Способ сорбционной очистки низкоактивных жидких отходов от радиоактивного стронция

 

Изобретение относится к разделу химической технологии очистки растворов от радиоактивных элементов. Сущность изобретения: проводят сорбционную очистку низкоактивных жидких отходов от стронция-90 на сульфокатионите КУ-2 в Ni²⁺-форме. Катионит в Ni²⁺-форме получают в процессе сорбционной очистки от никеля промывных вод гальванического производства. Преимуществами способа являются: увеличение рабочего цикла колонны с сульфокатионитом КУ-2 в Ni²⁺-форме в 1,5 раза, совершенствование технологического процесса за счет использования никельсодержащего сорбента. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к разделу химической технологии, конкретно к способам сорбционной очистки растворов от радиоактивного стронция.

Радиоактивный стронций-90 является наиболее опасным из осколочных радиоактивных элементов, так как прочно удерживается в организме, концентрируясь в костях, и имеет большой период полураспада, равный 29 годам.

Известен способ извлечения радиоактивного стронция из загрязненных вод методом сорбции на катионите нальците HCR в натриевой форме /Ионообменная технология. Сб. под ред. Ф.Находа и Дж.Шуберта. Металлургиздат, 1959. - с. 480/. Недостатком этого способа является небольшая динамическая емкость по стронцию. После пропускания 534 мл/см³ нальцита (или 534 колоночных объемов) содержание стронция-90 превышало допустимое в воде, равное 4,0•10^-10 Ku/л (нормы радиационной безопасности, НРБ-76/87, М. - Энергоатомиздат, 1988. - с. 38-39). В исходном растворе было 8,0•10^-8 Ku/л стронция-90 и 85 мг/л жесткости, пересчитанной на карбонат кальция.

Известен способ извлечения продуктов деления на катионите нальците HCR, когда половина катионита находилась в Fe³⁺-форме, а другая половина в H⁺-форме. /Ионообменная технология. Сб. под ред. Ф.Находа и Дж.Шуберта. Металлургиздат, 1959. - с. 484/. Однако ни стронций-90, ни цезий-137 железной формой ионита не сорбируются при pH 2,5; при pH 7,0 результаты неустойчивы, так как, вероятно, железо (III) при ионном обмене образует гидроокись, которая может отрицательно влиять на процесс ионного обмена.

Наиболее близким по достигаемому эффекту является способ очистки раствора от стронция-89 через катионит IR-120 в Н⁺-форме /Ионообменная технология. Сб. под ред. Ф.Находа и Дж.Шуберта. Металлургиздат, 1959. - c. 480. Прототип/. Сравнительные опыты показали, что катионит в H⁺-форме выгодно отличается от катионита в Na⁺ и Ca²⁺-формах: при одинаковом объеме пропущенного раствора, равного 82 колоночным объемам, коэффициент очистки для H⁺-формы был выше примерно в 30 раз при содержании в фильтратах стронция 1,8•10^-9 Ku/л для H⁺-катионита и 5,5•10^-8 Ku/л для Na⁺ и Ca²⁺-катионитов. Недостатком данного способа является невысокая обменная емкость, что приводит к увеличению количества регенерационных циклов и, следовательно, накоплению жидких радиоактивных регенератов.

Задача изобретения: увеличение ресурса ионообменника и степени очистки раствора.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе сорбционной очистки низкоактивных жидких отходов от стронция-90, включающем обмен ионов на катионите, сорбцию проводят на сульфокатионите, например, КУ-2 в Ni²⁺-форме. Катионит в Ni²⁺-форме получают в процессе сорбционной очистки от никеля промывных вод гальванического производства.

Пример.

В две стеклянные колонки загружают по 10 мл катионита КУ-2 в набухшем состоянии в Ni²⁺ и H⁺-формах. Через каждую колонку пропускают со скоростью 20-30 мин колоночный объем при температуре 20-25^oC загрязненный радионуклидами раствор следующего состава: содержание радионуклидов в Ки/л - Sr(89+90) - 1,6•10^-8; Y-90 - 1,7•10^-8; Cs-137 - 1,5•10^-9; Zr-95 + Nb-95 - 2,2•10^-10; Ru (103+106) - 6,8•10^-10; Ce - 144 - < 2•10^-10; общая β-активность - 2,4•10^-8; солесодержание 0,2 г/л; жесткость - 1,5 мг-экв/л, pH 8-9.

Основную долю суммарной β-активности составляет Sr(89+90) или практически долгоживущий изотоп Sr-90.

Степень очистки раствора определяли по содержанию Sr-90 в фильтратах. Раствор пропускали до проскока стронция в фильтрат. Результаты экспериментов приведены в таблице.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа заключаются в увеличении, по сравнению с прототипом, рабочего цикла колонны с сульфакатионитом КУ-2 в Ni²⁺-форме примерно в 1,5 раза. Содержание стронция в фильтратах менее ПДК_B.

В процессе обмена ионов происходит постепенный переход ионов никеля в фильтрат; содержание никеля в фильтрате зависит от химического состава исходного раствора. В зависимости от использования очищенных жидких низкоактивных отходов нормы на содержание в них никеля могут меняться в широких пределах.

Формула изобретения

1. Способ сорбционной очистки низкоактивных жидких отходов от радиоактивного стронция, включающий обмен ионов на катионите, отличающийся тем, что сорбцию проводят на сульфокатионите, например, КУ-2 в Ni²⁺ - форме.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что катионит в Ni²⁺ - форме получают в процессе сорбционной очистки от никеля промывных вод гальванического производства.

РИСУНКИ

Рисунок 1