Способ очистки растворов, содержащих радиоактивные и токсичные загрязнения

 

Использование: очистка растворов, содержащих радиоактивные и токсичные загрязнения, сорбцией. Сущность изобретения: в способе проводят поглощение загрязнений с помощью сорбента, представляющего собой измельченные и термически обработанные при 750-850 град. Цельсия железомарганцевые конкреции. Термически обработанный сорбент приобретает магнитные свойства. Отработанный сорбент отделяют от раствора путем воздействия магнитным полем. Максимальная степень очистки раствора достигается при использовании сорбента, измельченного до крупности 0,1-3,0 мм и обработанного термически не менее 0,5 часа. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к способам очистки растворов с радиоактивным и токсичным загрязнением с помощью сорбентов и может быть использовано в процессе обработки жидких радиоактивных отходов и при очистке сточных промышленных вод.

Известные способы очистки загрязненных растворов, как правило, включают поглощение (сорбцию) радионуклидов, тяжелых металлов и (или) других токсических веществ (далее используется общий термин ТВ токсические вещества) и удаление отработанных сорбентов с их последующей изоляцией. В качестве сорбентов в известных способах традиционно используют целлюлозу, углеродные сорбенты, двуокись марганца и глины, а также их модификации или комбинированные составы, включающие, например, целлюлозу, уголь и глину либо другую комбинацию сорбентов.

Однако известные сорбенты не обладают рядом свойств, необходимых для эффективной обработки растворов, загрязненных ТВ. Так, отработанные сорбенты на основе целлюлозы и углей не могут быть подвергнуты термообработке с целью остеклования ТВ и их дальнейшего захоронения, а глины имеют недостаточную сорбционную емкость. Двуокись марганца используют в небольших количествах лишь для модификации сорбентов, что требует достаточно сложной и трудоемкой технологии. Кроме того, для ряда практических применений необходимо иметь магнитоуправляемые сорбенты.

Сравнительно новым направлением в разработке способов обработки растворов с ТВ является применение цеолитов и океанических железомарганцевых конкреций (ЖМК). Использование ЖМК-сорбентов и цеолитов позволяет осуществлять высокотемпературную обработку отработанных сорбентов в процессе остеклования с их последующей эффективной изоляцией (захоронением). Однако цеолиты имеют недостаточную сорбционную емкость для эффективной обработки ТВ и требуют модификации солями металлов. ЖМК-сорбенты позволяют повысить сорбционную емкость по отношению к радионуклидам и тяжелым металлам, однако при традиционной технологии применения они не являются магнитными [1,2] Известный способ [2] очистки растворов от ТВ, принятый за прототип, включает поглощение ТВ сорбентами на основе ЖМК и последующее удаление отработанных сорбентов.

Однако способ-прототип, как и другие известные способы, не позволяет эффективно реализовать потенциально необходимые комплексные свойства сорбентов, включающие как высокую сорбционную способность в отношении ТВ (включая радионуклиды), так и достаточно высокую магнитную восприимчивость.

Сущность изобретения заключается в создании способа очистки растворов от ТВ, обеспечивающего совокупность эффективного поглощения ТВ сорбентом и возможность удаления отработанного сорбента магнитным полем с последующей термообработкой при остекловании.

Изобретение и его преимущества основаны на экспериментально установленных свойствах ЖМК, заключающихся в том, что при термообработке в определенном диапазоне температур ЖМК, обладая максимальной сорбционной емкостью, приобретают ярко выраженные магнитные свойства, что позволяет использовать их в качестве магнитоуправляемых высокоэффективных сорбентов.

Основной технический результат изобретения реализация при способе очистки растворов с ТВ совокупности высокой сорбционной способности сорбента с возможностью его магнитного управления и, как следствие, повышение степени очистки от загрязнения ТВ. При этом отработанные сорбенты могут быть остеклованы для последующей изоляции (захоронения) без разрушения и десорбций.

Технический результат достигается за счет того, что в способе очистки растворов, содержащих радиоактивные и токсичные загрязнения, включающем поглощение сорбентами на основе ЖМК и последующее удаление отработанных сорбентов, в качестве сорбента используют измельченные и термически обработанные при температуре 750-850oC ЖМК, а удаление отработанного ЖМК-сорбента производят путем воздействия магнитным полем. При этом исходные ЖМК измельчают до крупности 0,1 3,0 мм, а термообработку ведут в течение не менее 0,5 часа.

Для приготовления сорбентов использовали ЖМК, химический состав которых приведен в таблице 1.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В качестве сорбента использовали ЖМК первой пробы (табл. 1), измельченные до крупности 0,1 3,0 мм и прокаленные при температуре 800oC в течение интервала времени 5 300 минут. Выход магнитной фракции с удельной магнитной восприимчивостью более 5010-8 м3/кг, а также сорбционная емкость магнитной и немагнитной фракций приведены в табл. 2.

Полученный магнитный сорбент применяли для обработки растворов, загрязненных радионуклидами и(или) тяжелыми металлами.

