Спосіб очистки води від урану (vi)

Реферат: UA 97914 U UA 97914 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів очистки промислових та стічних вод від природних радіонуклідів, зокрема урану (VI), і може бути використана на підприємствах гірничодобувної, гірничо-збагачувальної, хімічної промисловості, чорної та кольорової металургії, атомної енергетики. Досягнутий рівень в даній галузі ілюструється наступними прикладами. Відомий спосіб сорбційного очищення води від урану (VI) [Закутевський О.І. Закономірності сорбції іонів урану (VI) з водних розчинів на неорганічних іонітах та окиснених вуглецевих сорбентах: дис. … канд. хім. наук: 21.06.01 / Закутевський Олег Ігорович. - К., 2008. - 194 с.], який характеризується тим, що як сорбент використовуються фосфати титану (ТіР) або фосфатосилікати титану (TiPSi) при мольному співвідношенні Р:Ті=0,8:1,0. Обробку розчину -5 3 урану (VI) з вихідною концентрацією 2·10 моль/дм здійснювали дозою сорбенту 0,5 г/дм при рН 5,3÷6,0. При цьому ступінь очищення води досягав 80÷90 %. Недоліками способу є досить низький ступінь вилучення урану (VI) з води, вузький діапазон рН водного середовища, де проявляється максимальна сорбція урану (VI), а також необхідність синтезу сорбентів, що пропонуються. Відомий спосіб очистки води від урану (VI) методом екстракції [Е.А. Межов в кн.: Экстракция аминами и четвертичными аммониевыми основаниями. Актиноиды. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 200 с]. Спосіб полягає в тому, що у воду, яка містить сполуки урану (VI), додають екстрагент, як такий використовуються вторинні аміни, третинні аміни або їх суміші у вигляді розчинів у неполярних розчинниках. Недоліками способу є висока витрата екстрагенту, неможливість очистки розбавлених 3 розчинів (концентрація урану (VI) не повинна бути нижчою за 1 г/дм ), висока ефективність лише у сильнокислих середовищах, вторинне забруднення води, що очищується, екстрагентом. З відомих найбільш близьким за технічною суттєвістю і отриманим результатом є спосіб очистки води від урану (VI) флотацією з використанням як збирача розчину дідодециламіну в етанолі, який додається до очищуваної води кількістю 3÷6 моль реагенту на 1 моль урану (VI) 3 (0,2÷0,4 г/дм ) при рН 2÷3 і забезпечує очистку сульфатних розчинів урану (VI) з вихідною -4 3 концентрацією 2·10 моль/дм на 98 % [Флотационное выделение урана из его разбавленных водных растворов с помощью вторичных алифатических аминов / Л.Д. Скрылев, И.А. Легенченко, В.В. Менчук, С.С. Кондратьева // Изв. вузов. Горный журн. - 1980. - № 1. - С. 197210]. Даний спосіб вибрано за прототип. Недоліками відомого способу є висока вартість та значна витрата запропонованого реагенту, вузький діапазон рН, неможливість очистки води в нейтральних та лужних середовищах. В основу корисної моделі поставлено задачу створити ефективний спосіб очистки води від урану (VI). Технічний результат, що досягається, полягає в тому, що зменшується витрата збирача, а також стає можливим очистка води від урану (VI) в широкому інтервалі рН (7÷10). Поставлена задача вирішується способом очистки води від урану (VI), який полягає в тому, що попередньо у воду, що містить сполуки урану (VI), вводять флотаційний збирач, проводять агітацію (вистоювання) дисперсії протягом певного часу, потім здійснюють флотацію і збирають пінний продукт зі сполуками урану (VI), винесений на поверхню води бульбашками повітря, який відрізняється тим, що в якості збирача використовують реагент "Азол 1019, марка В" у вигляді 3 розчину в етанолі в кількості 0,08÷0,1 г/дм в широкому інтервалі рН води 7÷10. Загальними ознаками прототипу та способу, який пропонується, є те, що в обох випадках попередньо у воду, що містить сполуки урану (VI), вводять флотаційний збирач, потім здійснюють флотацію і збирають пінний продукт зі сполуками урану (VI). Відмінними ознаками способу, який пропонується, та прототипу є те, що як флотаційний збирач використовують технічний реагент "Азол 1019, марка В", який вводять у воду, що 3 очищається