Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб адсорбування тритію з водних розчинів, який відрізняється тим, що тритійована вода взаємодіє з термічно модифікованою мінеральною масою глинистих мінералів (бентоніт, палигорськіт, сапоніт, сепіоліт), в умовах термічної модифікації видаляється поверхнево адсорбована вода, відбувається активація поверхні мінеральних частинок і збільшення їх адсорбційної здатності щодо тритію.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що режим процесу, за якого проходить очищення водного розчину від тритію, відбувається в умовах закритої системи в стаціонарному режимі.

Текст

Реферат: Спосіб адсорбування тритію з водних розчинів полягає у тому, що тритійована вода взаємодіє з термічно модифікованою мінеральною масою глинистих мінералів (бентоніт, палигорськіт, сапоніт, сепіоліт), в умовах термічної модифікації видаляється поверхнево адсорбована вода, відбувається активація поверхні мінеральних частинок і збільшення їх адсорбційної здатності щодо тритію. UA 103050 U (12) UA 103050 U UA 103050 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі технологій очищення водних розчинів від радіоактивного забруднення, а саме очищення рідких радіоактивних відходів та забруднених стоків АЕС і заводів з перероблення відпрацьованого ядерного палива від тритію, з метою запобігання його поширення в підземних та поверхневих водах. Екологічні аспекти тритієвого забруднення гідросфери зумовлено трьома основними чинниками: 1) досить високим вмістом тритію у біосфері, як результатом поєднаного впливу 3 природних та антропогенних чинників; 2) надзвичайно високою швидкістю включення Н у біогеохімічні процеси; 3) потенційною радіаційною небезпекою для живих організмів, передусім з позицій генетичних наслідків впливу [1]. На АЕС досить широко застосовується очищення невеликих об'ємів високоактивних технологічних вод шляхом ізотопного обміну в системі "водень - вода" (патенти RU 2380144, РФ № 2060801, РФ № 2525423, RU 2148426). При цьому досягається значний ізотопний ефект, але дані технології потребують значних енергетичних затрат для переведення забрудненої тритієм води в парогазовий стан (РФ № 2295493). Існують також методи ізотопного фракціонування НТО шляхом низькотемпературної ректифікації (патенти RU 2201283, RU 2274607, RU 2400433, патенти США 4799945, РФ 2142914), що або потребує значних енергетичних витрат або відбувається з дуже незначним ізотопним ефектом на рівні 1,1 (патенти UA 57558, RU 2010772, RU 2091336). У світовій практиці досить широко використовуються адсорбенти, утворені на основі глинистих мінералів: бентонітів, палигорськіту та інших мінеральних речовин. Для очищення води від іонів важких металів, різних солей, нафтопродуктів, фенолу, поверхнево-активних речовин, нітритів, нітратів, фосфатів тощо пропонуються різні природні сорбенти, в складі яких присутні (мас. %): опал-кристобаліт 70-83, цеоліт 3-11, глиниста складова 6-17, уламковий матеріал 4-10 (патент РФ 2235687), або глинисті мінерали - 62-68, цеоліт (анальцим) - 17-22, кварц - 11-20 (патент RU 2296718). Глинисті мінерали шаруватої (група монтморилоніту) та стрічково-канальної (група палигорськіту) структури використовують для очищення промислових стічних вод від формальдегіду (патент РФ 2085500). Для очищення і знезаражування природних і стічних вод використовуються полімерні композиції утворені шляхом взаємодії гуанідинвмісного полімеру і природного мінералу, в якому водорозчинний полімер інтеркалюється у міжшаровий простір монтморилоніту із його подальшою полімеризацією. Співвідношення компонентів в такій композиції (мас. %): монтморилоніт 50-85, метакрилат гуанідину 15-50 (патент RU 2331470). В газопереробній галузі для осушування нафтового та інших вуглеводневих газів застосовуються палигорськітові глини (патент РФ 2080917). Описано спосіб отримання гранульованого адсорбенту шляхом термічного оброблення (WO 2012134341 А1). Винахід належить до технології виробництва гранульованих адсорбентів з природного глауконіту для очищенні питної води та промислових стоків від техногенних