СРЕДСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ РАДИОАКТИВНЫМИ И ТОКСИЧНЫМИ МЕТАЛЛАМИ Российский патент 1995 года по МПК G21F9/34 

Изобретение относится к дезактивации и непосредственно касается средств технических моющих (СТМ) для отмывки прочнофиксированных загрязнений радиоактивными и токсичными металлами.

Известно применение водных растворов карбоновых кислот для снятия радиоактивных загрязнений с твердых поверхностей. Так, например, в известном способе для дезактивации металлических поверхностей были применены водные растворы таких органических кислот, как щавелевая, лимонная, нитрилотриуксусная, оксиэтилендиаминотриуксусная, причем две первые кислоты выделены как предпочтительные при дезактивации поверхностей.

Их основным недостатком является ограниченная область применения из-за невысокой комплексообразующей способ- ности в нейтральных и щелочных средах, причем эффективны растворы щавелевой и лимонной кислот при повышенных температурах (60-100^оС) обработки поверхности загрязненной радиоактивным кобальтом.

Изобретение рассмотрено на примерах применения только оксалатного и цитратного растворов и нет возможности оценить применение других комплексообразующих реагентов. Следует отметить и высокую коррозионную активность оксалатных и цитратных растворов, что приводит к образованию вторичных отложений оксалата (цитрата) железа и таким образом к снижению дезактивирующей способности.

Известно также применение в качестве дезактивирующих средств смесей щавелевой кислоты и щелочи с этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА) либо оксиэтилидендифосфоновой кислотой (ОЭДФ) при молярном соотношении щелочи и ЭДТА или ОЭДФ, равном 7-15:1 и рН 7-9.

Недостаток этого состава состоит в его нестабильной эффективности при отмывке различных металлических поверхностей. Он достаточно эффективен при отмывке поверхности из углеродистой стали, а при отмывке поверхности из нержавеющей стали эффективность падает на порядок. К тому же применение этого средства рекомендовано проводить при повышенных температурах (60-90^оС), что в реальных условиях не всегда выполнимо.

В качестве дезактивирующих средств применяются и многокомпонентные составы, содержащие наряду с комплексонами и другие компоненты синтетических моющих средств (СМС), именуемые в дальнейшем "основа" средства.

В качестве прототипа предлагаемого нового средства выбран известный состав в виде раствора, содержащего 1 мас. Na-соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (Трилон Б) и 1 мас. поверхностно-активных веществ (ПАВ) (сульфонола). Данные свидетельствуют об ограниченной сфере применения этого состава как по отношению к радионуклидам, так и по отношению к различным поверхностям, т.е. известные составы не являются универсальными дезактивирующими средствами. Другим их недостатком является неудобство их применения необходимо взвешивать, растворять перед применением различные компоненты. Этот состав обладает высоким пенообразованием, поскольку не содержит компонентов СМС, уменьшающих пенообразование и удаление пены требует большого количества промывных вод, таким образом образуется большое количество радиоактивных отходов.

Поскольку необходимые сведения об эффективности этого состава в источнике не приводятся, были проведены дополнительные лабораторные испытания дезактивирующего состава, полученного на основе штатного дезактивирующего препарата СФ-3, содержащего сульфонол и полифосфаты, к которому для корректности эксперимента добавляли Трилон Б в различной концентрации (см. фиг. 1).

Средство для снятия загрязнений радиоактивными и токсичными металлами, включающее полиаминокарбоновые кислоты или их соли, ПАВ, неорганические полифосфаты, содержит 3-10 мас. полиаминокарбоксилата или его щелочных солей и дополнительно 1-5 мас. органического полиаминофосфоната или его солей на 85-96 мас. основы СМС.

Новый состав отличается от известного содержанием дополнительного компонента полиаминофосфоната или его солей при определенном весовом соотношении карбокси- и аминофосфонатсодержащих реагентов.

Применение полиаминофосфоновых кислот и их солей в качестве дезактивирующих средств в известных публикациях не описано.

Полиаминокарбоксилат (ПАК) или его соли входят в состав дезактивирующего средства в количестве не менее 3 мас. от общей массы состава, так как при меньших количествах ПАК наблюдается резкое уменьшение эффективности дезактивации, увеличение концентрации более 10% не приводит к значительному росту дезактивирующей способности (см. фиг. 2).

В качестве полиаминокарбоксилата могут использоваться нитрилотриуксусная, этилендиаминтетрауксусная, диэтилентриаминпентауксусная и их более высокомолекулярные аналоги, а также их смеси, в том числе продукт карбоксиалкилирования полиэтиленполиамина.

В качестве органических полиаминофосфонатов в состав могут входить следующие соединения нитрилотриме- тилфосфоновая кислота (НТФ), этилендиаминтетраметилфосфоновая кислота (ЭДТФ), диэтилентриаминпентаметиленфосфоновая кислота (ДТПФ), другие более высокомолекулярные их аналоги и их смеси, в том числе продукты фосфорилирования полиэтиленполиамина.

