Дезактивація стічних вод, що містять радіоізотопи цезію-137 і стронцію-90

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

УДК 66.065:621.039

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ДЕЗАКТИВАЦІЯ СТІЧНИХ ВОД, ЩО МІСТЯТЬ РАДІОІЗОТОПИ ЦЕЗІЮ-137 І СТРОНЦІЮ-90

Спеціальність 21.06.01 - Техногенна безпека держави

ТЕРЕЩЕНКО Оксана Миколаївна

Київ 2000

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” Міністерство освіти і науки України на кафедрі целюлозно-паперових виробництв та промислової екології,

Науковий керівник: кандидат хімічних наук, доцент

Гомеля Микола Дмитрович,

Національний технічний університет України “КПІ”,

кафедра технології целюлозно-паперових виробництв та промислової екології, завідувач кафедри

Офіційні опоненти: член-кореспондент НАН України, доктор хімічних наук, професор

Картель МиколаТимофійович,

інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, заступник директора по науковій частині доктор технічних наук,

старший науковий співробітник

Перевозніков Олег Миколайович,

науковий центр радіаційної медицини НАН України, керівник лабораторії лічильників випромінювання людини.

Провідна організація: Інститут біоколоїдної хімії НАН України, м. Київ

Захист відбудеться “20”_листопада 2000 року о 14.30 год. на засіданні спеціалізованої ради Д 26.002.05 в Національному технічному університеті України “КПІ” за адресою: 03056, прос. Перемоги 37, корп.21, ауд.212.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного університету України “КПІ”.

Автореферат розісланий 19 жовтня 2000 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.002.05,

кандидат технічних наук, професор В.Я. Круглицька

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

ізотоп атомний дезактивація поліамінофероціанідний

Актуальність роботи.

Сучасний період людської діяльності характеризується небувалим збільшенням виробничого використання природних ресурсів, частіше всього без урахування його впливу на довкілля. Науково-технічний прогрес озброїв людство могутніми засобами впливу на навколишнє середовище, якісно змінюючих ставлення людини до природи. Наслідком виробничої діяльності людини є виникнення в біосфері незворотніх процесів, які ведуть до екологічної кризи. На екологічній карті нашої країни нанесені великі території, які забруднені внаслідок однієї з найстрашніших екологічних катастроф сьогодення - аварії на Чорнобильській атомній електростанції (АЕС). Основний внесок у забруднення територій вносять стронцій-90 та цезій-137.

На Україні сьогодні виробляється близько 40% електроенергії на АЕС, де утворюється значні об'єми низькоактивних стоків, забруднених радіоізотопами (РАІ) ¹³⁷Cs i ⁹⁰Sr. Це створює додаткову загрозу забруднення навколишнього середовища. Розробка ефективних технологій дезактивації води є актуальною проблемою, вирішення якої дозволить знизити затрати на переробку радіоактивних відходів та підвищити ефективність захисту довкілля.

Метою роботи є вивчення процесів очистки води від ізотопів цезію-137 та стронцію-90, визначення ефективності існуючих та розробка нових методів дезактивації, створення високоефективних технологій очистки води від радіоактивних забруднень.

Для досягнення цієї мети були поставлені такі задачі:

1.Дослідити ефективність та модифікувати метод об'ємної коагуляції для більш повного видалення із водних розчинів ізотопів цезію-137 та стронцію-90.

2.Визначити ефективність природних мінеральних та органічних сорбентів як “накопичувачів” РАІ в процесах коагуляції, розробити заходи по підвищенню їх сорбційної ємності.

3.Визначити оптимальні умови очищення води від РАІ феритним методом.

4.Розробити метод модифікації катіоніту КУ-2-8 для підвищення його сорбційної ємності.

5.Створити новий, високоефективний метод дезактивації води з використанням поліамінофероціанідних комплексів.

6.Розробити технологію очистки стічних вод атомних електростанцій, які характеризуються високими концентраціями мінеральних, органічних та поверхнево-активних речовин (ПАР), наявністю радіонуклідів.

Об'єктом дослідження є процес техногенного забруднення навколишнього середовища держави радіоізотопами цезію-137 та стронцію-90 внаслідок накопичення низькоактивних стоків на промислових об'єктах.

Предметом дослідження є заходи та методи дезактивації радіоактивних модельних розчинів та стічних вод АЕС, що містять ізотопи цезію та стронцію.