забруднювачів та очищення газів від шкідливих викидів в атмосферу. Спосіб включає попереднє нагрівання і просіювання глауконітового піску. Технічний результат - підвищення адсорбційних здібності і ємності гранульованого адсорбенту. Для очищення води від радіоактивного стронцію запропоновано спосіб отримання адсорбенту, що включає випалювання гранул кембрійської глини при 750-850 °C (RU (11) 2393011). Після випалювання глини обробляються розчином солі заліза до насичення, промиваються водою і обробляються розчином солей ортофосфорної кислоти до насичення з утворенням на поверхні глини шару фосфату заліза. Винахід дозволяє отримати сорбент з високою адсорбційною здатністю щодо стронцію. Проте, жоден з цих способів, не призначено для очищення водних розчинів від тритію. У ДУ "ІГНС НАН України" проведено дослідження щодо очищення водних розчинів від тритію з використанням глинистих мінералів, а саме: монтморилоніту (у складі бентоніту), палигорськіту, сапоніту та сепіоліту. Глинисті мінерали в стаціонарних або в динамічних умовах при контакті з тритійованою водою зменшують питому активність тритійованої води [3, 4]. Разом з тим, було встановлено, що при термічній обробці глинистих мінералів збільшується їх адсорбційна ємність. У даній моделі для покращання адсорбційних властивостей мінералу щодо тритію, застосовано спосіб термічної модифікації. Термічна модифікація дозволяє збільшити кількість обмінних позицій в мінералі унаслідок випаровування поверхнево адсорбованої води. Мінерал попередньо подрібнюється до пилуватого стану. Потім просушується при температурі термічної обробки, визначеній за допомогою термогравіметричного (ТГ) та диференційно-термогравіметричного (ДТГ) аналізів, 1 UA 103050 U 5 10 15 20 25 30 виконаних на приладі Derivatograph Q 1500-D (MOM Угорщина). Після термічної обробки, мінеральна маса контактує з тритійованою водою. Термін дії контакту НТО з глинистим мінералом від кількох місяців до півроку, залежно від часу настання рівноваги. Оцінка ефективності запропонованого способу підвищення адсорбційної ємності глинистих мінералів виконана шляхом співставлення адсорбційних характеристик термічно оброблених мінералів та немодифікованих бентоніту, палигорськіту, сапоніту та сепіоліту. Приклад Для визначення зміни адсорбційних властивостей глинистих мінералів шляхом термічної обробки використано бентоніт та палигорськіт Черкаського родовища (Україна), сапоніт Варварівського родовища (Україна) та сепіоліт родовища Вікалваро (Іспанія). Мінеральна речовина була попередньо подрібнена до пилуватого стану. Наважки вагою від 50 до 250 грамів були поміщені в скляні ємності об'ємом 500 мл та залиті тритійованою водою 3 (НТО) об'ємом 400 мл, питомою активністю від 2500 до 5000 Бк/дм та закривалися герметичними кришками. Таким чином, досліди проводилися в стаціонарних умовах закритих експериментальних систем. Тривалість контакту НТО з мінеральною масою становила близько шести місяців. Поверхнево адсорбована вода у глинистих мінералах є слабкозв'язаною тому, що її молекули утримуються на поверхні мінеральних частинок за рахунок сил міжмолекулярної взаємодії їх з поверхневими молекулами мінеральних частинок. Ця, енергетично слабко зв'язана вода, здатна видалятися з глинистих мінералів при температурі до 105-110 °C (за даними диференційного термічного аналізу). При цьому вага мінеральної маси зменшується на 5-12 % (табл. 1). Найбільше втрачає вологи при просушуванні палигорськіт, а найменше сепіоліт. Тобто термічна обробка приводить до збільшення кількості обмінних позицій в мінеральній фазі внаслідок активації поверхні часточок та, відповідно, підвищення її адсорбційних властивостей щодо тритію. Процес взаємодії НТО з мінеральною масою супроводжується адитивним накопиченням тритію, вилученого із НТО мінеральним адсорбентом. Так, протягом пролонгованої взаємодії водної та мінеральної фаз спостерігалось збільшення питомого вмісту тритію в мінеральній масі. Адсорбційна здатність мінералу щодо тритію (Qm) визначалася як різниця вмісту тритію у вихідній НТО (Qw), та його вмісту в НТО