Извлечение радионуклидов Cs-137 из отработанных вакуумных масел сорбционным методом

Библиографические ссылки

1. Прокофьева А. А.. Чаузова М. В., Сазонов А. Б. Радиационно-ипдуцированные процессы на границе раздела фаз «вода-масло» // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. Том XXII. №8 (88). С. 25-29.

2. Lee Y. J., Zhang Т., Barbara P. F. Kinetics of Eilectron Attachment to Reverse Micelles// J. Phys. Chem. В., 2004. V. 108(17). PP. 5175-5178.

3. Gold V., McAdam M. E. Radiation-Induced Organic Hydrogen Isotope Exchange Reactions in Aqueous Solution // Acc. Chem. Res., 1978. V.l 1. PP. 36-43.

4. Селективность реакций изотопного обмена трития, инициированных бета-распадом. / Веретенникова Г. В. [и др.]; //Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул: Сб. докл. XI Межд. науч. конф. М., 2006. С. 274-280.

5. Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники. М„ 1984. 592 с.

УДК 621.039.7

А. И. Тучкова, Е. А. 'Гюпина

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИЗВЛЕЧЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ Cs-137 ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ВАКУУМНЫХ МАСЕЛ СОРБЦИОННЫМ МЕТОДОМ

The purification of liquid organic radioactive waste (waste pump oils) from Cs-137 radionuclide with the use of various adsorbents is investigated. Decontamination, degree for these adsorbents amounts to 88-94 %.

Была исследована очистка жидких органических радиоактивных отходов (отработанных вакуумных масел) от радионуклидов Cs-137 с использованием различных адсорбентов. Для этих адсорбентов достигнута степень очистки 88-94 %.

В настоящее время на большинстве заводов радиоактивные масла хранятся в емкостях, представляя собой потенциальный источник загрязнения окружающей среды из-за своей пожаро- и взрывоопасности, токсичности и радиационной опасности. Задача экологически безопасного уничтожения этих отходов имеет первостепенную важность.

Известно, что одним из наиболее эффективных способов очистки низкоактивных отходов от цезия-137 является сорбционный метод с применением неорганических адсорбентов.

Важнейшим этапом в разработке сорбционного метода является изыскание доступных, дешевых и эффективных адсорбентов. Этим требованиям во многом отвечают природные алюмосиликаты, которые зарекомендовали себя как эффективные коллекторы таких опасных радионуклидов, как

цезий. Однако их использование в динамическом режиме затруднено из-за недостаточной механической прочности.

Целью данной работы являлось исследование сорбции цезия-137 в статических условиях природными сорбентами (активированными бентонитовыми глинами Б-1 к-та и В-2к_та), цеолитами (NaA, NaX, NaY, молекулярным ситом Merck) и силикагелем (КСК) из отработанных вакуумных масел. Основным загрязнителем изучаемых масел являлся цезий, активность других радионуклидов находилась ниже предела чувствительности гамма-спектрометра.

Для изучения адсорбции цезийсодержащих продуктов использовали реальные отработанные масла с начальной активностью 500-1000 Бк/кг (для PM-I) и 20000-25000 Бк/кг (для РМ-2), которые предварительно были очищены от водной фазы и механических частиц. Измерения активности проводили на полупроводниковом гамма-рентгеновском спектрометре на основе детектора из особо чистого германия (ОЧГ-2000).

В предварительных экспериментах была определена оптимальная масса адсорбента для проведения адсорбции в данных условиях. Данные представлены на рис. 1.

Масса сорбента, г

NaY —«—NaX —»—сито —и—NaA —силйкагсль —♦—Б-1 —Б-2

Рис. 1. Зависимость остаточной удельной активности масла от массы адсорбента

Из представленных данных (рис. 1) видно, что достаточным количеством для всех адсорбентов является 0,5 г на 20 мл пробы масла.

^орбцию проводили при комнатной температуре по следующей методике: в масло с известной начальной активностью по цезию-137 (АуЛ.нач) вносили навеску сорбента при соотношении твердой и жидкой фаз 1:40. После выдержки при постоянном встряхивании на вибрационном стенде в течение 30 мин и центрифугирования 20 мин при 5000 об/мин измеряли остаточную активность масла (Аул.ко„). Коэффициент очистки рассчитывали по формуле:

А

УД.НЛЧ

Как видно из табл. 1 коэффициенты очистки находятся в пределах 2-3,5 для РМ-1 и 5-7 для РМ-2. Из двух образцов масел адсорбция проходит практически одинаково на всех адсорбентах, несколько выше коэффициенты очистки для ЫаА и силикагеля.

