонні карбонатні комплекси. Як вилуговуючий реагент використано суміші солей NаНСО3 /Nа2СО3, КНСО3/К2СО3 із співвідношеннями 1:0, 1:1 та 2:1 при загальній концентрації 0,5 моль/дм3. Забруднений ґрунт (масою 1кг) завантажують у колонку з внутрішнім діаметром 8,6см та висотою 15см, яка має внизу шар скловолокна для попередження виносу ґрунту з колонки. Карбонат бікарбонатні розчини натрію (калію) готують з відповідних солей розчиненням у дистильованій воді. Розчини подають в колонку зверху перистальтичним насосом. Розчин урану, вимитого з ґрунту, збирають внизу колонки. Авторами [3] встановлено, що за 15 діб промивання ґрунту досягається СВ на рівні 85%. Слід відмітити, що спосіб [3] може бути використаний тільки для вилучення урану(VІ), який утворює розчинні трикарбонатуранільні форми, в той час як для інших радіонуклідів, та важких металів утворюються осади карбонатів (Инцеди Я. Применение комплексов в аналитической химии. М.: Мир, 1979. - 376с.) [4 ]. Для визначення ефективності відомого способу очищення глиновмісного ґрунту (вміст глинистих мінералів 16%) нами проведено дослідження дезактивації ґрунту від сполук U(VI). Як показали наші дослідження, при промиванні карбонатними розчинами NаНСО3 /Nа2СО3 (співвідношення 1:1, рН розчину 10,2) процес фільтрації глиновмісного ґрунту припиняється менше, ніж через 1 добу внаслідок набрякання глини і, відповідно, припиняється процес очищення, при цьому досягнутий СВ складає 50%. Основними недоліками відомого способу [3] є: - обмежені функціональні властивості, оскільки запропонований реагент за даним способом є ефективним для вилуговування тільки сполук урану (VI), а, крім того, спосіб може бути реалізований для очищення тільки піщаних ґрунтів через набрякання глинистих компонентів в глиновмісних ґрунтах та припинення процесу фільтрації, а, відповідно, і припинення процесу очищення; - достатньо висока концентрація реагентів та значення рН ґрунту після очищення, що спричинює їх вторинне забруднення. Задачею винаходу є розробка більш універсального реагентного способу вилучення важких металів та радіонуклідів із забруднених глиновмісних ґрунтів та шламів з використанням реагенту, що забезпечує як розширення функціональних можливостей способу, завдяки утворенню розчинних комплексних сполук 82303 4 практично з усіма важкими металами та високозарядними радіонуклідами [4], так і підвищення ступеню вилуговування та фільтраційної здатності ґрунтів за рахунок використання амонійних солей реагенту, оскільки останні, на відміну від натрієвих, не викликають набрякання глинистих компонентів в процесі фільтрації та припинення процесу очищення. Для вирішення задачі очищення глиновмісних ґрунтів та шламів запропоновано спосіб, що включає вилучення радіонуклідів та важких металів обробкою шламів і ґрунтів хімічним реагентом, в якому, згідно з винаходом, як реагент використовують водний розчин диабо триамонійної солі етилендиамінтетраоцтової кислоти з концентрацією 0,01 ¸ 0,05 моль/дм3. Нами вперше показано, що амонійна форма хелатного реагенту - ЕДТА є ефективним вилуговуючим реагентом, яка сприяє досягненню ефективного рівня фільтрації розчину через глиновмісні ґрунти та шлами, забезпечує високий ступінь очищення за рахунок утворення розчинних форм металів з «сильним» комплексоутворюючим лігандом, зокрема для урану та кобальту, при порівняно невисоких концентраціях реагенту. Такі властивості реагенту сприяють значному розширенню функціональних можливостей способу, внаслідок чого технологія ремедіації ґрунтів та шламів стає більш ефективною, здешевлюється та стає екологічно чистою. Слід зазначити, що ступінь заміщення водню в ЕДТА на амонійну групу (NH4+) залежатиме від вмісту глинистих компонентів в ґрунті чи шламі: при вмісті глинистих компонентів >10% необхідно використовувати триамонійну сіль ЕДТА, що сприятиме покращенню фільтраційних властивостей ґрунту. Слід сказати, що використання нетоксичного хелатного агенту - натрієвих солей ЕДТА з концентрацією 0 .005 ¸ 0.2 моль/дм3 - відомий, проте тільки в електроремедіаційній технології очищення ґрунтів, наприклад, для сполук свинцю та цинку (Wong J. S. H., Hicks R. E., Probstein R. F. EDTA - enhanced electroremediation of metalcontaminated soils// Journal of Hazardous Material. 1997. - v. 55, P.61-79; Amrate S., Akretche D. E., Innocent C, Seta P. Removal of Pb from a calcareous soil during EDTA - enhanced electrokinetic extraction // Science of the total environment. - 2005. - v.349, P.56-66) [5, 6]. Спосіб полягає в переведенні металів в розчинні форми шляхом зв'язування їх в стійкі комплексні сполуки з ЕДТА та вилученні цих форм з водного середовища з ґрунтів шляхом електроміграції їх розчинних аніонних форм в анодні камери. При простій реагентній обробці з використанням натрієвих солей ЕДТА очищення глинистих ґрунтів припиняється на початковій стадії через набухання глинистих компонентів (утворення Na - форми мінералів) та відсутність процесу фільтрації, як і за способом [3]. Однією з головних переваг запропонованого способу є той факт, що запропонований реагент для вилуговування урану та кобальту є високоефективним і практично універсальним, 5 оскільки успішно може бути використаний для очищення широкого кола радіонуклідів і важких металів, які утворюють стійкі комплексні сполуки з ЕДТА. Надзвичайно важливим є також значний екологічний ефект, що досягається при використанні нешкідливого хелатного реагенту (відомо, що його використовують в сільському господарстві для переведення в розчинний стан мікроелементів, поживних для певних культур), оскільки його амонійна форма не впливає на рН ґрунту, крім того, саме амонійна форма реагенту підвищує фільтраційні характеристики ґрунтів, а його залишковий вміст самостійно може служити азотним добривом. Таким чином, сукупність суттєвих ознак способу очищення глиновмісних ґрунтів та шламів від сполук урану та кобальту амонійними солями ЕДТА, що заявляється, є необхідною і достатньою для досягнення технічного результату, який забезпечується винаходом - більш універсальний реагентний спосіб вилучення важких металів та радіонуклідів із забруднених глиновмісних ґрунтів та шламів з використанням реагенту, що забезпечує як розширення функціональних можливостей способу, завдяки утворенню розчинних комплексних сполук практично з усіма важкими металами та високозарядними радіонуклідами, так і підвищення ступеню вилуговування та фільтраційної здатності ґрунтів за рахунок використання амонійних солей реагенту оскільки останні, на відміну від натрієвих, не викликають набрякання глинистих компонентів в процесі фільтрації та припинення процесу очищення. Крім того, спосіб здешевлює технологію за рахунок зменшення концентрації вилуговуючого реагенту практично на порядок (в 10-20 разів), а також забезпечує високий екологічний ефект в результаті використання не тільки безпечного, а навіть корисного для ґрунту реагенту. Спосіб реалізується наступним чином. Пробу глиновмісного (16% глинистих мінералів) ґрунту (шламу), забрудненого ураном(VІ) або кобальтом(П), з фракцією