Способ очистки воды от радионуклидов
Способ относится к области сорбционной очистки воды, загрязненной радионуклидами, например радиоактивным цезием, и может быть использован в системах водоочистки водоочистных станций и в системах водоподготовки атомных электростанций (АЭС). Сущность изобретения заключается в том, что в способе очистки воды, включающем обработку воды кембрийской глиной, предварительно обожженной при 750-850oC, предложено кембрийскую глину обжигать в смеси с добавками доломита и фосфорсодержащих ингредиентов. Обжиг глины в смеси с добавками осуществляют с нагревом до 180-400oС и выдержкой при этой температуре не менее 1 ч с последующим быстрым нагревом до 750-850oC и последующей выдержкой при этой температуре в течение не менее 1 ч. Оптимальным является использование смеси кембрийской глины, доломита и фосфорсодержащего ингредиента в массовом соотношении 1:0,08-0,1:0,05-0,1. Использование изобретения позволяет повысить эффективность удаления радиоцезия, радиостронция. Коэффициент очистки - отношение исходной активности к активности очищенной воды - составляет по Cs 137 - 32 - 40, а по Sr 90 - 12,4 - 13,1. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.
Способ относится к области сорбционной очистки воды, загрязненной радионуклидами, например, радиоактивным цезием, и может быть использован в системах водоочистки водоочистных станций и в системах водоподготовки атомных электростанций (АЭС).
Известен способ [1], предусматривающий использование в качестве очищающего сорбента полуобогащенного доломита ("магномассы", обогащенной при 720 - 750oC). Данный сорбент загружают в корпус и пропускают через него радиационно-загрязненную воду, содержащую, например, Sr-90, Ru-106, Ce-144, Cs-137. Способ не обеспечивает высокоэффективную очистку от радионуклидов и катионов тяжелых металлов. Известен также способ [2] очистки воды от радионуклидов с использованием бентонитовых глин, предварительно термически обработанных при температуре 500 - 700oC, что обеспечивает потерю набухаемости бентонитов [1] . Недостатком данного способа является сравнительно низкая очистка воды от радионуклидов. Кроме того, бентонитовые (монтмориллонитовые) глины (ГОСТ 7032-75), служащие сырьем для производства сорбционных (отбеливающих) глинистых порошков, на порядок дороже обычных глин, а основные их месторождения расположены за рубежами европейской части России (Кавказ, Украина). Ближайшим аналогом является способ очистки воды с использованием кембрийской глины, предварительно обожженной при температуре 500 - 700oC [3]. Причем при температуре ниже 750oC глина сохраняет набухаемость, а при температуре выше 850oC теряет сорбционные свойства. Недостатком данного способа является сравнительно низкая очистка от радионуклидов, в частности, от радиоактивного цезия. Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности удаления радиоцезия при использовании доступного сырья. Сущность изобретения заключается в том, что в способе очистки воды, включающем обработку воды кембрийской глиной, предварительно обожженной при температуре 750 - 850oC, предложено кембрийскую глину обжигать в смеси с добавками доломита и фосфорсодержащих ингредиентов. Для оптимизации процесса предлагается проводить обжиг глины в смеси с добавками, с нагревом до 180 - 400oC и выдержкой при этой температуре не менее 1 часа с последующим быстрым нагревом до температуры 750 - 850oC и последующей выдержкой при этой температуре в течение не менее 1 часа. Оптимальным является использование смеси кембрийской глины, доломита и фосфорсодержащего ингредиента в массовом соотношении 1 : 0,08 - 0,1 : 0,05 - 0,1. Новым в предлагаемом способе очистки воды является то, что по сравнению с ближайшим аналогом в нем использована кембрийская глина совместно с доломитом и фосфорсодержащим агентом при выбранном соотношении, а также проведение ступенчатого обжига. По сравнению с известными способами очистки воды глиной обеспечивается возможность повышения удаления как радиоцезия, так и радиостронция, что не следует явным образом из уровня техники (сорбционная способность доломита (ТУ РСФСР-83-87) по стронцию в 3 раза ниже, чем у глины, а при обжиге свыше 750oC она еще сильнее снижается), т.е. соответствует критерию изобретательского уровня. Наибольший технический результат достигается при указанных в п. 3 формулы изобретения соотношениях между кембрийской глиной, доломитом и фосфорсодержащим ингредиентом. При использовании кембрийской глины с указанными добавками утрачиваются набухаемость и пластичность, сохраняются сорбционные свойства. Добавка доломита и фосфорсодержащих ингредиентов приводит к формированию при обжиге и последующем быстром охлаждении достаточной пористости внутри зерен, а на поверхности - ультрадисперсных частиц обожженной глины. Указанная совокупность признаков обеспечивает формирование пористости при сушке из-за газовыделения при разложении карбоната и появлению в составе обожженного глинистого материала катионов магния и кальция, которые переходят в воду вместо тяжелых металлов и радионуклидов, сорбирующихся в составе обожженной глины. Введение фосфорнокислого ингредиента в шихту приводит к формированию поверхностно фосфорнокислых групп, что усиливает способность к сорбции катионов тяжелых металлов и радионуклидов. Способ осуществляется следующим образом. Приготавливают шихту, смешивая влажную кембрийскую глину с доломитом 8 - 10 мас.% и 5 - 10 мас.% фосфорсодержащих добавок, например, фосфорита, суперфосфата, шлама гальванических ванн фосфатирования либо фосфатного осаждения ванн кислотного травления черных металлов. Затем шихту сушат или прессуют в таблетки, используя штатное оборудование, например, оборудование для производства керамики. Далее шихту или таблетки нагревают при быстром подъеме температуры до 180 - 400oC, выдерживают при этих условиях![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8776.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
Формула изобретения
1. Способ очистки воды от радионуклидов, включающий обработку воды кембрийской глиной, предварительно обожженной при 750 - 850oС, отличающийся тем, что кембрийскую глину обжигают в смеси с добавками доломита и фосфорсодержащих ингредиентов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обжиг глины в смеси с добавками производят при 180 - 400oС с выдержкой при этой температуре не менее 1 ч, а затем быстро нагревают до 750 - 850oС и выдерживают при этой температуре не менее 1 ч. 3. Способ очистки воды по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют смесь кембрийской глины, доломита и фосфорсодержащего ингредиента в массовом соотношении 1 : 0,08 - 0,1 : 0,05 - 0,1.РИСУНКИ
Рисунок 1