після взаємодії з мінеральною масою (Of) (1): Qm=Qw-Qf. (1) де: Qm - запас тритію в масі мінерального середовища, Бк; Qw - запас тритію у використаному об'ємі вихідної НТО, Бк; Qf - запас тритію у об'ємі що взаємодіяв з мінеральною масою, Бк. 35 Таблиця 1 Втрата поверхнево-адсорбованої води, внаслідок термічної обробки глинистих мінералів при 110 °C Маса до просушування, Маса після Втрата маси при Мінерал г просушування, г просушуванні, % Монтморилоніт 10 8,95 10,5 Палигорськіт 5 4,4 12 Сапоніт 10 9,1 9 Сепіоліт 5 4,75 5 40 Адсорбційна здатність термічно оброблених мінералів щодо тритію в 1,5-10,6 разу більша, ніж немодифікованих (табл. 2). Найбільшою адсорбційною здатністю характеризується термічно оброблений сепіоліт, здатний накопичувати 37 Бк тритію на 1 г мінеральної маси. Термічна модифікація покращує його адсорбційну здатність більш, як у 10 разів. Таблиця 2 Адсорбційна здатність (Qm) глинистих мінералів щодо тритію, Бк/г Термічно Співвідношення Мінерал Необроблений (НО) оброблений (ТО) разів Монтморилоніт 8,1 19,3 2,4 Палигорськіт 3,3 9,09 2,75 Сапоніт 4,22 6,54 1,54 Сепіоліт 3,48 37 10,63 2 ТО/НО, UA 103050 U 5 10 15 20 Запропонований спосіб дає можливість збільшення адсорбційної здатності глинистих мінералів більш як у 10 разів. Найкращим ефектом термічної обробки глинистих мінералів є збільшення адсорбційної ємності сепіоліту родовища Вікалваро (Іспанія). З мінералів вітчизняних родовищ найбільшою адсорбційною здатністю характеризується монтморилоніт (бентонітова глина Черкаського родовища), адсорбційні властивості якого у 2,4 разу збільшуються внаслідок термічної модифікації. Корисна модель може застосовуватися для очищення технологічних вод, скидів АЕС та заводів з перероблення відпрацьованого ядерного палива від тритієвого забруднення, зокрема, в закритих системах басейнів витримки відпрацьованого ядерного палива та сховищ рідких радіоактивних відходів. Джерела інформації: 1. Романов Г.Η. Поведение в окружающей среде и биологическое действие трития // Итоги науки и техники. Серия Радиационная биология. Проблемы радиоэкологии. - М.: ВИНИТИ, 1983. - Т. 4. - С. 6-31. 2. Dobson R.L The Toxicity of Tritium // International Atomic Energy Agency symposium "Biological Implications of Radionuclides Released from Nuclear Industries". - Vienna. - 1979. - V. 1. P. 203. 3. Пуштрьов О.В., Приймаченко В.Μ., Золкін І.О. Властивості бентоніто-цеолітових композитів щодо вилучення тритію з тритієвої води. // Збірник наукових праць / Інститут геохімії навколишнього середовища - Київ, 2012. - вип. 20. - С. 98-108. 4. Пуштрьов О.В.,.Литовченко А.С, Пушкарьова P.O., Яковлев Е.О. Динаміка накопичення тритію в мінеральному середовищі // Мінеральні ресурси України, 2003, № 3, С. 42-45. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 1. Спосіб адсорбування тритію з водних розчинів, який відрізняється тим, що тритійована вода взаємодіє з термічно модифікованою мінеральною масою глинистих мінералів (бентоніт, палигорськіт, сапоніт, сепіоліт), в умовах термічної модифікації видаляється поверхнево адсорбована вода, відбувається активація поверхні мінеральних частинок і збільшення їх адсорбційної здатності щодо тритію. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що режим процесу, за якого проходить очищення водного розчину від тритію, відбувається в умовах закритої системи в стаціонарному режимі. 35 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for tritium adsorbing from aqueous solutions

Автори англійською

Dolin Viktor Volodymyrovych, Pushkarov Oleksandr Vasyliovych, Rudenko Iryna Mykhailivna

Назва патенту російською

Способ адсорбирования трития из водных растворов

Автори російською

Долин Виктор Владимирович, Пушкарев Александр Васильевич, Руденко Ирина Михайловна

МПК / Мітки

МПК: G21F 9/12, B01D 15/00

Мітки: спосіб, адсорбування, тритію, водних, розчинів

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-103050-sposib-adsorbuvannya-tritiyu-z-vodnikh-rozchiniv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб адсорбування тритію з водних розчинів</a>

Подібні патенти