Способ обработки почвы, зараженной остатками токсичных веществ в виде соединений мышьяка

Изобретение относится к технологиям обеззараживания почв, содержащих остатки токсичных веществ, в частности в виде соединений мышьяка. Почву нагревают СВЧ-энергией до температуры 300-350°С в течение 3-5 минут на глубину 30-35 см при площади обрабатываемой поверхности 100 см × 50 см. Частота микроволнового излучения при этом равна 915 МГц. Изобретение позволяет нагревать почву СВЧ-полями до температуры возгонки соединений мышьяка без выемки почвы.

 

Изобретение относится к технологиям обеззараживания почв, содержащих остатки токсичных веществ в виде соединений мышьяка.

Известен химический способ удаления мышьяка из грунта [1], состоящий в контактировании загрязненного грунта с водным раствором карбоната в течение времени, необходимого для выщелачивания мышьяка в водный раствор, выделении мышьяка из водного раствора, возврате грунта в среду. Недостатком такого способа является выемка грунта, необходимость пылеподавления, специальная обработка (дегазация) средств транспортировки и обслуживающего его персонала.

Перспективными считаются методы экстракции и фиксирование зараженного грунта с использованием цемента или асфальта. Однако для реализации экстракции требуется дорогостоящее оборудование, а в случае иммобилизации не исключается вероятность эмиссии мышьяка в окружающую среду за счет физического старения фиксирующего материала. Следует отметить также, что экстракция связана с выемкой грунта.

Способом, позволяющим фиксировать соединения мышьяка непосредственно в почве, является остекловывание [2]. К молибденовым электродам, установленным в почве, подводится электроэнергия. За счет протекания тока на требуемом участке почвы развивается температура 2000°С. Органические примеси мигрируют к поверхности, где улавливаются системами очистки. Неорганические примеси фиксируются в расплаве. Этот процесс требует больших энергозатрат, что приводит к его высокой себестоимости. Остеклованная почва мало привлекательна с точки зрения экологии.

Известен способ обработки почвы сверхвысокочастотной энергией с целью уничтожения в ней семян сорных растений, а также насекомых вредителей и их личинок [3]. Этим способом нельзя нагреть почву на глубину 30-35 см до температуры возгонки соединений мышьяка, так как применяемое микроволновое излучение с частотой 2450 МГц полностью затухает на глубине 10-15 см и действие его основано на разности диэлектрических проницаемостей почвы, с одной стороны, семян и насекомых - с другой.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ разложения мышьякорганических соединений с использованием микроволновой печи [4]. Реализуется экспрессный метод полного разложения различных мышьякорганических соединений в биологических системах.

Основными недостатками прототипа являются:

1. Необходимость выемки почвы и транспортировки к месту обработки (печи), необходимость систем загрузки в печь и обратного извлечения.

2. Большой объем камеры, в котором невозможно получить равномерное распределение электромагнитного поля и, соответственно, равномерный нагрев загружаемой массы почвы.

3. Необходимость перемешивания почвы в печи (камере).

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в нагреве почвы СВЧ-полями до температуры возгонки соединений мышьяка без выемки почвы.

В способе обработки почвы, зараженной остатками токсичных веществ в виде соединений мышьяка, путем нагрева почвы СВЧ-энергией отличие в том, что нагрев почвы производят до температуры 300-350°С в течении 3-5 минут на глубину 30-35 см при площади обрабатываемой поверхности 100 см × 50 см, частота микроволнового излучения при этом равна 915 МГц.

Влажная почва имеет большую мнимую составляющую диэлектрической проницаемости. После высыхания почвы эта составляющая значительно уменьшается, но никогда не становится равной нулю, так что всегда имеются ненулевые потери и происходит поглощение СВЧ-энергии с выделением тепла.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. На передвигающемся устройстве монтируют СВЧ-генераторы и рупорные облучатели, передающие СВЧ-энергию в почву на частоте 915 МГц при малом уровне отражений от поверхности почвы, поэтому облучение проводят под углом 60-80°. Разработаны и опробованы рупорные антенны и металлические сетки в виде цепочек с целью локализации СВЧ-излучения на обрабатываемой поверхности почвы. Уровень плотности потока СВЧ-энергии, излучаемой за пределы установленной площади почвы, проверялся по методике, утвержденной Минздравом СССР №2666-83 от 16.02.83 г., и составлял не более 10 мкВт/см2. По ходу движения устройства, на котором смонтированы СВЧ-генераторы и источники питания, расположен бункер-накопитель для улавливания и осаждения паров соединений мышьяка. С целью защиты персонала от излучения предусматривается возможность дистанционного управления устройством.

Проверка описываемого способа в лабораторных условиях проводилась с использованием эффекта мышьякового «зеркала». С этой целью в кварцевую трубку диаметром 25 мм и длиной 80 мм помещалась почва, зараженная соединениями мышьяка, после чего трубка герметично закрывалась. Объем, занимаемый почвой, составляет 40 см3. Трубка располагалась перед открытым концом волновода перпендикулярно его широкой стенке. Образец почвы находился напротив излучателя. В качестве СВЧ-генератора использовался магнетрон мощностью 3 кВт, работающий на частоте 915 МГц. Верхний конец трубки охлаждался воздухом. После включения магнетрона на 5-8 минут в верхнем конце трубки на поверхности стекла образуется налет соединений мышьяка, свидетельствующий о прохождении процесса возгонки. Химический состав налета исследовался известными способами [5].

