Моющее средство для снятия загрязнений радиоактивными и токсичными металлами

 

Изобретение предназначено для дезактивации тканевых материалов, в том числе белья и спецодежды. Моющее средство содержит поверхностно-активные вещества (ПАВ), триполифосфат натрия (ТПФ), нитрилотриметилфосфонат натрия (НТФ натрия), электролит и воду. Соотношение компонентов составляет, мас.%: ПАВ 10-15, ТПФ 40-65; НТФ натрия 1-3, электролит и вода - остальное. Преимущественно в качестве электролита используют сульфат натрия. Моющее средство обеспечивает высокий коэффициент дезактивации. 1 з.п.ф., 3 табл. 2 ил.

Изобретение относится к дезактивации и касается моющих средств для стирки тканевых материалов, в том числе белья и спецодежды, загрязненных радиоактивными и токсичными металлами.

Известен эффективный способ дезактивации одежды с использованием при стирке последовательно соды, марганцевокислого калия, щавелевой кислоты в сочетании с поверхностно-активными веществами (ПАВ), триполифосфатом натрия (ТПФ) и синтетическими моющими средствами (СМС), всего 12 операций [1, 2]. Этим способом удается удалить радиоактивные загрязнения до уровня фона. Недостатком этого способа является значительное снижение прочности ткани из-за применения высокоагрессивных средств, коррозия оборудования, а главное, большие энергозатраты и расход воды и, как следствие, огромные объемы низкоактивных сточных вод, подлежащих очистке.

Известно также средство для снятия загрязнений радиоактивными и токсичными металлами с различных поверхностей, в том числе тканевых материалов, состоящее из основы СМС, включающей 20-30% ПАВ, 30-40% ТПФ, 0,5-3% жидкого стекла, 0,5-1,5% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), натрий сернокислый и воду до 100%, и дополнительно - смеси солей полиаминокарбоновых (ПАК) (3-10%) и полиаминофосфоновых кислот 1-5% [3] . Однако, как показали исследования, это дезактивирующее средство недостаточно эффективно при стирке загрязненных радиоактивными металлами тканевых материалов: для него коэффициент дезактивации (КД), определяемый как отношение уровней радиоактивного загрязнения образцов до и после дезактивации, невелик даже для смеси радионуклидов, содержащей легко выводимый цезий-137, и существенно снижается к четвертому циклу загрязнения-дезактивации. В то же время среди основных требований к эффективности дезактивирующих моющих средств одним из наиболее важных является отсутствие разрушающего действия моющего средства на поверхность ткани и, как следствие этого, предотвращение повторной сорбции радиоактивного загрязнения на поверхности ткани [4]. Именно поэтому стабильность КД в течение трех последующих циклов загрязнения-дезактивации определена как обязательный показатель эффективности дезактивации [5].

В изобретении предлагается новое моющее средство для снятия загрязнений радиоактивными и токсичными металлами с тканевых материалов, в том числе белья и спецодежды, содержащее ПАВ, ТПФ, нитрилотриметилфосфонат натрия (НТФ натрия), электролит и воду в следующем соотношении, мас.%: ПАВ 10-15; ТПФ 40 - 65; ТПФ 40 - 65; НТФ натрия 1 - 3; электролит и вода до 100.

В табл.1-3 приведены результаты исследования эффективности дезактивации серии образцов предлагаемого нового состава (1-7), образцов, содержащих все основные компоненты СМС (8-11), образца сравнения, содержащего только ПАВ, ТПФ, сульфат натрия 13, а также препарата "Магнит" (образец 12), производимого промышленностью в соответствии с патентом [3] по ТУ 9144-001-17734746-93. Образцы 1-11 и 13 готовили методом сухого смешения. В качестве ПАВ использовали ионогенные ПАВ, к которым относятся алкилбензолсульфонаты и алкилсульфонаты, и неионогенные ПАВ, к которым относятся полиоксиэтилированные синтетические спирты и моноэтаноламиды синтетических жирных кислот (СЖК). В качестве НТФ натрия - ди- и тринатриевые соли нитрилотриметилфосфоновой кислоты, в частности выпускаемые промышленностью корилат (ТУ 6-09-20-243-94) и дифонат (ТУ 6-09-20-235-93), производимые в соответствии с патентом [6].