Методи дослідження. Для визначення питомої активності радіоізотопів ¹³⁷Cs i ⁹⁰Sr у воді було застасовано метод сцинтиляційного детектування з використанням - і -радіометрів РУГ-91 і РУБ-91 “Адані”.

Визначення хімічного споживання кисню (ХСК) в стічних водах проводили по відомій методиці титриметричним методом з сіллю Мора в присутності індикатора фенілантранілової кислоти.

Для виявлення залишкових концентрацій іонів фероціаніду, ПАР, заліза (ІІІ) використовували фотоколориметричні методи аналізу.

Дослідження по вилученню радіоізотопів з води виконували за допомогою методів об'ємної коагуляції, сорбції, флотації та комбінованих методів.

Наукова новизна.

- Досліджено та проведено порівняльний аналіз ефективності різноманітних коагулянтів, речовин “накопичувачів”, реакції середовища на ступінь дезактивації води від радіонуклідів цезію та стронцію. Знайдено умови ефективної очистки води при використанні сульфату заліза (ІІ), встановлено, що кращими сорбентами радіонуклідів є фероціаніди заліза, отримані при рН 1-3.

- Вивчено процеси феритоутворення та визначено умови очистки води від радіонуклідів цезію та стронцію феритним методом.

- Визначено умови модифікації катіоніту КУ-2-8 солями заліза для підвищення ефективності дезактивації води в присутності хлориду натрію.

- Розроблено новий метод дезактивації цезій- та стронцій радіоактивних вод із застосуванням поліамонійно-фероціанідних комплексів.

Практичне значення.

Модифіковано відомі та розроблено нові методи очистки води від радіоізотопів ¹³⁷Cs та ⁹⁰Sr, які можуть знайти застосування в технологіях водопідготовки. Розроблені технології дезактивації стічних вод від радіоізотопів цезію-137 та стронцію-90, які дозволяють на 70 % зменшити об'єми рідких відходів АЕС, що переробляються методом дистиляції.

Апробація роботи та публікації.

Основні положення роботи доповідались на конференціях:

- міжнародній “СERECO'94. The 1st Hungarian-Ukrain Conference of Carpatian Euroregion Ecology”. Ужгород, 1994 р.

-“Переработка отходов и очистка сточных вод”. Мариуполь, 1996 г.

По темі дисертації опубліковано 11 друкованих робіт, в тому числі 4 наукові статті, 1 позитивне рішення на винахід, 6 тез конференцій.

Структура і обсяг роботи.

Дисертаційна робота викладена на 147 сторінках і вміщує вступ, огляд літератури, шість глав, перелік цитованої літератури, включає 19 малюнків, 29 таблиць і два додатки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і основні задачі досліджень.

У першому розділі на основі літературних даних охарактеризовано стан проблем очистки радіоактивних вод від ізотопів ¹³⁷Cs i ⁹⁰Sr, проведено аналіз і класіфікацію відомих способів очистки, показані їх переваги і недоліки.

Другий розділ включає опис обладнання, необхідного для проведення лабораторних досліджень, методик проведення експериментів та обробки результатів.

У третьому розділі представлені результати очистки стічних вод коагуляційним методом. Визначено ефективність алюмінієвих та залізних коагулянтів при видаленні з води радіоізотопів ¹³⁷Cs i ⁹⁰Sr. Показано, що ефективність процесу залежить від типу коагулянту та рН середовища (рис.1). Для Al₂(OH)₅Cl кращі результати отримано при

рН 7-9. В разі застосування заліза (ІІІ) найвища ефективність спостерігається при рН=4, що пояснюється утворенням поліядерних комплексів заліза, які сорбують РАІ ¹³⁷Cs i ⁹⁰Sr.

При застосуванні заліза (ІІ) поліядерні комплекси ефективно утворюються при рН9, що забезпечує високий ступінь дезактивації води в даному діапазоні рН.

Оскільки застосування звичайних методів коагуляції не забезпечувало необхідної якості очистки в нейтральних водних розчинах, для покращення процесу дезактивації води використовували поряд з коагулянтами речовини-“накопичувачі” радіоізотопів. В роботі були застосовані такі мінеральні колектори: вермікуліт, цеоліт, бентоніт, каолініт. При дозах, більших ніж 600мг/л, ступінь очистки складав для ¹³⁷Cs - 80-88%, а для ізотопів ⁹⁰Sr - 83-90% тощо. Недоліком цього методу є утворення великих об'ємів відходів, які необхідно утилізувати

Як природні органічні сорбенти використані гумати та залишки бурого вугілля (ЗБВ) після вилучення з них гуматів натрію.

