Спосіб одержання матриць для іммобілізації важких металів

1. Спосіб одержання матриць для іммобілізації важких металів, що включає змішування токсичних відходів із сорбентом та склопорошком і наступну термообробку одержаної суміші, який відрізняє ться тим, що як токсичні відходи використовують концентрат баромембранних установок вологості 5-10 %, а як сорбент - модифікований лужним реагентом монтморилоніт, і змішування здійснюють при співвідношенні склопорошок:модифікований монтморилоніт:концентрат баромембранних установок, рівному 1:(0,05-0,12):(0,03-0,08) відповідно. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як лужний реагент використовують карбонат натрію або гідрокарбонат натрію, або гідроксид натрію. (19) (21) a200801087 (22) 30.01.2008 (24) 12.01.2009 (46) 12.01.2009, Бюл.№ 1, 2009 р. (72) КРИВОРУЧКО АНТОНІНА ПЕТРІВН А, U A, ПУЗИРНА ЛЮБОВ МИКОЛАЇВН А, UA, ЮРЛОВА ЛЮДМИЛА ЮРІЇВН А, U A, ТЕРЛІКОВСЬКИЙ ЄВГЕНІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, UA (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В. ДУ МАНСЬКОГО НАЦІОН АЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ Н АУК УКРАЇНИ, UA (56) UA 23537 U, 25.09.2007 UA 26384 U, 25.09.2007 RU 2281573 C1, 10.08.2006 3 85342 4 ку на безводні) : модифікований клиноптилоліт важких металів є використання як сорбента моди1:(1-2,5), відповідно. Відокремлений від очищеної фікованого лужним реагентом монтморилоніту, що води осад, який являє собою залізовмісний сорзабезпечує при заявляемому масовому співвіднобент із радіоактивним забрудненням, підсушують шенні при його змішуванні із концентратом бародо відносного вологовмісту 10-12%мас, змішують мембранних установок і склопорошком такі умови із техногенним склопорошком при масовому співефективної сорбції важких металів, що внаслідок відношенні сорбент : склопорошок 1:(1-2,5). З говипалу приводить до формування матриць з висомогенної суміші формують циліндричні матриці ким рівнем фіксації ВМ та ефектним декоративним напівсухим двостороннім пресуванням при тиску виглядом. Слід відмітити, що чистота та довговіч40МПа. Випал матриць здійснюють при темпераність будівельних матеріалів, вироблених за затурі 600-680°С протягом 30-60хв. Отримані матрипропонованою технологією, відкриває широкі можці мають фіксуючу здатність, яка характеризується ливості їх застосування в сучасній архітектурі як ступенем вилуговування радіонуклідів протягом хороший лицювальний та художньо-декоративний 18год на рівні 0,01-0,03%. матеріал з унікальними фізико-технічними й ексСпосіб [3] характеризується високими показплуатаційними характеристиками. никами щодо фіксації радіонуклідів стронцію у З метою одержання матриць для іммобілізації склокерамічній матриці, до складу якої входить важких металів беруть: модифікований лугом клиноптилоліт. Слід відміти- монтморилонітову глину, відібрану на Черкати, що одержані матриці мають ефектний декораському родовищі, оброблену лужним реагентом з тивний вигляд. розрахунку його вмісту у глині 2,8-3,1% мас. Як Для визначення ефективності склокерамічних лужний реагент беруть соду (карбонат натрію матриць, одержаних за способом [3], щодо їх виNа2СО3) [ТУ 6-09-3588-78], гідрокарбонат натрію користання для іммобілізації ВМ нами були прове(NаНСО3) [ГОСТ 4201-79] та гідроксид натрію дені досліди стосовно визначення ступеня фіксації (NaOH) [ГОСТ 4328-77]. Модифікацію монтмориними важких металів. Показано, що ступінь вилулоніту лужним реагентом здійснюють згідно з меговування кобальту із матриць, які містять модифітодикою [ТУУ 14.2-20294989-001-2001] [5] при масовому співвідношенні сорбент : склопорошок 1:(1кований лугом клиноптилоліт, дорівнює 5,7×10-3%. Концентрація кобальту при цьому складає 2,5). Оброблену глину висушують при 100±5°С до постійної маси і мелють у лабораторному шаро0,17мг/дм 3, що перевищує ГДК кобальту (0,1мг/дм 3) у воді [Т.П. Беспамятнов, Ю.А. Кротов вому млині до дисперсності частинок £100мкм; Предельно допустимые концентрации химических - концентрат важких металів (ВМ) баромембвеществ в окружающей среде.