Моющие растворы готовили путем растворения в воде образцов при 50±2^oС. Концентрация каждого образца в моющем растворе 1%.

Дезактивацию образцов тканей осуществляли по известной методике [8]. Режим обработки загрязненных образцов моющим раствором следующий (6 операций): - обработка моющим раствором при 40-50^oС 10 мин, - полоскание при 20^oС 5 мин, - обработка моющим раствором при 40-50^oС 10 мин, - двукратное полоскание при 20^oС по 5 мин, - сушка до полного высыхания.

В качестве материалов спецодежды использовали хлопчатобумажную костюмную ткань - молескин отбеленный.

Для загрязнения тканевых образцов использовали следующие растворы: - раствор хлорида цезия-137, содержащий 10^-3 моль/л хлорида калия, с объемной активностью (2,0±0,2)·10⁷ Бк/л, pH раствора 5,5-6,0, - раствор хлорида церия-144 + празеодима-144, содержащий 10^-3 моль/л хлорида калия с объемной активностью (2,0±0,5)·10⁷ Бк/л, pH раствора 5,5-6,0.

Растворы радиоактивных веществ наносили в центр образцов тканевого материала в количестве 0,15 мл. Образцы сушили при 22±2^oС от 18 до 20 ч.

Цикл загрязнения-дезактивации повторяли 4 раза.

Измерение уровней начальной и остаточной загрязненности образцов проводили на радиометрической установке, как описано в [5].

По результатам измерений рассчитывали коэффициент дезактивации КД, равный отношению уровней радиоактивного загрязнения до и после дезактивации.

Полученные данные приведены в табл. 1-3.

Как показывает табл. 1, новое предлагаемое моющее средство (образцы 1-4) отличает высокая дезактивирующая способность (очистка происходит до уровня фона) по отношению к загрязнениям смесью радионуклидов цезия-137 и церия-144: из-за невозможности давать большую нагрузку на прибор была определена лишь нижняя граница КД > 300. Эта величина намного превосходит КД препарата "Магнит", приведенный в патенте [3], и КД образца сравнения (13), а также КД тех искусственных смесей (образцы 10 и 11), которые содержали обычную основу СМС, включая жидкое стекло и КМЦ.

Дальнейшее сопоставление эффективности дезактивации проводилось на основе сравнения КД по отношению к загрязнениям стандартным раствором радионуклидов ¹⁴⁴Се + ¹⁴⁴Рr.

Как показывает табл. 1 (образцы 1-7) и фиг. 1, добавление НТФ натрия в количестве 0,5-3% к образцу 13 сравнения повышает коэффициент дезактивации с 25,3 до 42,0, однако дальнейшего роста КД с увеличением содержания НТФ натрия не наблюдается.

Существенную роль в повышении эффективности дезактивации играет повышение содержания ТПФ (табл. 1 образцы 1-5 и фиг. 2). Однако повышать содержание ТПФ выше 65% нецелесообразно по экономическим соображениям. При содержании ТПФ ниже 40% КД быстро падает, что определяет нижнюю границу пределов содержания ТПФ в предлагаемом моющем средстве.

Важным компонентом любого дезактивирующего моющего средства являются ПАВ. В табл. 2 приведены результаты исследования различных типов ПАВ на дезактивирующую способность предлагаемого моющего средства, cодержащего НТФ натрия и повышенное количество ТПФ. В качестве примера алкилбензолсульфонатов был использован сульфонол, алкилсульфонатов - волгонат, полиоксиэтилированных синтетических спиртов - синтанол, полиоксиэтилированных моноэтаноламидов СЖК - синтамид.