Примеры 2-4. В качестве сорбентов использовали ЖМК 2-й, 3-й и 4-й проб (табл.1), приготовленные по технологии примера 1.

Характеристики сорбентов и степень очистки растворов от ТВ по примерам 1-4 в сравнении с прототипом приведены в табл.3.

Примеры 5-8. Сорбенты по примерам 1-4 и сорбент-прототип помещали в технологический раствор, содержащий естественные радионуклиды. После завершения сорбции сорбенты извлекали из раствора магнитным полем. Извлечение сорбентов магнитным полем составило соответственно пример 5 92% пример 6 - 94% пример 7 96% пример 8 97% прототип 4% Примеры 9-12. Отработанные сорбенты по примерам 5-8 подвергались десорбции морской водой и 1 М раствором соляной кислоты. Значения десорбции радионуклидов из сорбентов представлены в табл.4.

Пример 13. Отработанные сорбенты по примерам 5-8 подвергали термообработке при 1200oС в течение 4 часов. Сорбенты сплавлялись (спекались) по всему объему при отсутствии десорбции, при этом удельная магнитная восприимчивость сплавленной массы составляла 150 - 32010-8 м3/кг.

Таким образом, как следует из таблиц 2-4, предложенный способ очистки растворов, содержащих ТВ, позволяет реализовать совокупность высокой сорбционной емкости сорбента с возможностью его магнитного управления. При этом удельная магнитная восприимчивость предложенных ЖМК-сорбентов в среднем в три раза (табл.3) выше соответствующих значений прототипа, сорбционная емкость в кислых средах выше, а десорбция отработанных ЖМК-сорбентов практически отсутствует, что позволяет достичь значительного технического результата при обработке жидких радиоактивных отходов и очистке сточных промышленных вод. ТТТ1 ТТТ2

Формула изобретения

1. Способ очистки растворов, содержащих радиоактивные и токсичные загрязнения, включающий поглощение загрязнений сорбентами на основе железомарганцевых конкреций и последующее удаление отработанных сорбентов, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют измельченные и термически обработанные при 750-850oС железомарганцевые конкреции, а удаление отработанного сорбента производят путем воздействия магнитным полем.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходные железомарганцевые конкреции измельчают до крупности 0,1-3,0 мм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку железомарганцевых конкреций ведут в течение не менее 0,5 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сорбции, в частности, к сорбентам для извлечения радионуклидов из объектов в зоне радиоактивного заражения (почва, донные отложения и др.) Известен сорбент для извлечения радионуклидов, содержащий синтетический цеолит /1/

Изобретение относится к области очистки почвы и воды, в том числе и находящейся в отстойниках, и может быть использовано при ликвидации последствий аварий, связанных с попаданием в почву и воду тяжелых металлов и радионуклидов

Изобретение относится к способу получения нерастворимого гидролизующегося таннина, который может адсорбировать следы тяжелых металлов, включая актиниды, такие как уран, торий, трансурановые элементы, и т.п

Изобретение относится к экологии, конкретно к экологии атомной энергетики, и может быть использовано для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов

Изобретение относится к кремнийсодерджащему адсорбенту, состоящему из природных минералов с рыхлой структурой и развитой поверхностью, который может использоваться для уменьшения степени загрязнения радиоактивными изотопами и токсичными тяжелыми металлами, а также к фармацевтической композиции, содержащей такой адсорбент в качестве активного компонента

Изобретение относится к области захоронения радиоактивных веществ, а именно к способам и средствам создания изолирующих радионуклиды барьеров

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к атомной экологии и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО), образующихся при эксплуатации различных ядерно-энергетических установок (ЯЭУ) на транспортных средствах (атомных ледоколах, подводных лодках, плавучих АЭС)

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к атомной экологии и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО), образующихся при эксплуатации различных ядерно-энергетических установок (ЯЭУ) на транспортных средствах (атомных ледоколах, подводных лодках, плавучих АЭС)

Изобретение относится к производству сорбентов для извлечения различных форм радиоиода и радиоцезия из парогазовой фазы и может быть использовано для предотвращения выброса этих радионуклидов в окружающую среду при эксплуатационных режимах работы атомных электростанций, при авариях на АЭС, а также в технологических процессах переработки ядерного горючего

Изобретение относится к неорганическому композиционному сферогранулированному ионообменнику (сорбенту) на основе неорганического носителя - гидроксида циркония и гексацианоферрата переходных металлов, а также к способу его получения

Изобретение относится к дезактивации технологических вод методом сорбции, а именно к очистке вод от радионуклидов цезия с использованием ферроцианидсодержащих сорбентов
Изобретение относится к способу адсорбции с применением таннина

Изобретение относится к сорбционным способам и устройствам для очистки растворов, преимущественно низкоактивных жидких радиоактивных отходов (ЖРО), от долгоживущих изотопов стронция и цезия, и может быть использовано для очистки как засоленных, так и малозасоленных растворов

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к атомной экологии, и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО), образующихся при эксплуатации различных атомно-энергетических установок
Наверх