від урану (VI), в кількістю 0,08÷0,1 г реагенту на 1 дм води, в широкому діапазоні рН 7÷10, а перед флотацією проводять агітацію (вистоювання) дисперсії протягом 30÷45 хв. -4 3 3 Для здійснення способу у воду, яка містить 2·10 моль/дм (50 мг/дм ) урану (VI) і має рН 3 7÷10, вводять реагент у вигляді розчину в етанолі кількістю 0,08÷0,1 г/дм , потім проводять агітацію (вистоювання) дисперсії протягом 30÷45 хв. з метою укрупнення та дегідратації продуктів взаємодії збирача зі сполуками урану (VI). Після цього воду флотують, подаючи повітря в нижній шар води. Бульбашки повітря спливають на поверхню, утворюючи пінний продукт, що містить сполуки урану (VI). Пінний продукт,винесений на поверхню, вилучають механічно за допомогою скребків. Далі пінний продукт висушують на повітрі та утилізують. Випробовування способу, що пропонується, проводили в Одеському національному університеті імені І.І. Мечникова на кафедрі фізичної та колоїдної хімії на лабораторній машині В марки Л 136 - ФЛ, яка забезпечує подібність процесу, який відбувається у сучасній флотаційній 1 UA 97914 U 3 5 10 машині. У камеру лабораторної машини поміщали 1 дм розчину, який містить сполуки урану (VI) (50 мг в перерахунку на уран) та сульфатну кислоту (2 г); рН розчину 7÷10 (табл. 1). У воду 3 вводили 0,08÷0,1 г реагенту "Азол 1019, марка В" на 1 дм розчину урану (VI) (табл. 2) у вигляді 3 розчину в етанолі (8÷10 см ). Після 30÷45 хв. агітації (вистоювання) (табл. 3) розчин флотували 10÷15 хв. (табл. 4), пінний продукт зі сполуками урану (VI), винесений на поверхню води 3 бульбашками повітря, збирали скребками. Об'єм пінного продукту дорівнював 50÷75 см . Зібраний пінний продукт висушували на повітрі та утилізували. Дисперсії після флотації аналізували на вміст у них урану (VI) та збирача. Визначення вмісту урану (VI) в розчинах після флотації здійснювали фотоколориметричним методом [Марков В.К. Уран. Методы его определения / В.К. Марков, Е.А. Верный, А.В. Виноградов, С.В. Елисон / Под ред. В.К. Маркова. - М.: Атомиздат, 1964. - 503 с.] з використанням як реагенту арсеназо III. Про ефективність процесу флотації судили по ступеню вилучення урану (VI) з розчину: C0  C  100 % C0 , 0 де C i C - концентрація сполук урану (VI) в розчині (дисперсії) відповідно до і після  15 20 25 флотації. Визначення вмісту збирача в розчинах після флотації здійснювали екстракційнофотометричним методом [Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества: синтез, анализ, свойства, применение / А.А. Абрамзон, Л.П. Зайченко, С.И. Файнгольд. - Л.: Химия, 1988. - 200 с.] з використанням як реагент бромфенолового синього. Після процесу очистки води ступінь флотаційного вилучення урану (VI) дорівнював 99,6 %, 3 залишкова концентрація урану в очищеній воді дорівнювала 0,2 мг/дм і була нижчою від ГДК 3 урану (VI) у воді водоймищ санітарно-побутового призначення (0,6 мг/дм ); реагент "Азол 1019, марка В" в очищеній воді не виявлено. Для визначення оптимального рН розчинів урану (VI) проводили досліди при однакових умовах: початковій концентрації урану (VI), витраті реагенту "Азол 1019, марка В", часі агітації, часі флотації і температурі. Залежність ступеня флотаційного вилучення урану (VI) та залишкової концентрації урану (VI) від рН води, яка очищується наведені у табл. 1. Таблиця 1 3 рН води 2 4 6 7 8 9 10 11 30 35 Початкова концентрація урану 50 мг/дм 3 Витрата реагенту "Азол 1019, марка В" 0,08÷0,1 г/дм Час агітації ÷45 хв. Час флотації 10÷15 хв. Температура 18÷20 °C Ступінь флотаційного вилучення урану Залишкова концентрація урану (VI) в 3 (VI), % очищеній воді, мг/дм 20,5 39,8 30,2 34,9 84,5 7,8 96,0 2,0 99,6 0.2 98,0 1.0 97,6 1,2 88,3 5,8 Як видно із табл. 1, максимальний ступінь флотаційного вилучення урану (VI) і мінімальна залишкова концентрація урану (VI) спостерігаються в інтервалі рН 7÷10. У порівнянні з прототипом інтервал значень рН, оптимальних для флотаційного вилучення урану (VI), розширився та змістився у бік рН, близьких до нейтральних. Для визначення оптимальної витрати реагенту "Азол 1019, марка В" проводили досліди при однакових умовах: початковій концентрації урану, рН води, часі агітації, часі флотації і температурі. Залежність ступеня флотаційного вилучення урану (VI) та залишкової концентрації урану (VI) від витрати реагенту "Азол 1019, марка В" наведені у табл. 2. 