Из табл. 2 видно, что в присутствии НТФ натрия составы, содержащие различные ПАВ в количестве 5 - 20%, дают близкие по величине коэффициенты дезактивации (примеры III и VIII), причем значительно более высокие, чем составы, взятые для сравнения без НТФ натрия (примеры I и II). При этом удается снизить обший расход ПАВ с 20 - 25% (примеры I и II) до 10-15% (примеры IV и VIII) при сохранении высокого коэффициента дезактивации. Повышение содержания ПАВ в предлагаемом моющем средстве выше 15% нецелесообразно, так как не приводит к повышению дезактивирующей способности (примеры III и IV). При содержании ПАВ ниже 10% уменьшается моющая способность средства, что нежелательно.

Добавка к предлагаемому средству таких компонентов стандартной основы СМС как жидкое стекло и КМЦ значительно снижает дезактивирующую способность (табл. 1, образцы 8-11). Даже для образца 8, содержащего жидкое стекло, сравнительно высокий КД после 1 цикла загрязнения - дезактивации (29,5) падает к четвертому циклу до 11,9 (см. табл. 3).

Увеличение в составах, содержащих жидкое стекло и КМЦ, содержания ТПФ до 60-65% (табл. 1, образцы 9, 10) не приводит к росту эффективности.

В качестве электролита в предлагаемом моющем средстве использован сульфат натрия, однако это не исключает возможности использования в качестве электролита других нейтральных солей, обычно применяемых в СМС.

Для выяснения влияния состава моющего средства на дезактивирующую способность его по отношению к многократно загрязняемым тканям были определены коэффициенты дезактивации нескольких образцов из числа представленных в табл. 1 после каждого из четырех последовательных циклов загрязнения-дезактивации.

Как видно из табл. 3, КД предлагаемого моющего средства (образцы 1, 3, 4, 6) показывают стабильность в трех последних циклах и достаточно высокий КД после четвертого цикла (КД > 20). В то же время КД образца сравнения и препарата "Магния" быстро снижаются в трех последующих циклах и после четвертого показывают уже неприемлемые величины: КД для образца 13 сравнения 12,8, КД для "Магнита" (12) 8,5.

Проверка дезактивирующей способности предлагаемого моющего средства при различных температурах показала, что коэффициенты дезактивации при 80-90^o несколько выше, чем при температуре основного исследования (40-50^o), что позволяет применять это моющее средство при различных температурных режимах стирки.

В соответствии с общепринятой методикой определения моющей способности показано, что таковая для предлагаемого моющего средства (образцы 1-4,6) составляет 100%.

Таким образом, новое моющее средство по эффективности дезактивации значительно превосходит образец "Магнит"; дает стабильные высокие результаты по дезактивации в течение четырех циклов загрязнения - дезактивации, может быть использовано при различных температурных режимах стирки от 40 до 90^oС, обладает моющей способностью 100%. Указанные свойства предлагаемого моющего средства позволяют при использовании его для снятия загрязнений радиоактивными и токсичными металлами с белья и спецодежды значительно сократить энергозатраты и расход воды, а также объемы сточных вод, подлежащих очистке.

Источники информации 1. Санитарные правила для промышленных и городских спецпрачечных по дезактивации спецодежды и других средств индивидуальной защиты, N 5163-89. - М.: Минздрав, 1969, с. 40-41.

2. Зимон А.Д., Пикалов В.К. Дезактивация. - М., 1994, с. 296-298.

3. Патент РФ N 2035074, кл. G 21 F 9/34, 1993.

4. Городинский С.М., Гольдштейн Д.С. Дезактивация полимерных материалов. - М.: Энергоиздат, 1981, с. 31.

5. ГОСТ 27708-88. Материалы и покрытия полимерные защитные дезактивируемые. Метод определения дезактивируемости. - М.: Госкомстандарт, 1988, с. 6.

6. Патент РФ N 2056428, кл. С 07 F 9/38, 1993.

Формула изобретения

1. Моющее средство для снятия загрязнений радиоактивными и токсичными металлами с тканевых материалов, в том числе белья и спецодежды, отличающееся тем, что содержит поверхностно-активные вещества (ПАВ), триполифосфат натрия (ТПФ), нитрилотриметилфосфанат натрия (НТФ натрия), электролит и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ПАВ - 10 - 15
ТПФ - 40 - 65
НТФ натрия - 1 - 3
Электролит и вода - До 100
2. Средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве электролита использован сульфат натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5