При дезактивації Cs-радіоактивних вод використання гуматів було не ефективним. Ступінь очистки не перевищував 25%. У той же час, при очистці радіоактивних вод від ізотопів Sr-90, ефективність дезактивації складала 90%. Модифікування гумату натрію поліпшує його сорбційну здатність, що сприяє підвищенню ступеня очистки води від РАІ. Сульфування гуматів збільшує ступінь вилучення ізотопів ¹³⁷Cs до 72%, ізотопів ⁹⁰Sr - до 98%.

Сорбція іонів Cs⁺ i Sr²⁺ гуматами залежить від рН розчину (рис.2). Як видно із рис., ступінь очищення зменшується з ростом рН. Це пов'язано з підвищенням розчинності гуматів у лужному середовищі.

Ефективне очищення води забезпечує застосування ЗБВ.

Крім того, в процесах очистки води коагуляцією як накопичувачі РАІ застосували фероціаніди заліза. Ефективність процесу залежить від співвідношення та величини доз K₄[Fe(CN)₆] та FeCl₃ і зростає із підвищенням вихідної активності води. Даний метод ефективний при видаленні з води радіонуклідів ⁹⁰Sr (Z=98%).

Процес вилучення цезію фероціанідами чутливий до рН розчину. У діапазоні рН 1-3 цезій-137 поглинається повністю. При збільшенні значень рН середовища відбувається зменшення ступеню очистки. Високої ефективності процесу дезактивації Cs-радіоактивних розчинів досягнуто при використанні попередньо сформованих осадів (табл.1). Це пов'язано з тим, що осади берлінської блакиті формуються у концентрованому розчину FeCl₃ в кислому середовищі, що забезпечує його високу сорбційну ємність по РАІ.

Реакція середовища, в яке вноситься сформований комплекс, на ступінь очищення не впливає. Кращі результати отримані при використанні золю, період формування якого складав 5-168 годин.

В четвертому розділі представлені результати по дезактивації води феритним методом та катіонітом КУ-2-8, модифікованим солями заліза (ІІ) та (ІІІ).

Ефективність дезактивації розчинів від ізотопів стронцію та цезію феритним методом залежить від умов утворення розчинів магнетиту: рН, температури, співвідношення концентрацій дво- та тривалентного заліза. Кращими реагентами для отримання магнетиту є аміак та гідроксид натрію. Для утворення магнетиту з високими магнітними характеристиками загальна концентрація іонів заліза у розчині не повинна бути нижчою 0,8-1,0 г/л, оптимальне співвідношення [Fe²⁺]/[Fe³⁺]=0,5-1, температура вихідних розчинів- більше 45⁰ С.

Встановлено, що процес вилучення радіоізотопів ¹³⁷Cs i ⁹⁰Sr чутливий до рН розчинів (рис.3). Підвищення рН очищуваного розчину до 8-12 забезпечує збільшення вилучення радіоізотопів. При рН=12 максимальний ступінь очищення складав для ізотопів ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr становить 52 і 99,99 % відповідно.

Підвищення температури не впливає на ефективність вилучення ізотопів цезію, у той же час, ступінь очищення води від ізотопів стронцію зростає з підвищенням температури розчинів.

Співвідношення концентрацій [Fe²⁺] i [Fe³⁺] суттєво не впливає на вилучення ізотопів ¹³⁷Cs. У випадку зі стронцієм оптимальним є співвідношення [Fe²⁺]/[Fe³⁺]=0,5-1, ефективність очистки у цьому випадку сягає 99,99%. При збільшенні співвідношення ступінь очистки знижується. Це пов'язано з тим, що при оптимальному співвідношенні ферит має максимальну магнітну сприйнятливість і правильну кристалічну структуру.

Результати досліджень показали, що ступінь дезактивації води зростає з ростом сумарної концентрації іонів заліза. При збільшенні дози з 1200 до 4800мг/л ступінь очистки цезій-радіоактивних розчинів зростає з 18 до 43%, для ізотопів ⁹⁰Sr при рН=9 ступінь вилучення збільшується з 45 до 90% при зростанні сумарної концентрації заліза з 100 до 2000 мг/л.

