Спосіб очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин

Реферат: Спосіб очищення рідких радіоактивних відходів (РРВ) від органічних речовин. Для очищення РРВ застосовують водний розчин титаново-залізного коагулянту (ТЗК) при рН 4-12 од. рН і температурі 5-30 °C при перемішуванні суміші після додавання коагулянту та витримуванні одержаного розчину протягом від 0,5-3 до 12 годин і подальшим фільтруванням на мембрані з розміром пор 0,2-3,0 мкм. UA 77650 U (12) UA 77650 U UA 77650 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до способів очищення рідких радіоактивних відходів (РРВ) від органічних речовин і може бути використана для очищення РРВ від важковидалюваних полімерних речовин та інших органічних сполук. Найближчим аналогом до корисної моделі за технічною суттю та результатами, що досягаються, є спосіб очищення РРВ шляхом реагентної обробки вапняним молоком, хлоридом заліза (III), поліакриламідом [1]. Недоліком застосування такого методу є недостатнє очищення від органічних речовин. Так, при реагентній обробці РРВ відбувається зниження хімічної 3 потреби в кисні (ХПК) від 2100-2500 до 1000-1200 мгО2/дм (ступінь очищення 42,9-66,0 % мас.). Задачею цієї корисної моделі є створення ефективного способу очищення РРВ від органічних речовин. Поставлена задача вирішується тим, що застосовують спосіб очищення РРВ від органічних речовин, у якому використовують коагулянт при наступному фільтруванні, і, згідно із запропонованою корисною моделлю, для очищення РРВ застосовують водний розчин титановозалізного коагулянту (ТЗК) при рН 4-12 од. рН і температурі 5-30 °C при перемішуванні суміші після додавання коагулянту і витримуванні одержаного розчину протягом від 0,5-3 до 12 годин та фільтруванні на мембрані з розміром пор 0,2-3 мкм. Новизною даної корисної моделі є те, що в способі очищення РРВ від органічних речовин, які входять у пилепригнічуючий розчин та РРВ, застосовують водний розчин титаново-залізного коагулянту. Неочікуваним виявилося, що при виконанні науково-дослідних робіт титановозалізний коагулянт проявив нові ефективні властивості - здатність очищати РРВ від органічних речовин (ступінь очищення 77,5-96,9 %) Для підтвердження можливостей здійснення корисної моделі використовують: 1 - модельний пилепригнічуючий розчин (ППР). У концентрат ППР (23 % мас.) входить полімерна речовина - силаксинакрилатне зв'язуюче (50 % мас.), решта - неіоногенна поверхнево-активна речовина (ПАР) ОП-7, гліцерин, щавелева, олеїнова і оксіетилендифосфонова кислоти та етиловий спирт; 2 - РРВ, в яких є солі, ПАР, плівко- і комплексотвірні речовини, мінеральні мастила та інші органічні сполуки і продукти їх деструкції; 3 - концентрат титаново-залізного коагулянту у вигляді водного розчину. Характеристики концентрату ТЗК наведено в таблиці 1. Таблиця 1 Характеристики концентратів ТЗК Значення концентрат 1 концентрат 2 Назва показника Концентрація іонів водню (рН) 10 % водного розчину, од рН 3 Густина, г/см 3 Кислотність, г-екв./дм 3 Вміст титану, г/дм 3 Вміст загального заліза, г/дм 35 40 1,3 1,57 1,65 159,80 144,40 170-180 70 Визначення органічних і полімерних речовин у вихідному розчині і у фільтраті знаходять по методу біхроматного окиснення (ХПК) [2]. Запропонований спосіб очищення здійснюється таким чином. Приклад 1. Визначають можливість очищення модельного розчину ППР (0,05 % мас.) з ХПК 3 919 мгО2/дм розчином ТЗК. Для дослідів по очищенню беруть розбавлений розчин 1 ТЗК: 1 частину концентрату 1 ТЗК розчиняють у 200 частинах води. ППР при температурі 15-20 °C доводять до рН 4-12, а потім додають 25-50 мл розбавленого 3 розчину 1 ТЗК на 1 дм ППР і витримують 12 годин. При відстоюванні отриманої рідини відбувається розділення ППР на осад і освітлену рідину. На наступному етапі освітлену рідину фільтрують на мембрані з розміром пор більше 3 мкм. В таблиці 2 показано вплив доданого розчину ТЗК при різних значеннях рН на величину ХПК отриманого фільтрату. 