-Ленинград.: Химия, ранних установок із вологовмістом 5-10%. ВологоЛенинградское отделение, 1985, 528 с] [4]. вміст визначають за [ГОСТ 10898.1-84]. КонцентТаким чином основним недоліком способу [3] є рат містить солі Со(ІІ), Си(ІІ), і Ni(II). Кількісний недостатньо висока фіксуюча здатність матриць вміст зазначених важких металів визначають на для іммобілізації ВМ, що не дозволяє використоатомно-абсорбційному спектрофотометрі С-115вувати виго товлені за даною технологією матеріаМ1 при довжинах хвиль 240,7, 324,7 та 232,0нм ли у будівельній галузі, незважаючи на їх декоравідповідно; тивний вигляд. - техногенний склопорошок, приготовлений В основу винаходу поставлена задача розроподрібненням бою різноманітних відходів скла бити спосіб одержання матриць для іммобілізації (віконного, тарного, лампового тощо) у шаровому важких металів концентратів баромембранних лабораторному млині до дисперсності порошку установок шляхом використання сорбента іншої £200мкм. природи, який забезпечив би одержання склокеГотують суміш із техногенного склопорошку, рамічних матриць із високою фіксуючою здатністю модифікованого лужним реагентом монтморилоніщодо важких металів та ефектний зовнішній виту та концентрату ВМ баромембранних установок гляд, що дозволило б використовувати їх як будіпри наступному масовому співвідношенні комповельні та оздоблювальні матеріали у будівництві нентів: склопорошок : модифікований монтморита архітектурі. лоніт : концентрат баромембранних установок Для вирішення поставленої задачі запропонорівному 1:(0,05-0,12):(0,03-0,08) відповідно. ваний спосіб одержання матриць для іммобілізації Суміш ретельно перемішують до одержання важких металів, що включає змішування токсичних однорідної маси. Із одержаної суміші формують відходів із сорбентом та склопорошком і наступну циліндричні матриці напівсухим двостороннім претермообробку одержаної суміші, в якому, згідно з суванням при тиску 40МПа. Випал матриць здійсвинаходом, як токсичні відходи використовують нюють при температурах 700-800°С протягом 30концентрат баромембранних установок вологості 60хв. 5-10%, а як сорбент - модифікований лужним реаОсновною характеристикою фіксуючої здатногентом монтморилоніт і змішування здійснюють сті одержаних матриць є ступінь вилуговування при співвідношенні склопорошок : модифікований важких металів [ГОСТ 10134-82], іммобілізованих монтморилоніт : концентрат баромембранних в останніх. Вилуговування ВМ із зразків здійснюустановок, рівному 1:(0,05-0,12):(0,03-0,08), відпоють шляхом екстрагування із подрібненої проби відно. Причому як лужний реагент використовують склокераміки у кислому середовищі (рН=4,0), коткарбонат натрію, або гідрокарбонат натрію, або ре створюється додаванням розчину 1М НСІ та гідроксид натрію. дистильованої води, при температурі 100°С протяОсновною відмінною ознакою запропонованогом 8год з наступним атомно-абсорбційним аналіго способу одержання матриць для іммобілізації 5 85342 6 зом одержаного екстрагенту. Аналіз здійснюють на Аналогічно прикладу виконання за винаходом атомно-абсорбційному спектрофотометрі С-11-М1. готують зразки матриць, до складу яких входять Ступінь вилуговування (Св) визначають за фокомпоненти, як у заявляємій кількості, так і при їх рмулою позамежних значеннях (таблиця, приклади 1-18). Св=m i/m 0 100%, Заявляємий кількісний та якісний склад матде: m 0 - вміст ВМ у зразку матриці, г; риць забезпечує високу фіксуючу здатність щодо m і - вміст ВМ у вилуговуючому розчині, г. токсичних ВМ. Ступінь вилуговування складає Ступінь вилуговування складає (0,037(0,037×10-3% - 0,049×10-3%). Одержані матриці ха-3 0,049)10 %, що свідчи ть про значну стійкість матрактеризуються гарними експлуатаційними харакриць до вилуговування з них ВМ навіть у кислому теристиками. (Таблиця, приклади 1-13). середовищі. При цьому концентрації токсичних При позамежному зменшенні кількості модифіСо(ІІ), Си(II), і Ni(II) менші їх ГДК у воді: 