Процес поглинання радіоактивних ізотопів іонообмінними смолами є складним процесом і залежить, як від типу смоли, так і від природи та стану ізотопу в розчині. При цьому, ізотопи стронцію, на відміну від ізотопів цезію, менш чутливі до наявності у воді конкуруючих іонів, наприклад натрію та кальцію.

З метою підвищення ефективності очистки води від Cs-137 катіоніт КУ-2-8 модифікували розчинами сульфату заліза (ІІ) та хлориду заліза (ІІІ), що значно збільшило його обмінну місткість порівняно з Н⁺-формою (рис.4). Ємність до проскоку для модифікованого іоніту має значення 69,6 Бк/мл, повна сорбційна ємність - 104 Бк/мл. Для іоніту в Н⁺-формі ці показники складають відповідно 23,9 та 71,7 Бк/мл.

Модифікований 1%-м розчином хлориду заліза (ІІІ) іоніт (об'єми проб- 500 мл, іоніту - 10 мл; табл.2), забезпечує високу ступінь очистки від цезію-137 (81-90 %) при наявності в розчинах хлориду натрію в концентраціях 10 - 1000мг/л. Ефективність роботи іоніту залежить від умов його модифікації.

Підвищення активності іоніту при його модифікації розчинами заліза можна пояснити утворенням на іоніті поліядерних комплексів заліза, про що свідчить аномально велика ємність іоніту за іонами заліза в концентрованих розчинах, яка перевищує максимально можливу ємність при еквівалентному обміні більш ніж на два порядки.

Модифікований 1%-м розчином хлориду заліза (ІІІ) іоніт (об'єми проб- 500 мл, іоніту - 10 мл; табл.2), забезпечує високу ступінь очистки від цезію-137 (81-90 %) при наявності в розчинах хлориду натрію в концентраціях 10 - 1000мг/л. Ефективність роботи іоніту залежить від умов його модифікації. Підвищення активності іоніту при його модифікації розчинами заліза можна пояснити утворенням на іоніті поліядерних комплексів заліза, про що свідчить аномально велика ємність іоніту за іонами заліза в концентрованих розчинах, яка перевищує максимально можливу ємність при еквівалентному обміні більш ніж на два порядки.

У п'ятому розділі описано розроблений спосіб очистки радіоактивних стічних вод від радіоізотопів, в основу якого покладено використання комплексів полікатіонітів з фероціанідом калію. Суть методу полягає в утворенні в радіоактивному розчині нерозчинних поліамінофероціанідних комплексів, які ефективно сорбують РАІ. Утворений осад видаляли з води методами відстоювання, фільтрування, флотації та ультрафільтрації.

В роботі використано полікатіоніти: поліетіленімін (ПЕІ), ВПК-402, метацид, а також синтезований нами на основі аніліну і формальдегіду водорозчинний катіонний полімер АФ-1. Як піноутворювачі в процесах флотації використовували аніонні ПАР - некаль та сульфонол.

Дослідження показали, що при видаленні поліамінофероціанідних комплексів методом пневматичної флотації ефективність очистки залежить від часу формування комплексу в радіоактивному розчині та відношення концентрацій фероціаніду калію і полікатіоніту.

Оптимальний період формування комплексу 24 години, ефективні дози K₄[Fe(CN)₆] - 2-10мг/л, піноутворювача - 10-30 мг/л, полікатіоніту - 10-20 мг/л. Повного видалення РАІ ¹³⁷Cs i ⁹⁰Sr з води даним методом було досягнуто при доочищенні її фільтруванням та адсорбцією на активованому вугіллі. Необхідність в доочищенні відпадає при видаленні нерозчинних фероціанідних комплексів методом електрофлотації (табл. 3). Слід відмітити, що даний метод забезпечує утворення більш щільної радіоактивної піни в порівнянні з пневматичною флотацією (об'єм шламу не перевищує 0,1% від об'єму вихідного розчину).

Величина рН розчину має великий вплив на ефективність процесу електрофлотації. Всі використані нами флокулянти забезпечили високу ефективність очистки лише у нейтральному середовищі (рН=5,5-8). В більш широкому діапазоні рН працює метацид. При видаленні поліамінофероціанідних комплексів фільтруванням ступінь очистки не перевищує 60%, добавлення коагулянту підвищує ефективність очищення до 75%. Більш ефективним методом видалення комплексів була ультрафільтрація. При використанні полікатіоніту АФ-1 та метациду в процесі ультрафільтраційної дезактивації води вдалося досягти при всіх дозах реагентів практично повного очищення води. Дещо менша ефективність процесу досягнута при використанні полікатіоніту ВПК-402 (ступінь дезактивації 84-93 %, в залежності від дози реагентів), ще менш ефективним виявився ПЕІ. При збільшенні дози полікатіоніту ефективність очистки зменшується. Можливо це обумовлено тим, що поліетиленімін може блокувати фероціанід калію настільки сильно, що знижується ефективність захоплення останнім радіоізотопів цезію.