Источники информации

1. Патент США 5290528, МКИ С01G 28/00.

2. Российский химический журнал, 1994 г., т.38, №2, с.39-42.

3. Математическая модель СВЧ-нагрева почвы с учетом испарения влаги. Рудобашта С.П. и др. Журнал «Электронная обработка материалов». 1991 г., №3, с.60.

4. Appl. Organometal chem. 1992, 6, №2, p.161.

5. Некрасов Б.В. «Курс общей химии», Госхимиздат, Москва, 1962 г.

Способ обработки почв, зараженных остатками токсичных веществ в виде соединений мышьяка путем нагрева почвы СВЧ-энергией, отличающийся тем, что нагрев почвы производят до температуры 300-350°С в течение 3-5 мин на глубину 30-35 см при площади обрабатываемой поверхности 100 см × 50 см, частота микроволнового излучения при этом равна 915 МГц.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области переработки радиоактивных отходов. .

Изобретение относится к области переработки радиоактивных отходов методом сжигания. .

Изобретение относится к области переработки высокоактивных отходов. .

Изобретение относится к области обращения с твердыми горючими отходами. .

Изобретение относится к области переработки твердых радиоактивных отходов методом сжигания. .

Изобретение относится к области удаления радиоактивных отходов в процессах регенерации отработавшего ядерного топлива. .

Изобретение относится к области утилизации изделий и отходов производства изделий из композиционных материалов на основе органопластиков и углепластиков и может быть использовано для утилизации элементов ракет (корпусов и сопел РДТТ, отсеков), изделий, завершивших свой жизненный цикл, а также твердых бытовых и промышленных отходов.

Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности к технологии переработки высокоактивных отходов облученного графита, образующихся при выводе из эксплуатации водографитовых реакторов.

Изобретение относится к области переработки радиоактивных ионообменных смол путем их термохимической переработки с получением продукта, пригодного для долгосрочного хранения.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки твердых радиоактивных отходов. .

Изобретение относится к ядерной технике, а более конкретно к способу обработки беспламенным горением радиоактивных углеродсодержащих отходов, например аварийного облученного реакторного графита, загрязненного просыпями облученного ядерного топлива, а также других углеродсодержащих радиоактивных отходов АЭС

Изобретение относится к области переработки радиоактивных отходов

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к способу обработки беспламенным горением радиоактивных углеродосодержащих веществ, на первом этапе которого беспламенное сжигание радиоактивных углеродосодержащих отходов производят в расплаве карбонатов щелочных металлов в присутствии оксида свинца при температуре в диапазоне 750-900°С с образованием над поверхностью расплава вторичных газов, загрязненных радионуклидами цезия и др

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано при обезвреживании радиоактивных отходов, а именно выработавших свой ресурс радиоактивных масел и твердых радиоактивных отходов органического происхождения, относящихся к классу сжигаемых целлюлозных материалов

Изобретение относится к области кондиционирования органических радиоактивных отходов (дерево, бумага, ветошь, резиновые перчатки, полиэтиленовая пленка и т.д.)

Изобретение относится к способу дезактивации графита, для удаления трития, углерода-14 и хлора-36. Способ включает нагрев печи обжига до температуры 800-2000°С, введение в печь обжига графита, загрязнённого радионуклидами, введение в печь обжига инертного газа, введение в печь обжига восстанавливающего газа и удаление переведенных в газовую фазу радионуклидов из печи обжига, при этом количество вводимого восстанавливающего газа находится в диапазоне от 2 до 20 % от общего количества вводимого в печь обжига газа. Изобретение обеспечивает эффективную дезактивацию графита, без газификации основной массы графита, и позволяет удалять практически весь углерод-14. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к экологии и охране окружающей среды, а более конкретно к способам переработки беспламенным горением углеродсодержащих отходов, в частности облученного реакторного графита, а также других углеродсодержащих радиоактивных отходов АЭС. В способе переработки радиоактивных углеродсодержащих отходов путем беспламенного горения в расплаве карбонатов щелочных металлов в присутствии окислителя, в качестве окислителя используют оксид меди двухвалентной в виде порошка формулы CuO, вводимый в расплав в количестве 5-50% от массы расплава, причем в качестве карбонатов щелочных металлов используют бинарную систему из карбонатов натрия и калия, а переработку осуществляют при температуре от 800 до 1000°C, при этом образующуюся при обработке отходов графита восстановленную нанодисперсную медь используют для получения оксида меди путем ее окисления кислородом воздуха для применения в процессе переработки графита. Изобретение позволяет упростить управление при проведении процесса беспламенного горения с исключением возможности выноса радиоактивных веществ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх