СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ ОТ РАДИОНУКЛИДОВ Российский патент 1995 года по МПК G21F9/12 

Изобретение относится к экологии, конкретно к экологии атомной энергетики, и может быть использовано для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов.

Известны ионообменные методы очистки сбросных растворов атомной промышленности от радионуклидов с помощью органических сорбентов сульфокатионитов и анионитов. Недостатком данных способов является их низкая эффективность по отношению к одним из наиболее опасных радионуклидов цезия (134+137) и стронция 90. Так, при солесодержании 0,5-1 г/л очистка растворов от этих радионуклидов достигается только для 40-60 относительных объемов (объем раствора, равный объему сорбента к. о.), что делает ионообменные методы практически непригодными для очистки минерализованных растворов [1]
Известно использование природных и синтетических неорганических сорбентов для очистки различных по солесодержанию растворов от радионуклидов [2] Недостатком этого способа является значительное ухудшение сорбционно-селективных свойств неорганических цеолитных сорбентов при изменении солевого состава и рН растворов, что приводит к резкому снижению показателей очистки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки растворов от радионуклидов, включающий их пропускание через сорбент, представляющий собой цеолит типа "А" или гидроксид четырехвалентного металла [3] По данному способу растворы от радионуклидов очищают путем их пропускания через цеолиты марки ЦМП, ЦФБ или гидроксиды титана или марганца. Недостатком данного способа является относительно низкие показатели очистки. Так, с коэффициентом очистки (К_оч), равным 100, очищается не более 700 колоночных объемов (к.о. объемов раствора, равных объему сорбента) исходного раствора.

Задачей изобретения является повышение объема и степени очистки растворов от радионуклидов.

Задача решается настоящим способом очистки растворов от радионуклидов, включающим их пропускание сначала через ферроцианидный сорбент марки НЖА, Селекс-ЦФН, МЖА или Селекс-ЦФМ (ТУ 95 2385-92), а затем через цеолит типа "А" или гидроксид четырехвалентного металла, в качестве которого используют гидроксид циркония, титана или марганца, дополнительно содержащий инертное связующее.

Отличительным признаком способа является то, что перед пропусканием растворов через цеолит типа "А" или гидроксид четырехвалентного металла их пропускают через ферроцианидный сорбент марки НЖА, Селекс-ЦФН, МЖА или Селекс- ЦФМ.

Другое отличие способа заключается в том, что в качестве гидроксида используют гидроксид циркония титана или марганца.

Еще одним отличием способа является то, что гидроксид четырехвалентного металла дополнительно содержит инертное связующее.

Указанные отличия обеспечивают одновременное повышение степени очистки и объема очищенного от радионуклидов раствора.

При этом было обнаружено, что если при пропускании одного и того же раствора, содержащего радионуклиды цезия и стронция на уровне 10^-5-10^-7Ku/л, через цеолит типа "А" достигается очистка с коэффициентом (К_оч.) ≥10² около 600 к.о. по отношению к стронцию и около 1000 к.о. по отношению к цезию, то предварительное пропускание раствора через сорбенты НЖА, или МЖА, Cелекс-ЦФН, Селекс-ЦФМ позволяет довести объем очищенного раствора (без снижения К_оч.) до 2,5-4 тыс. к.о. т.е. увеличить его по отношению к стронцию в 5-8 раз. Обратная последовательность пропускания такого не дает.

Эффективность описываемого способа иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Проводят очистку жидких радиоактивных отходов (ЖРО) следующего состава, Сухой остаток, г/л 2,0-2,7 Солесодержание, г/л 1,5-3,0 Жесткость, мг/л 50-75 Cl^-, мг/л 280-580 С₂О₄^-, мг/л до 40 ПАВ, мг/л до 7,0 Трилон Б, мг/л до 24 рН 7,8-9,0 Σβ, Ku/л (4,5-39) х 10^-6 Cs (134+137), Ku/л (3,3-26) х 10^-6 Sr-90, Ku/л 1-1,2 х 10^-6
Очистку ведут в динамическом режиме пропускания ЖРО со скоростью 8-10 к. о. /ч. В колонку объемом 10 мл загружают различные сорбенты в определенной последовательности по:
Схеме 1 сверху 5 мл НЖС снизу 5 мл цеолита типа А марки ЦФБ с параметром решетки d 12,27
Схеме 2 сверху 5 мл МЖА снизу 5 мл ЦФБ
Схеме 3 сверху 3,0 мл НЖА снизу 6 мл цеолита типа А марки ЦМП (d 12,30 )
Схеме 4 сверху 6 мл Селекс-ЦМФ снизу 3 мл ЦФБ
Схеме 5 сверху 5 мл ЦФБ снизу 5 мл Селекс-ЦФН
Схеме 6 сверху 5 мл НЖА снизу 5 мл гидроксида титана (IУ)
Схеме 7 сверху 5 мл НЖА снизу 5 мл сорбента ИСМОС (ИСМОС гранулированный сорбент, представляющий собой композицию из 80% кристаллического диоксида марганца и 20% ацетилцеллюлозы инертного связующего)
Схеме 8 сверху 5 мл МЖС снизу 5 мл гидроксида циркония (IУ)
Схеме 9 в колонку загружено 10 мл ЦМП (по известному способу)
Результаты приведены в табл.1.

П р и м е р 2. Проводят очистку вод спецпрачечной на двух колонках, заполненных по 0,5 м³ сорбента НЖА и ЦМП; скорость фильтрации 3 м³/ч:
Химический состав ЖРО, г/л:
сухой остаток 0,6;
ПАВ 0,025;
карбонат натрия 0,5;
щавелевая кислота 0,1;
рН 9,7
Радионуклидный состав (А х 10^-9 Ku/л): Cs-137 30; Cs-134 0,6; Cs-90 2; остальные радионуклиды в пределах норм НРБ 76/87.

Результаты очистки 10 м³ ЖРО представлены в табл.2 в единицах ПДК. Общий объем переработанных отходов составил 40 м³.

Как видно из приведенного примера, проведение процесса очистки ЖРО по предлагаемому способу позволяет в 2,5-4 раза увеличить объем очищенных растворов и в 8-20 раз степень их очистки от радионуклидов цезия и стронция.

Одновременное достижение двух важных показателей очистки позволяет рассматривать данный сорбционно-селективный метод очистки как эффективный способ утилизации в наиболее компактном виде долгоживующих радионуклидов цезия и стронция.

Использование: очистка жидких радиоактивных отходов от радионуклидов. Сущность изобретения: раствор, содержащий радионуклиды, пропускают последовательно через два сорбента. Первый сорбент представляет собой промышленный ферроцианидный сорбет на неорганическом носителе марки НЖА или Селекс-ЦФК, или МЖА, или Селекс- ЦФМ. Второй сорбент представляет собой цеолит типа "а" или гидроксид четырехвалентного металла, в качестве которого используют гидроксид циркония, титана или марганца, при этом гидроксид четырехвалентного металла может дополнительно содержать инертные связующие. По способу достигаются высокая степень очистки раствора от радионуклидов CS и SR при высоких значениях объемов пропущенного через сорбент раствора. 2 з. п. ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ ОТ РАДИОНУКЛИДОВ, включающий их пропускание через сорбент, представляющий собой цеолит типа А или гидроксид четырехвалентного металла, отличающийся тем, что растворы предварительно пропускают через ферроцианидный сорбент марки НЖА Селекс-ЦФН, МЖА или Селекс-ЦФМ. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гидроксида четырехвалентного металла используют гидроксид титана, циркония или марганца. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроксид четырехвалентного металла дополнительно содержит инертное связующее.