В цілому результати, отримані при застосуванні методу ультрафільтрації, показують, що цей метод при застосуванні полікатіонітів та K₄[Fe(CN)₆] забезпечує високий ступінь дезактивації води, поступаючись флотації лише за продуктивністю та переважаючи її простотою технології.

Результати дослідно-промислових випробувань дезактивації стічних вод пралень Південно-Української електростанції, хімічне споживання кисню (ХСК) яких становило 640 мгО₂/л, загальна -активність - 1,95^.10^-9 Ки/л, активність за ізотопами ¹³⁴Cs - 4,69^.10^-10Ки/л, ¹³⁷Cs - 7,35^. 10^-10 Ки/л, ⁶⁰Со - 1,56^.10^-9 Ки/л показали, що застосування поліамінофероціанідних комплексів дозволяє знизити ці показники до рівнів, нижче за встановлені санітарними правилами.

¹³⁷Cs - 7,35^. 10^-10 Ки/л, ⁶⁰Со - 1,56^.10^-9 Ки/л показали, що застосування поліамінофероціанідних комплексів дозволяє знизити ці показники до рівнів, нижче за встановлені санітарними правилами.

У шостому розділі на основі отриманих результатів описано розроблені нами дві технологічні схеми дезактивації води. Перша схема грунтується на використанні пневматичного флотатора, друга - електрофлотатора. Запропоновані технології забезпечують зниження активності води, що очищується, до 0 - 10 Бк/л, ХСК від 0 до 80 мгО₂/л, об'єм твердих відходів не перевищує 0,02-0,04 % від початкового об'єму розчину.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

1.Визначено умови ефективної дії алюмінієвих та залізних коагулянтів при дезактивації води, забрудненої радіоізотопами ¹³⁷Cs i ⁹⁰Sr.

Вперше показано, що сульфат заліза (ІІ) забезпечує високий ступінь дезактивації води при утворенні поліядерних комплексів заліза.

2.Модифіковано метод об'ємної коагуляції шляхом введення у воду природних та модифікованих сорбентів-“накопичувачів” РАІ.

Визначено оптимальні умови застосування сорбентів, показано, що максимальну ефективність забезпечують комплекси фероціанідів заліза при дозах 4-8мг/л, сформовані при рН 1-4.

3.Вперше застосовано феритний метод дезактивації цезій- та стронцій-радіоак-тивної води. Показано, що ефективність очистки зростає з підвищенням рН від 8 до 12, з ростом температури процесу формування магнетиту.

Визначено, що при співвідношеннях [Fe²⁺]/[Fe³⁺] від 0,5 до 1 забезпечується висока ефективність дезактивації стронцій-радіоактивної води. На дезактивацію цезій-радіоактивних розчинів дане співвідношення не впливає.

4.Встановлено, що при модифікації катіоніту КУ-2-8 солями заліза (ІІ) та (ІІІ) утворюються поліядерні комплекси, що сприяють підвищенню сорбційної ємності іоніту за ізотопами ¹³⁷Cs в 2-2,5 рази, забезпечують ефективну очистку води від ізотопів цезію та стронцію в присутності значних концентрацій NaCl.

5.Вперше показано, що полікатіоніти та фероціанід калію утворюють малорозчинні у воді комплекси, здатні ефективно сорбувати радіоізотопи ¹³⁷Cs i ⁹⁰Sr.

Визначено залежність ефективності очистки від співвідношення реагентів та методу видалення осаду з розчину.

6.Розроблено нові технології дезактивації води, забрудненої мінеральними, органічними домішками та ПАР, які забезпечують зниження її активності до 0-10 Бк/л по РАІ ¹³⁷Сs i ⁹⁰Sr, зниження ХСК до 0 мгО₂/л при сумарній дозі реагенту 20-100 мг/л.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНІ В ТАКИХ ПУБЛІКАЦІЯХ

Гомеля Н.Д., Радовенчик В.М., Терещенко О.Н. Исследование процессов утилизации железосодержащих растворов ферритным методом // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 1995. - № 4. - С. 61-64.

