СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАВШИХ ФИЛЬТРОВ НА ОСНОВЕ ТКАНИ ПЕТРЯНОВА Российский патент 2013 года по МПК G21F9/28 B01D41/04 

Изобретение относится к области переработки отходов радиохимической промышленности, и, в частности, к способам утилизации фильтрующих материалов.

Основными областями применения фильтров на основе ткани Петрянова (ФП) являются: очистка газов от твердых высоко дисперсных аэрозольных частиц в режиме накопления сухого осадка; очистка технологических и промышленных вентиляционных газовых выбросов, содержащих аэрозоли; улавливание малых масс дорогостоящих веществ на вытяжных системах; окончательная очистка воздуха и других газов, используемых в технологических процессах и т.п.В частности, такие фильтры используются на радиохимических заводах и в исследовательских радиохимических лабораториях для очистки вентиляционных выбросов камер, боксов, вытяжных шкафов от твердых аэрозольных частиц, содержащих, в частности, делящиеся материалы.

Фильтрующий слой материала марки ФПП гидрофобен; стоек к концентрированным кислотам и щелочам, спиртам, предельным углеводородам;

растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах, кетонах; набухает в пластификаторах; не выделяет в окружающую среду токсичных веществ; при непосредственном контакте не оказывают влияния на организм человека; невзрывоопасен; не самовозгорается.

За счет сил Ван-дер-Вальса практически невозможно осуществить регенерацию запыленных материалов ФП, поэтому их утилизируют захоронением (http://www.mtksorbent.ru/Categorl id/I 5/Default.htm). Учитывая низкую поверхностную плотность и, следовательно, большие объемы данных фильтрующих материалов, такой способ утилизации является неэкономичным. Кроме того, в ходе эксплуатации на предприятиях радиохимической промышленности аэрозольные фильтры могут накапливать значительные количества делящихся материалов, которые должны быть возвращены в производство либо захоронены в компактной форме. Учитывая возможность пылевых выбросов, присутствие радиоактивных элементов в фильтрующем материале будет препятствовать разборке фильтров при их предполагаемой переработке.

Утилизация таких фильтров должна основываться на простых операциях с минимальным количеством отходов. Независимо от способа последующей утилизации, процесс должен удовлетворять ряду требований, из которых основные - это беспылевое отделение твердых компонентов от материала фильтра с возможностью их последующего использования или захоронения.

Известен, например, способ переработки и захоронения фильтров на основе ткани Петрянова по патенту RU 2174260, G21F, 2001. Сущность способа заключается в обработке фильтра парами растворителя в сборке, отделении образовавшейся липкой массы от конструкционных материалов, повторной обработке парами растворителя образовавшегося продукта для уменьшения его объема, сушке и консервации в контейнере полученного материала. Указанному способу присущ ряд существенных недостатков, в частности:

- отсутствует разделение накопленных твердых компонентов от материала фильтра;

- использование паров органических растворителей (как правило, не являющихся пожаро-взрывобезопасными и токсичными) непосредственно в производственных помещениях;

- отсутствие технологических решений по отделению «липкой» массы от конструкционных материалов фильтра, в том числе марлевой оболочки фильтрующей ткани;

- при повторной обработке парами растворителя не исключен выход радиоактивных загрязнений из образующегося материала;

- в ряде случаев накопленный на фильтрах материал не может быть захоронен таким способом по требованиям радиационной безопасности или из-за ценности отдельных компонентов.

Предлагаемым изобретением решаются следующие задачи: беспылевое отделение фильтрующего материала от корпуса фильтра, отделение твердого осадка от полученного раствора; далее возможно отделение материала фильтра от растворителя и последующий рецикл растворителя с его возвратом в голову процесса.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе фильтрующий материал, содержащий мелкодисперсный аэрозоль, растворяют в подходящем органическом растворителе (например, бутилцеллозольв, хлористый метилен, ксилолы, этилацетат и т.д.) и отделяют твердый осадок аэрозоля тем или иным способом (например, седиментацией, фильтрованием, центрифугированием и т.п.) от полученного раствора. Затем раствор обрабатывают осадителем материала фильтра. В качестве осадителя используют жидкости, неограниченно смешивающиеся с растворителем и не растворяющие фильтрующий материал (например, воду, спирты, насыщенные углеводороды). В результате такой обработки, материал фильтра выделяется в отдельную твердую форму и отделяется от маточного раствора тем или иным способом, а исходный растворитель регенерируется вакуумной возгонкой с целью его возвращения в голову процесса. Твердый осадок аэрозоля может быть возвращен на дальнейшую переработку или передан на захоронение, а компактный осадок полимерного материала фильтра перерабатывается или подвергается захоронению в зависимости от поставленных задач. Данный цикл переработки может быть прерван после отделения твердого осадка, а полученный раствор фильтрующего материала в основном растворителе переработан отдельно.

Предлагаемое техническое решение решает задачу беспылевой разборки фильтров, поскольку пылящие материалы удаляются из фильтра вместе с раствором до его разборки. Кроме того, предлагаемое техническое решение решает задачу многократного уменьшения объема и упрощения переработки подлежащих захоронению отходов за счет разделения материала фильтра и накопленных на нем твердых частиц. При необходимости отделенные от материала фильтра компоненты могут быть возвращены в производство. Предлагаемое техническое решение основано на простых технологических операциях и позволяет организовать рецикл растворителей, сводя к минимуму технологические отходы.

Способ осуществляется следующим образом. Фильтрующий материал помещается в растворитель вместе с корпусом фильтра, после чего корпус фильтра извлекается, а полученный раствор фильтруется. Осветленный раствор передается на утилизацию или регенерацию, а твердый осадок компонентов аэрозоля отправляют на переработку или захоронение в зависимости от поставленных задач.

Пример 1. Фильтрующий материал ФПП 15-1,5 объемом 500 см³ и весом 32 г, содержащий аэрозольную окись урана, растворили в 500 мл бутилцеллозольва (БЦ) при периодическом перемешивании и при температуре 25°С. Осадок твердого аэрозоля (окись урана) был отфильтрован. В полученный осветленный раствор при постоянном перемешивании вводили воду при соотношении органическая фаза:вода (O:В)=1:0,75. Осадок полимерного материала, полученный в процессе добавления воды, был отфильтрован, а полученный раствор БЦ в воде был направлен на регенерацию. Осадок полимерного материала был высушен при температуре 80°С. Объем полученного полимерного материала после сушки уменьшился в 5 раз по сравнению с его исходным объемом и составил 100 см³, а вес составил 31 г.

Пример 2. Фильтрующий материал ФПП 15-1,5 растворили в БЦ до предельной концентрации 70 г/л при периодическом перемешивании и при температуре 60°С. В полученный раствор при постоянном перемешивании вводили воду до соотношения О:В=1:0,75. Осадок, полученный в процессе добавления воды, был отфильтрован, а полученный осветленный раствор БЦ в воде был проанализирован на количество в нем БЦ и воды и затем передан на дальнейшую регенерацию. Состав раствора: 60% БЦ и 40% воды.

Пример 3. Фильтрующий материал ФПП 15-1,5 растворили в БЦ до концентрации 1 г/л при периодическом перемешивании и при температуре 20°С. В полученный раствор при постоянном перемешивании вводили воду до соотношения O:В=1:1. Осадок, полученный в процессе осаждения, был отфильтрован, а полученный осветленный раствор БЦ в воде был проанализирован на количество в нем БЦ и воды и затем передан на дальнейшую регенерацию. Состав раствора: 50% БЦ и 50% воды.

Пример 4. Фильтрующий материал ФПП 15-1,5 растворили в о-ксилоле до концентрации 70 г/л при периодическом перемешивании и при температуре 20°С. Осадок целевого компонента (Al₂O₃) был отфильтрован. В полученный осветленный раствор при постоянном перемешивании вводили воду до соотношения O:В=1:1. Осадок полимерного материала был отфильтрован, а полученный раствор о-ксилола направлен на регенерацию.

Пример 5. Фильтрующий материал ФПП 15-1,5 растворили в этилацетате до концентрации до 100 г/л при периодическом перемешивании и при температуре 20°С. Осадок целевого компонента (окись урана) был отфильтрован. В полученный раствор при постоянном перемешивании вводили воду до соотношения O:В=1:0.75. Осадок полимерного материала был отфильтрован, а раствор этилацетата направлен на регенерацию.

Пример 6. Фильтрующий материал ФПП 15-1,5 растворили в хлористом метилене до концентрации до 100 г/л при периодическом перемешивании и при температуре 20°С. Осадок целевого компонента (окись урана) был отфильтрован, а полученный осветленный раствор этилацетата направлен на регенерацию.

Пример 6. Отличается от примера 1 тем, что была проведена перегонка системы растворитель-осадитель. Перегонку проводили при давлении 26 мм рт.ст. При температуре 37°С была отогнана часть имеющейся жидкости. После окончания перегонки, разделенные жидкости были проанализированы на наличие в них воды и БЦ. Вода после перегонки содержала в себе от 15 до 20% БЦ. БЦ после перегонки был 100%.

Во всех приведенных примерах объем полимерного материала после его отделения от раствора и сушки уменьшался в 5-6 раз по сравнению с его исходным объемом.

Изобретение относится к области переработки отходов радиохимической промышленности и, в частности, к способам утилизации фильтрующих материалов. Способ переработки отработавших фильтров на основе ткани Петрянова включает их контактирование с органической жидкостью, растворяющей материал фильтра, отделение твердых частиц аэрозолей, накопившихся на фильтре, от образовавшегося раствора ткани Петрянова, осаждение материала фильтра с последующим его отделением от раствора и регенерацию растворителя. В качестве накопленных твердых аэрозолей фильтр содержит вещества, возвращаемые в промышленный оборот. В качестве органических жидкостей, растворяющих материал фильтра, предпочтительно используют бутилцеллозольв, хлористый метилен, ксилолы. В качестве осадителя материала фильтра применяют жидкости, неограниченно смешивающиеся с растворителем и не растворяющие фильтрующий материал, предпочтительно используют воду, спирты, насыщенные углеводороды. Регенерацию растворителя осуществляют перегонкой при пониженном давлении. Технический результат: обеспечение беспылевой разборки фильтров, многократное уменьшение объема отходов, подлежащих захоронению. 4 з.п. ф-лы, 6 пр.

1. Способ переработки отработавших фильтров на основе ткани Петрянова, включающий их контактирование с органической жидкостью, растворяющей материал фильтра, отделение твердых частиц аэрозолей, накопившихся на фильтре, от образовавшегося раствора ткани Петрянова, осаждение материала фильтра с последующим его отделением от раствора и регенерацию растворителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве накопленных твердых аэрозолей фильтр содержит вещества, возвращаемые в промышленный оборот.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органических жидкостей, растворяющих материал фильтра, предпочтительно используют бутилцеллозольв, хлористый метилен, ксилолы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве осадителя материала фильтра применяют жидкости, неограниченно смешивающиеся с растворителем и не растворяющие фильтрующий материал, предпочтительно используют воду, спирты, насыщенные углеводороды.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенерацию растворителя осуществляют перегонкой при пониженном давлении.