Табл. I. Коэффициенты очистки масел РМ-1 и РМ-2 при использовании различных адсорбентов

Адсорбент Масло Ошибка измерения, % Ауя.ков масла, Вк/кг Коч

NaX РМ-1 8.82 502 2,8

РМ-2 2.81 4106 5,4

NaY РМ-1 6,78 728 1,9

РМ-2. 2,55 4519 4,9

NaA РМ-1 7,39 459 3,1

РМ-2 2,68 3718 6,0

Молекулярное РМ-1 6,39 544 2,6

сито Merck РМ-2 2,60 4386 5,1

Б-1 к-та РМ-1 7,01 531 2.7

РМ-2 5,96 5157 4,3

Б-2к-та РМ-1 7,88 589 2.4

РМ-2 5,92 5261 4,3

Силикате лъ РМ-1 8,54 399 3,5

РМ-2 3,04 3291 6,8

Так как очистка в один этап показала неудовлетворительные результата!, была проведена многоступенчатая очистка масла РМ-2 наиболее »эффективными адсорбентами (табл. 2).

Табл. 2. Коэффициенты очистки масла РМ-2 при многоступенчатой очистке различными адсорбентами

Этап Адсорбент Ошибка измерения, % Ауя, Бк/кг Коч

NaA 4.22 4619 5,3

1 Б-1 к-та 4.10 5292 4,6

силикагель 4,19 4812 5,1

NaA 3,61 4215 5,8

2 Б-1 к-та 4,91 3970 6,1

силикагель 5,37 3113 7,8

NaA 5,32 3823 6,4

3 Б-1 к-та 5,08 3091 7,9

силикагель 4.68 2556 9,6

NaA 5.11 2943 8.4

4 Б-1 к-та 5.15 2478 9,9

силикагель 4,76 2009 12,2

NaA 5,64 2478 9,9

5 Б-1 к-та 5,12 1821 13,5

еиликагель 5.43 1501 16,4

6 NaA 5.23 2435 10,1

Б-1к.га 6,12 1756 14,0

еиликагель 6,66 1456 16.9

Исходя из экспериментальных данных (табл. 2) видно, что для очистки масла РМ-2 всеми подобранными адсорбентами при комнатной температуре требуется 6 стадий. При этом степень очистки на первой стадии сили-кагелем составляет 75-80 %, а на шестой - 94%. однако полной очистки масла не происходит.

Таким образом, установлено, что при комнатной температуре наиболее высокий коэффициент очистки наблюдаются для силикагеля 16,9, а для Б-1к.та и NaA коэффициенты очистки соответственно равны 14,0 и 10,1. Многоступенчатый процесс сорбции в данных условиях позволяет очистить масло от радионуклидов Cs-137 до 88-94 %, это говорит о том, что Cs-137 частично связан с неизвлекаемыми продуктами старения и радиационно-химического окисления масел.

Для доочистки такого масла до уровней вмешательства (по НРБ-99) необходимо рассмотреть другие условия проведения экспериментов, возможно, проведение их в аппарате колоночного типа при повышенной температуре.

УДК 621.039.7

В. Б. Тимеркаев, Е. А. Тюпина, А. Е. Савкин*

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия ТУП Мое НПО "Радон", Москва, Россия

СОЗДАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ КАСКАДА ДЛЯ РЕЭКСТРАКЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ Cs-137 ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ВАКУУМНЫХ МАСЕЛ

The apparatus on the basis of centrifugal extractors for re-extraction of cesium-137 radionuclide from waste pump oils is developed. The experimental testing of calculated values for re-extraction process is done. The results are certify the efficiency of cascade operation.

Разработана установка на основе центробежных экстракторов для реэкстракцни радионуклидов Cs-137 из отработанных масел. Проведена экспериментальная проверка расчетные значений процесса реэкстракцин, подтверждающая эффективность работы каскада.

Па предприятиях ЯТЦ применяются различные типы нефтяных и синтетических масел. Часть их подвержена радиоактивному загрязнению и термическому окислению в процессе работы различного оборудования (насосов, двигателей и др.), имеющего контакт с радиоактивными веществами.