Композиция для фиксации радионуклидов цезия и стронция

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ФИКСАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ ЦЕЗИЯ И СТРОНЦИЯ(71) Заявитель Институт радиоэкологических проблем Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт радиоэкологических проблем Национальной академии наук Беларуси(57) Композиция для фиксации радионуклидов цезия и стронция, включающая фосфогипс и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит трепел при следующем соотношении компонентов, мас.фосфогипс 30-60 трепел 40-60 вода остальное.(56) 1. Мурина А.Н., Нефедова В.Д., Шведова В.П. Радиохимия и химия ядерных процессов.Госкомиздат,Ленинградское отд., 1960. - С. 784. 2. Никифоров А.С., Куличенко В.В., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. М. Энергоатомиздат, 1985, - С. 32-33. 3. Там же. - С. 135 (прототип). Изобретение относится к проблемам охраны окружающей среды - радиоэкологии, а именно, к реабилитации загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и предотвращения вторичного загрязнения грунтовых вод продуктами дезактивации. Изобретение может быть использовано при очистке воды, сточных вод, почвы от радионуклидов цезия и стронция. Известен метод выделения радиоактивного цезия из растворов посредством соосаждения с осадками труднорастворимых ферроцианидов тяжелых металлов (, , Со, Си 2, 2) 1. Возможна также фиксация радионуклидов цезия и стронция с использованием искусственных неорганических сорбентов на основе ферроцианидов и сульфидов для очистки низкоактивных отходов. Существует сорбционный метод (на искусственном цеалите) выделения 137 и 90 из радиоактивных отходов для применения их в народном хозяйстве 2. Несмотря на эффективность перечисленных способов, существенным недостатком их является дороговизна используемых солей вышеуказанных металлов, в результате чего при обеззараживании больших объемов, содержащих радиоцезий, этот метод экономически непригоден. Выделение радиостронция осуществляется в форме сульфатов или карбонатов, обработкой растворов серной кислотой или а 2 СО 3 1. Использование данных методов в широких масштабах также экономически невыгодно, к тому же технологическим недостатком является агрессивность используемых реагентов, а, следовательно, использование специфического оборудования. Наиболее близким к заявляемому объекту для фиксации радионуклидов цезия и стронция является композиция, включающая фосфогипс и воду 3. Недостатком этой композиции является низкая поглощающая способность по отношению к радионуклиду 137. 3603 1 Задачей настоящего изобретения является создание эффективной композиции для фиксации радионуклидов цезия и стронция при реабилитации загрязненных объектов окружающей среды и повышения экологической безопасности. Решение данной задачи позволяет получить новый технический результат, заключающийся в увеличении эффективности фиксации радионуклидов цезия и стронция, в улучшении технологических и экономических показателей за счет использования природного минерала трепела, имеющегося в больших количествах в Беларуси, и фосфогипса - отхода гомельского химического завода по производству фосфорной кислоты. Трепел представляет собой композиционную смесь из четырех основных кристаллических компонентов опал-кристобалит, кальцит, клиноптилолит и монтмориллонит. Поэтому высокая эффективность к улавливанию радиоцезия обусловлена, по-видимому, тем, что природные алюмосиликаты и, в особенности монтмориллонит и клиноптилолит являются эффективными и селективными сорбентами цезия-137. Недостатком этого материала является низкая эффективность сорбции радиостронция. Данный технический результат достигается тем, что композиция для фиксации радионуклидов цезия и стронция содержит фосфогипс, трепел и воду при следующем соотношении компонентов, мас.фосфогипс 30-60 трепел 40-60 вода остальное. Отличительной особенностью изобретения является то, что композиция дополнительно содержит природный минерал трепел, взятый в указанных выше соотношениях. В качестве регулятора между обменными и необменными формами стронция композиция содержит отходы в виде фосфогипса 4 Са 3(Р 4)2. Фиксирующее действие композиции основано на данных о состоянии радионуклидов цезия и стронция в водных растворах, переходе их из объектов окружающей среды в десорбирующий раствор, вероятном механизме взаимодействия с компонентами сорбирующей композиции и фиксацией на природном минерале трепеле. Эффективность фиксирующего действия оценивалась по степени сорбции-десорбции радионуклидов цезия и стронция из модельных водных растворов и реальных сточных вод композицией, представляющей собой смесь трепела и фосфогипса в определенных соотношениях. Сущность предлагаемого изобретения рассмотрена на примерах 1 и 2. Пример 1. В обоснование фиксирующего действия композиции были проведены исследования по сорбции радионуклидов цезия и стронция предлагаемой композицией из модельных водных растворов. Фиксация 137 и 90 из модельных растворов осуществлялась следующим образом. В водный раствор, содержащий 137 и 90 из расчета 5 Бк/мл каждого вносили композицию, причем соотношение твердой и жидкой фазы составляло 1100. Взаимодействие композиции с радионуклидами в растворе осуществлялось в течение 7 часов при перемешивании, после чего центрифугированием разделяли твердую и жидкую фазы и определяли содержание радионуклидов в каждой из них. Содержание 90 определяли по стандартной методике, принятой при радиоэкологическом обследовании природных объектов. Измерение 90 проведены на низкофоновой бета-радиометрической установке РУБ 01 П. 137 определяли непосредственным измерением на многоканальном гамма-анализаторе -201660. Степень поглощения К радионуклидов оценивалась А А ж 0 100 ,А 0 где А 0, А - активность раствора до и после взаимодействия с композицией. Результаты приведены в табл. 1. 3603 1 Таблица 1 Степень фиксации радионуклидов цезия и стронция композицией из модельных растворов Условия эксперимента Сорбция из модельного раствора радионуклидов 137 и 90 фосфогипсом рН 6 (прототип) Трепел 10 Фосфогипс 50 Вода 40 Трепел 20 Фосфогипс 70 Вода 10 Трепел 30 Фосфогипс 60 Вода 10 Трепел 50 Фосфогипс 40 Вода 10 Трепел 60 Фосфогипс 30 Вода 10 Трепел 80 Фосфогипс 10 Вода 10 Пример 2 В качестве реальных растворов использованы сточные воды очистных сооружений из районов Гомельской области с удельной активностью 10 Ки/кг и более. Сточную воду декантировали на жидкую фазу - собственно сточную воду (СВ) и осадок сточной воды в виде суспензии (ОСВ). Определяли сорбцию радионуклидов цезия и стронция заявляемой композиции в жидкой и твердой фазах при тех же условиях, что и в модельных растворах, учитывая, что распределение радионуклидов между СВ и ОСВ составляет 11. Таблица 2 Зависимость степени фиксации радионуклидов цезия и стронция от состава фиксирующей композиции для реальных сточных вод Условия эксперимента Трепел 10 Фосфогипс 50 Вода 40 Трепел 20 Фосфогипс 70 Вода 10 Трепел 30 Фосфогипс 60 Вода 10 Трепел 50 Фосфогипс 40 Вода 10 Трепел 60 Фосфогипс 30 Вода 10 Трепел 80 Фосфогипс 10 Вода 10 3603 1 Как видно из таблиц 1, 2, наиболее оптимальной композицией, дающей максимальную степень сорбции радионуклидов цезия и стронция является композиция, содержащая 50-60 мас.трепела и 30-40 мас.фосфогипса. Данная композиция фиксирует 96,5-96,7 цезия-137 и 93,8-94,2 стронция-90. Таким образом, наименьшее содержание компонентов в композиции ограничено необходимостью достижения требуемой и приемлемой эффективности фиксации. Увеличение содержания компонентов в композиции выше указанных величин экономически нецелесообразно из-за повышения расхода исходных компонентов и отсутствия увеличения сорбционной способности композиции. Следовательно, использование изобретения позволяет зафиксировать радионуклиды цезия и стронция в виде труднорастворимых и сорбированных соединений в СВ предотвратить вторичное загрязнение окружающей среды повысить технологические и экономические показатели очистных сооружений за счет использования доступного и дешевого сырья для фиксации радионуклидов цезия и стронция. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4