0,1мг/дм 3 кованого монтморилоніту у складі матриці, що модля Со(ІІ) та ΝI(II) і 1,0мг/дм 3 - для Си(ІІ). Випалені жливе при збільшенні кількості склопорошку, одемодельні матриці витримують при повному зануржані матриці характеризуються достатньо рені протягом двох-трьох місяців. Вилуго вування низьким ступенем вилуговування. Однак, при цьоважких металів при двомісячній експозиції матму матриці втрачають експлуатаційні характерисриць у природній воді аналітичним комплексонотики, стають крихкими (приклад 14). метричним методом не виявлене. Крім цього слід При позамежному збільшенні кількості модивідмітити, що поєднання керамічної та скляної фікованого монтморилоніту у складі матриць сутскладових відкриває широкі можливості використєво зростає ступінь вилуговування та матриці тання та переробки токсичних відходів у нових стають крихкими і не можуть бути використані для перспективних будівельних матеріалах (мозаїчна лицювальних робіт (приклад 15). плитка, смальта), де як пігменти застосовуються При позамежних значеннях вологості концентхромофорні сполуки важких металів. Декоративрату отримання матриць є технологічно неможлиний ефект, красота, чистота та довговічність плитвим (приклади 16, 17). При позамежному зменки безсумнівні, що відкриває широкі можливості її шенні вологості неможливе формування матриць, застосування в сучасній архітектурі як хороший а при позамежному її збільшенні матриці розсипалицювальний та художньо-декоративний матеріал ються під час випалу. з унікальними фізико-технічними й експлуатаційПереваги запропонованого способу одержанними характеристиками. Тим більше, що разом із ня матриць для іммобілізації важких металів поріВМ утилізуються і скловидні відходи, які накопивняно із відомим способом [3] полягають у наступчуються як в результаті життєдіяльності людини ному: так і - як техногенні продукти. - реалізація заявляємого способу забезпечує Приклад виконання за винаходом. високу фіксуючу здатність склокерамічних матриць Для одержання склопорошку бій техногенного щодо важких металів: ступінь вилуговування важбілого скла подрібнюють у лабораторному шароких металів протягом 2-3 місяців (на прикладі ковому млині та відбирають фракцію £200мкм. Бебальту, міді, нікелю) досягає 0,037-10-0,049×10%, руть концентрат баромембранної установки, що що у 116-154 разів менший ступеня вилуговування являє собою підсушені до 5% вологовмісту солі [3]; кобальту та модифікований карбонатом натрію - окрім цього поєднання керамічної та скляної монтморилоніт у кількості 2,9%. Готують суміш складових відкриває широкі можливості викорисмасою 10г: 8,6г техногенного склопорошку, 1г мотання та переробки токсичних відходів у нових дифікованого содою монтморилоніту та 0,4г конперспективних будівельних матеріалах (мозаїчна центрату ВМ, що відповідає їх масовому співвідплитка, смальта), де як пігменти застосовуються ношенню 1:0,12:0,05. хромофорні сполуки важких металів. ДекоративІз одержаної суміші формують матриці у виний ефективний вигляд, красота, чистота та довгляді таблеток з діаметром 30мм та висотою 8мм говічність плитки безсумнівні, що відкриває широкі напівсухим двостороннім пресуванням при тиску можливості її застосування в сучасній архітектурі 40МПа. Ма триці витримують на повітрі протягом як хороший лицювальний та художньо6год, а потім висушують в сушильній шафі протядекоративний матеріал з унікальними фізикогом 16год. Випал здійснюють при 700°С протягом технічними й експлуатаційними характеристиками; 1,0год. Отримані матриці мають глянцеву поверх- разом із ВМ утилізуються і скловидні відходи, ню синього кольору. Ступінь вилуговування кобаякі накопичуються як в результаті життєдіяльності льту складає людини так і - як техногенні продукти, що також Св=m i/m 0 100%=0,11×10-6г/0,3г×100%=3,7-10-5% сприяє зменшенню екологічного навантаження на (Див. таблиця, приклад 6). навколишнє середовище. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 85342 8 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