Радовенчик В.М., Терещенко О.Н., Прусс Л.Л. Извлечение изотопов ¹³⁷Cs из водных растворов ферритным методом // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 1998. - № 2. - С. 60-62.

Гомеля Н.Д., Терещенко О.Н. Повышение эффективности очистки воды от изотопов ¹³⁷Сs и ⁹⁰Sr // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 1998. - № 4. - С. 44-46.

Гомеля М.Д., Терещенко О.М. Використання комплексів катіонних полімерів з фероціанідом калію при очистці води від радіоізотопів цезію-137 методом пневматичної флотації // Перспективные направления развития экологии, экономики, энергетики : Сб. научн. ст. / ОЦНТЭИ - Одесса. - 1999. - С. 333-338.

Позитивне рішення про видачу патенту на винахід № 97062570 Україна, МКИ⁶ С 02 F 1/42, G 21 F 7/06. Спосіб очистки радіоактивних вод від ізотопів стронцію-90 і цезію-137 / М.Д. Гомеля, В.М. Радовенчик, О.М.Терещенко (Україна). - Заявл.3.06.97, дата прийняття рішення 14.09.99 р.

Шутько О.П., Гомеля М.Д., Терещенко О.М. Очистка води від радіоактивних забруднень // Тези міжнародної конференції по екології Карпатського регіону. - Ужгород. - 1994. - С.3.

Шутько А.П., Гомеля Н.Д., Терещенко О.Н. Очистка сточных вод от радиоизотопов ¹³⁷Cs и ⁹⁰ Sr сорбционными методами // Труды Междунар. конф. “Переработка отходов и очистка сточных вод”. - Мариуполь. - 1996. - С.51-52.

Шутько А.П., Гомеля Н. Д., Терещенко О.Н. Очистка сточных вод от изотопов ¹³⁷Cs и ⁹⁰ Sr методом пенной флотации // Труды Междунар. конф. “Переработка отходов и очистка сточных вод”. - Мариуполь. - 1996. - С.51.

Шутько А.П., Гомеля Н. Д., Терещенко О.Н. Очистка сточных вод от радиоизотопов ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr методом объемной коагуляции // Труды Междунар. конф. “Переработка отходов и очистка сточных вод”. - Мариуполь. - 1996. - С.53.

Радовенчик В.М., Терещенко О.Н., Прусс Л.Л. Извлечение изотопов цезия -137 из водных растворов ферритным методом // Труды Междунар. конф. “Переработка отходов и очистка сточных вод”. - Мариуполь. - 1996. - С.52.

Шабанов М.В., Терещенко О.Н. Утилизация зол, шлаков ТЭС // Труды Междунар. конф. “Переработка отходов и очистка сточных вод”. - Мариуполь. - 1996. - С.27.

АННОТАЦИЯ

Терещенко О.Н. Дезактивация сточных вод, содержащих радиоизотопы цезия-137 и стронция-90. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 21.06.01-Техногенная безопасность государства. Национальный технический университет Украины “КПИ”, г.Киев, 2000.

Представлены результаты дезактивации модельных растворов коагуляционным методом. Показано, что наиболее эффективным для этой цели оказался сульфат железа (ІІ) при оптимальных рН и времени формирования осадка.

Определены оптимальные условия коагуляционной очистки воды от изотопов цезия-137 и стронция-90 с использованием в качестве замутнителей модифицированных минеральных сорбентов, способных, благодаря двойному механизму действия, обеспечивать высокую степень дезактивации, ускоряя при этом процесс очистки.

Показано, что природные органические сорбенты и продукты их переработки, такие как гуматы натрия и остатки бурого угля (ОСБУ), содержащие карбоксильные и оксигруппы, образуют комплексы с катионами щелочных и щелочно-земельных металлов, что позволило использовать их в качестве коллекторов радиоизотопов. Разработаны рациональные приемы модифицирования гуматов натрия и ОСБУ для повышения их сорбционной способности и селективности по отношению к изотопам цезия и стронция.

Показана высокая эффективность очистки радиоактивных растворов ферроцианидами железа. Установлено, что степень очистки завист от соотношения и доз реагентов, а также времени старения осадка. На основании лабораторных исследований установлено, что ферроцианиды железа, наряду с ферроцианидами кобальта, меди и др., обеспечивают высокую степень очистки от радиоизотопов цезия и стронция.