45 1 UA 77650 U Таблиця 2 3 Вплив кількості доданого розчину 1 ТЗК на 1 дм ППР при різних значеннях рН на величину ХПК отриманого фільтрату Кількість доданого розчину ТЗК, мл на 1 3 дм ППР 50 25 50 25 50 25 50 25 3 рН розчину ППР ХПК фільтрату, мгО2/дм (ступінь очищення, %) 4 4 7 7 9 9 12 12 81-95 (89,7-91,2) 33 (96,4) 48-93 (89,9-94,8) 230 (75) 86-121 (86,8-90,6) 362-365 (60,3-60,6) 81-93 (89,9-91,2) 56 (93,9) 3 5 При рН 4-12 і кількості доданого розчину 1 ТЗК 25-50 мл на 1 дм ППР ХПК фільтрату 3 зменшується від 919 до 33-365 мгО2/дм (ступінь очищення 60,3-96,4 %). Приклад 2. Очищення РРВ з об'єкту "Укриття" Чорнобильської АЕС з внутрішніх приміщень 001/3 (точка відбору 30) і 012/16 (точка відбору 6). Схема внутрішніх приміщень і точок відбору проб наведено в статті [3]. Характеристики зразків РРВ наведені в таблиці 3. Таблиця 3 Характеристика зразків РРВ Приміщення 001/3 012/16 10 15 20 25 рН 9,07 8,96 ХПК, 3 мгО2/дм 1487 991 Концентрація 3 урану, мг/дм 8 24 3 l37 Cs 6 9,410 7 3,210 Активність, Бк/дм 241 Sr Am Pu 6 3 4 2,510 3,210 2,510 6 3 4 4,110 3,210 2,210 90 244 Cm 2 8,910 2 8,810 Для очищення РРВ з приміщення 001/3 беруть водний розчин концентрату 1 (таблиця 1), розведений водою у співвідношенні: 1 частина концентрату і 200 частин води. Очищення РРВ з приміщення 012/16 проводять водним розчином концентрату 2, де вміст титану складав 170-180 3 3 г/дм , а вміст загального заліза 70 г/дм . Концентрат 2, як і раніше, розбавляють водою: на 1 частину концентрату беруть 200 частин води. 3 До 1 дм РРВ з приміщення 001/3 добавляють азотну кислоту для досягнення рН розчину 4,6-4,8 (таблиця 4). Потім при температурі 15 °C додають 50 мл водного розчину концентрату 1 ТЗК (таблиця 4, пункт 1). Отриманий розчин перемішують і витримують 5 годин. Після додавання розчину ТЗК на дні ємності з'являється осад. Потім цю суспензію поміщають у друкфільтр і фільтрують на мембрані з розміром пор 0,2-0,3 мкм. В фільтраті визначають ХПК, 90 241 244 концентрацію урану і активність Cs, Sr, Pu, Am, Cm (таблиця 5, пункт 1). 3 До 1 дм РРВ з приміщення 012/16 добавляють азотну кислоту для досягнення рН 4,6-4,8 (таблиця 4). Потім при температурі 10 °C додають 25 мл водного розчину концентрату 2 ТЗК (таблиця 4, пункт 2). Отриманий розчин перемішують і витримують 12 годин. Після додавання розчину ТЗК на дні ємності з'являється осад. Потім цю суспензію фільтрують на мембрані 0,2 90 241 244 мкм. Визначають ХПК фільтрату, концентрацію урану і активність Cs, Sr, ΣΡu, Am, Cm (таблиця 5, пункт 2). 2 UA 77650 U Таблиця 4 3 Вплив кількості доданих розчинів ТЗК або реагентної обробки по прототипу на 1 дм РРВ на ХПК фільтрату № рН 1 2 4,6-4,8 4,6-4,8 3 4 10-11 10-11 а)приміщення 001/3 б)приміщення 012/16 Об'єм добавленого Реагентна обробка РРВ по розчину ТЗК, мл прототипу 3 на 1 дм РРВ Запропонований спосіб а)приміщення 001/3 50 б)приміщення 012/16 25 Прототип Насичений розчин вапняного молока 7-8 мл, FeCl3-600 мг ПАА - 0,6 мг Відстоювання суспензії - 1 доба Насичений розчин вапняного молока 7-8мл, FeCl3-600 мг ПАА - 0,6 мг Відстоювання суспензії - 1 доба ХПК фільтрату, 3 мгО2/дм (ступінь очищення, %) 89 (94,0 %) 99(90,1 %) 890 (40,1) 500 (49,5) Таблиця 5 Характеристика фільтрату зразків РРВ після очищення водними розчинами концентратів ТЗК ХПК, 3 мгО2/дм Розчин ТЗК Приміщення (ступінь очищення, %) Концентрат 001/3 89 (94,0) 1 Концентрат 012/16 99 (90,1) 2 3 Активність, Бк/дм (ступінь очищення) Концентрація 3 урану, мг/дм 5,8 (27,5) 15,0 (37,5) 3 5 10 15 20 137 Cs 90 Sr Pu 241 Аm 244 Сm 6 6 3 2 98 9,410 2,510 5,310 2,010 (96,9) (78,8) (77,5) (0) (0) 7 6 2 3 2 3,210 4,110 1,210 5,010 1,910 (0) (0) (96,3) (77,3) (78,4) Приклад 3. До 1 дм РРВ з приміщення 001/3 (таблиця 4) додають насичений розчин вапняного молока до досягнення рН розчину 10-11, потім 600 мг FeCl3 і 0,6 мг поліакриламіду (ПАА) (таблиця 4, пункт 3) (прототип). Отриманий розчин перемішують і витримують 1 добу. На дні рідини утворюється осад. Визначають ХПК фільтрату після розділення на мембрані з розміром пор 0,2 мкм. 3 Приклад 4. До 1 дм РРВ з приміщення 012/16 (таблиця 4) додають насичений розчин вапняного молока до досягнення рН розчину 10-11, потім 600 мг FeCl3 і 0,6 мг поліакриламіду (ПАА) (таблиця 4, пункт 4) (прототип). Отриманий розчин перемішують і витримують 1 добу. На дні рідини утворюється осад. Визначають ХПК фільтрату після розділення на мембрані з розміром пор 0,2 мкм. Аналіз даних таблиці 4 свідчить, що запропонований спосіб очищення має значні переваги порівняно з прототипом. При значно менших витратах добавленого реагенту в порівнянні з прототипом досягається значно більший ефект очищення від органічних речовин, у тому числі, і від полімерного продукту - силаксинакрилатного зв'язуючого та інших важковидалюваних речовин (іоногенних ПАР, мінеральних мастил та інших сполук). Значною перевагою використання водних розчинів концентрату ТЗК є вагоме зниження активності трансуранових 3 3 елементів (ТУЕ). Активність Рu зменшується від 3,210 до 98 Бк/дм (ступінь очищення 241 4 3 3 96,9 %), активність Аm падає від 2,510 до 5,310 Бк/дм (ступінь очищення 78,8 %), а 244 2 2 3 активність Сm знижується від 8,910 до 2,010 Бк/дм (ступінь очищення 77,5 %). Таким же чином, зменшується і активність ТУЕ при обробці зразка із приміщення 012/16. 3 UA 77650 U 5 10 Запропонований спосіб очищення РРВ має суттєве значення для ДСП "Чорнобильська АЕС", тому що дозволяє одержати на об'єкті "Укриття" попереднє очищення РРВ від важковидалюваних полімерних та інших органічних речовин при вагомому зниженні активності ТУЕ. Перелік посилань: 1. Патент на винахід 91810 Україна. МПК (2009): C02F1/00, G21F9/04. /Л.І. Руденко, В.Є.-І. Хан, О.А. Гуменна, В.І. Кашковський, О.В. Джужа, В.М. Горбенко, О.В. Зубенко. - № а 201000465. Заяв. 18.01.2010; Опубл. 25.08.2010, Бюл. № 16, 2010 р. 2. Унифицированные методы анализа/ Под ред. Ю.Ю. Лурье. - М.: Химия, 1971. - 376 с. 3. Корнеев Α.Α., Криницын А.П., Стрихарь О.А., Щербин В.Н. Жидкие радиоактивные отходы внутри обьекта "Укрытие"/ Радиохимия. - 2002. - 44, № 6. - С. 545-552. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб очищення рідких радіоактивних відходів (РРВ) від органічних речовин, який відрізняється тим, що для очищення РРВ застосовують водний розчин титаново-залізного коагулянту (ТЗК) при рН 4-12 од. рН і температурі 5-30 °C при перемішуванні суміші після додавання коагулянту та витримуванні одержаного розчину протягом від 0,5-3 до 12 годин і подальшим фільтруванням на мембрані з розміром пор 0,2-3,0 мкм. 20 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4