Выбор диапазона концентраций аминофосфонатсодержащего компонента от 1 до 10% объясняется тем, что при меньших концентрациях падает эффективность дезактивации (см. фиг. 3), а при концентрациях более 10% возможно образование осадков нерастворимых полиядерных комплексов с металлами, что ограничивает возможность их нанесения с помощью штатных средств дезактивации.

Наибольшей эффективностью дезактивации обладают составы, содержащие композицию из карбокси- и аминофос- фонатсодержащих комплексонов (см. фиг. 3), причем оптимальным является следующее их содержание: 1-5% полиаминофосфонового комплексона, 3-10% полиами- нокарбоксилсодержащего комплексона.

Для сравнения дезактивирующих свойств известного и нового состава были проведены лабораторные испытания дезактивирующей способности 1% растворов СФ-3 с добавкой Трилона Б, состава с различной концентрацией ПАК и предлагаемого средства с одновременным содержанием полиаминокарбоксилата и аминофосфонатсодержащего реагента (см. фиг. 1-3).

Для моделирования сложного изотопного состава загрязнений в лабораторных условиях была выбрана смесь изотопов цезия-137 и церия-144+празеодима-144. В этом случае цезий является наиболее легко удаляемым элементом, а остальные имитируют элементы переходных групп с переменной валентностью. 1%-ный дезактивирующий раствор приготавливался из порошкообразного СТМ растворением в воде.

Как видно из фиг. 1-3 эти составы наиболее эффективны для отмывки металлических и тканевых поверхностей, т.е. там, где наибольшую роль играют процессы комплексообразования, а в случае пластика эффективность дезактивации ниже, так как в основном загрязнения фиксируются в микротрещинах, куда дезактивирующий раствор проникает с трудом и процессы комплексообразования не играют большой роли.

Соотношение аминофосфонат- и карбоксилсодержащего компонента в композиции может варьироваться в этих пределах в зависимости от радионуклидного состава загрязнений для связывания щелочных и щелочно-земельных металлов необходимо увеличивать концентрацию полиаминофоcфоната, в то время как тяжелые элементы связываются полиаминокарбоновыми кислотами с большей эффективностью.

Таким образом, выбор диапазона концентраций композиции из карбокси- и аминофосфонатсодержащих кислот (или их солей) объясняется тем, что именно в этих пределах обеспечивается наибольшая универсальность и эффективность дезактивации при сохранении остальных потребительских качеств растворимости, моющих свойств, заданного грансостава, влажности, насыпного веса и т.д.

В состав технического моющего средства кроме композиции из карбокси- и фосфонатсодержащих кислот и их солей входят известные компоненты синтетических моющих средств, рассматриваемые как "основа" средства. К таким общеизвестным компонентам относятся ПАВ различной природы; полифосфаты, например триполифосфат ТПФ; жидкое стекло; карбоксиметилцеллюлоза КМЦ; электролиты и т. д. которые могут входить в состав в различных вариантах, например таких как в рецептуре "Лотос".

Изобретение иллюстрируется следующим примером рецептуры СТМ представленной в таблице.

Новый состав СТМ (шифр "Гранула", коммерческое название "МАГНИТ", пример 1), содержащий композицию из полиаминокарбоновых и полиаминофосфоновых кислот или их солей, позволяет очистить поверхность (металлическую, пластиковую, тканевую) в широком диапазоне температур (4-100^оС) от радиоактивных загрязнений целого спектра радионуклидов, обладает большей эффективностью и универсальностью дезактивации по сравнению с известным препаратом СФ-3 (фиг. 1-3). К тому же он имеет улучшенные моющие качества за счет увеличения комплексообразующей способности и более сильного связывания ионов жесткости и тяжелых металлов. СТМ "МАГНИТ" эффективен для удаления вторичных радиоактивных загрязнений в виде продуктов коррозии металлических поверхностей.

Следует отметить, что важным преимуществом нового состава является удобство применения, так как нет необходимости смешивать отдельные компоненты перед употреблением, значительно уменьшено пенообразование, это снижает количество радиоактивных и токсичных отходов и уменьшает нагрузку на окружающую среду. Новый состав эффективен при пониженных температурах в условиях Крайнего Севера.

Использование: дезактивация и дезактивирующие составы. Сущность изобретения: предлагается порошкообразное моющее средство, раствор которого служит для снятия загрязнений радиактивными и токсичными металлами с различных поверхностей. В его состав входят полиаминокарбоновые кислоты или их соли, поверхостно-активные вещества, неорганические полифосфаты и другие компоненты синтетических моющих средств, причем средство содержит 3 - 10 мас. % полиаминокарбоксилата или его щелочных солей и дополнительно 1 - 5 мас.% полиаминофосфата на 96 - 85% основы. 3 ил., 1 табл.

СРЕДСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ РАДИОАКТИВНЫМИ И ТОКСИЧНЫМИ МЕТАЛЛАМИ, включающее основу из синтетического моющего средства и полиаминокарбоновые кислоты или их соли, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит полиаминофосфоновые кислоты или их соли при следующем соотношении компонентов смеси, мас.

Полиаминокарбоновые кислоты или их соли 3 10
Полиаминофосфоновые кислоты или их соли 1 5
Синтетические моющие средства Остальное