Ферроцианиды железа легко удаляются из радиоактивных растворов простым фильтрованием. Было определено, что собционная способность ферроцианидов зависит от рН раствора. При рН=1ч3 цезий-137 поглощается практически полностью.

Показано, что перспективным методом дезактивации радиоактивных вод является метод, основанный на применении предварительно сформированных осадков берлинской лазури.

Изучены процессы ферритообразования. Определены условия получения осадка с максимальными магнитными характеристиками. Исследовано влияние соотношения щелочи и общей концентрации ионов железа, температуры исходных растворов на изменение магнитных характеристик, кажущегося объема получаемого осадка и степень очистки маточного раствора от ионов железа.

В лабораторных условиях изучен процесс очистки цезий- и стронций-радиоактивных растворов ферритным методом. Исследовано влияние различных реагентов-осадителей на эффективность удаления изотопов ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в процессах осаждения. Установлено, что степень дезактивации воды зависит от суммарной концентрации ионов железа, соотношения концентраций [Fe²⁺]/[Fe³⁺].

Разработан способ модификации катионита КУ-2-8 солями железа, обеспечивающий эффективную очистку цезий- и стронций-радиоактивных растворов в присутствии конкурирующих ионов натрия в значительных концентрациях.

Установлено, что поликатиониты и ферроцианид калия образуют в воде малорастворимые комплексы, способные эффективно сорбировать радиоизотопы цезия и стронция. Определены оптимальные соотношения реагентов и время образования комплекса.

Показана возможность удаления полиаминоферроцианидных комплексов методами фильтрования, отстаивания, флотации и электрофлотации, определена их эффективность. Установлено, что степень очистки воды методом электрофлотации зависит рН раствора.

На основе полученных результатов предложены технологические схемы дезактивации воды, основанные на применении полиаминоферроцианидных комплексов при использовании пневматического и электрофлотаторов.

Испытаны в опытно-промышленном масштабе технологические процессы дезактивации сточных вод прачечных Южно-Украинской АЭС, экологические показатели которых существенно превосходят традиционные.

Ключевые слова: дезактивация, радиоизотопы, цезий-137, стронций-90, флокулянты, очистка, ферриты, сорбенты, ионообменные смолы, сточные воды.

АНОТАЦІЯ

Терещенко О.М. Дезактивація стічних вод, що містять радіоізотопи цезію-137 і стронцію-90. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук із спеціальності 21.06.01-Техногенна безпека держави. Національний технічний університет України “КПІ”, м.Київ, 2000.

Захищається дисертаційна робота, основні результати якої містять результати досліджень, спрямованих на визначення ефективності та удосконалення методів дезактивації води від радіоізотопів ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr, які грунтуються на використанні коагулянтів, сорбентів, іонообмінних смол, флокулянтів.

На підставі проведених досліджень розроблено нові технології дезактивації низькоактивних стічних вод, забруднених радіоізотопами ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr, за допомогою фероціанідно-поліамонійних комплексів, які забезпечують зниження активності і ХСК до допустимих рівнів, багаторазове зменшення об'ємів радіоактивніх відходів.

Ключові слова: дезактивація, цезій, радіоізотопи, стронцій, флокулянти, очистка, фериты, сорбенти, іонообмінні смоли, стічні води.

ABSTRACT

Tereshchenko О.N. Decontamination of sewage, containing cesium-137 and strontium-90 radioisotopes.- The manuscript.

Dissertation for the academic degree of Candidate of Engineering Sciences in the specialty 21.06.01 “Technogenic safety of the state”. The National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, city of Kyiv, 2000.

The thesis comprises results of the research aimed at determination of efficiency and development of methods for decontamination of water containing ¹³⁷Cs and ⁹⁰Sr radioisotopes by means of application of coagulants, sorbents, ion-exchange resins, flocculants.

On the basis of the obtained results, there have been developed new technologies of decontamination of low-activity sewage, contaminated with ¹³⁷Cs and ⁹⁰Sr radioisotopes, by using ferro-cyanide-polyammonium complexes, ensuring decrease in activity and chemical oxygen demand down to allowable levels, multiple reduction in radioactive waste volume. The results of researches had been introduced into production.

Key words: coagulants, decontamination, sewage, cesium-137, strontium-90, radioactive isotopes, flocculent, sorbents, ferrite, ion-exchange.

Размещено на Allbest.ru

...