2 UA 97914 U Таблиця 2 3 Витрата реагенту "Азол 1019, марка 3 В", г/дм 0,05 0,08 0,1 0,12 0,15 0,2 0,25 0,3 5 10 Початкова концентрація урану (VI) 50 мг/дм рН води 7÷10 Час агітації 30÷45 хв. Час флотації 10÷15 хв. Температура 18÷20 °C Ступінь флотаційного вилучення Залишкова концентрація урану (VI) в 3 урану (VI), % очищеній воді, мг/дм 83,0 8,5 99,0 0,5 99,6 0,2 82,5 8,7 71,9 14,1 69,0 15,5 66,8 16,6 65,6 17,2 Як видно із табл. 2, максимальний ступінь флотаційного вилучення урану (VI) і мінімальна залишкова концентрація урану в очищеній воді спостерігаються при введенні 0,08÷0,1 г 3 реагенту "Азол 1019, марка В" на 1 дм розчину, що містить уран (VI). У порівнянні з прототипом кількість витраченого ПАР зменшилась у 2,5÷5 разів. Для визначення оптимального часу агітації (вистоювання) проводили досліди при однакових умовах: початковій концентрації урану (VI), рН води, витраті реагенту "Азол 1019, марка В", часу флотації і температурі. Залежність ступеня флотаційного вилучення урану (VI) та залишкової концентрації урану (VI) від агітації досліджуваного розчину наведені в табл. 3. Таблиця 3 3 Початкова концентрація урану (VI) 50 мг/дм рН води 7÷10 3 Витрата реагенту "Азол 1019, марка В" 0,08÷0,1 г/дм Час флотації 10÷15 хв. Час агітації Температура 18÷20 °C Ступінь флотаційного вилучення урану Залишкова концентрація урану (VI) в 3 (VI), % очищеній воді, мг/дм 0 90,0 5,0 5 91,0 4,5 10 92,0 4,0 15 93,0 3,5 30 99,0 0,5 45 99,6 0,2 60 98,0 1,0 90 97,6 1,2 15 Як видно із табл. 3, максимальний ступінь флотаційного вилучення урану (VI) і мінімальна залишкова концентрація урану (VI) в очищеній воді спостерігаються при агітації (вистоюванні) дисперсії перед флотацією протягом 30÷45 хв. Для визначення оптимального часу флотації розчинів урану (VI) проводили досліди при однакових умовах: рН розчину, початковій концентрації урану (VI), витраті реагенту "Азол 1019, марка В", часі агітації і температурі. Залежність ступеня флотаційного вилучення урану (VI) та залишкової концентрації урану (VI) від часу флотації, яка очищується наведені у табл. 4. 3 UA 97914 U Таблиця 4 3 Час флотації 1 2 3 5 7 10 15 20 25 5 10 Початкова концентрація урану (VI) 50 мг/дм рН води 7÷10 3 Витрата реагенту "Азол 1019, марка В" 0,08÷0,1 г/дм Час агітації 30÷45 хв. Температура 18÷20 °C Ступінь флотаційного вилучення Залишкова концентрація урану (VI) в 3 урану (VI), % очищеній воді, мг/ дм 48,8 25,6 62,5 18,7 70,2 14,9 79,8 10,1 88,5 5,7 99,3 0,3 99,6 0,2 99,5 0,2 99,5 0,2 Як видно із табл. 4. максимальний ступінь флотаційного вилучення урану (VI) і мінімальна залишкова концентрація урану (VI) спостерігаються при часі флотації 10÷15 хв. Таким чином, запропонований спосіб у порівнянні з прототипом забезпечує високий ступінь очистки води від урану (VI) в широкому інтервалі рН води, яка очищується (рН 7÷10), з використанням більш доступного реагенту меншої вартості та зменшенням витрати реагенту в 2,5÷5 разів. Спосіб, що пропонується, надається промисловим підприємствам для промислового використання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб очистки води від урану (VI), який полягає в тому, що попередньо у воду, що містить сполуки урану (VI), вводять збирач, проводять агітацію (вистоювання) дисперсії перед флотацією, потім здійснюють флотацію і збирають пінний продукт зі сполуками урану (VI), винесений на поверхню води бульбашками повітря, який відрізняється тим, що як збирач використовують реагент "Азол 1019, марка В" у вигляді розчину в етанолі кількістю 0,08÷0,1 г 3 реагенту на 1 дм водного розчину урану (VI) у широкому діапазоні рН води 7÷10. 20 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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