CS203307B1 - Způsob výroby selektivního sorbentu - Google Patents

Způsob výroby selektivního sorbentu Download PDF

Info

Publication number
CS203307B1
CS203307B1 CS91278A CS91278A CS203307B1 CS 203307 B1 CS203307 B1 CS 203307B1 CS 91278 A CS91278 A CS 91278A CS 91278 A CS91278 A CS 91278A CS 203307 B1 CS203307 B1 CS 203307B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
solution
sorbent
alkali metal
radium
production
Prior art date
Application number
CS91278A
Other languages
English (en)
Inventor
Lubomir Berak
Original Assignee
Lubomir Berak
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lubomir Berak filed Critical Lubomir Berak
Priority to CS91278A priority Critical patent/CS203307B1/cs
Publication of CS203307B1 publication Critical patent/CS203307B1/cs

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu výroby selektivního sorbentu vhodného zejména k zachycování a separaci radioaktivních látek, zejména rádia, radiobarya a radiostroncia, jakož i jiných.
Rádium a některé, další radioaktivní zářiče jsou pro svoji biotoxicítu předmětem soustavné snahy o jejích odstraňování ze životního prostředí, zejména z vod a dále z radioaktivních odpadů. Chardon P., a kol. [Centre ďetudes nucleaires Fontenay a. Roses, France, SM-41, IAEA, Wien, 26—31 Aug. (1963)] např. konstatují, že při zpracování uranové suroviny přechází do rozpustného stavu 1,5 až 2,2 hmot. % obsaženého rádia; ve vzniklých odpadech kapalného skupenství radioaktivita rádla v litru je 3,7 až 37 Bq a radioaktivita polonia je v mezích 7,4 až 26 Bq. V. G. Bachurov a kol. [SM-71/28, ΊΑΕΑ, Wien, 6—10 Dec. (1965)] zjistili, že odstranění rádia a polonia z důl' nich a vratných vod, obsahujících nejvýše 15 g sušiny/1, lze uskutečnit pomocí sorpce na kyslíkatých sloučeninách čtyřmocného manganu deponovaných na dřevěných pilinách. Tito autoři označují jako výhodnou možnost dále snížit hmotnost tohoto vysyceného sorbentu na jednu dvacetinu až jednu padesátinu spálením dřevěného substrátu.
Technickou činností související s mírovým využíváním jaderné energie vznikly závažné ekologické problémy. Ukázalo, se jako společensky velmi potřebné, aby byl dokonaleji vyřešen záchyt některých radioaktivních i neradioaktivních iontů. Jde zejména, o cesium, berylium, stroncium, barium, rádium, zinek, kadmium, olovo, rtuť, polo. ni um, kobalt a ruthenium. Dále se ukázalo účelné, aby bylo možno využívat i jemnozrnných sorbentů, jejichž střední velikost zrna (dj je asi 0,1 mm, dále, aby k dostatečné detoxikači vstupní vody postačovaly i filtrační vrstvy vysoké (hT) pouze několik centrimetrů, dále, aby filtrační rychlost (u) byly alespoň asi 3 m/h, takže prostorová zatížení takových filtrů (s) by byla vysoká. jako dostatečnou detoxikači vstupní vody lze obvykle označit případ, kdy průchodem filtrem sorbentu se sníží radioaktivita vody na setinu vstupní hodnoty (λ = = 0,01).
Dále se ukázalo jako potřebné, aby bylo možno jednoduchou chemickou operací vzájemně separovat ionty alkalických zemin, zejména rádium od barya, rádium od vápníku, baryum od vápníku a stroncium od vápníku.
Uvedené cíle jsou dosaženy uvedeným vynálezem, který se týká způsobu výroby se283307 lektivního sorbentu vhodného zejména k separaci radioaktivních látek jako je rádium, radiostroncium a jiné a tudíž k detoxikací vod tyto látky obsahujících. Podstatou způsobu výroby je postupy, při kterém se na výchozí surovinu (substrát), s výhodou pevnou, obsahující polysacharidy nebo jejich deriváty, jako je dřevo, nebo obsahující proteiny jako jsou zvířecí chlupy, nevyklížená kostní moučka aj. nebo na káustobíolity, působí při teplotě v rozmezí 0 °>C až 100 °C a tlaku v rozmezí 0,1 MPa až 1 MPa tisícinomolárním až nasyceným roztokem manganistanu alkalického kovu nebo směsí roztoků manganistanů alkalických kovů, přičemž v průběhu reakce se tekutá fáze reakční zplodiny odvádí, až kontrolní vzorek vyjmutý z reakční směsí a vnesený do zahřátého vodného roztoku kyseliny šťavelové se rozpustí a zůstaví jen minerální zbytky, načež po případném promytí vodou se' tuhý produkt vysuší při teplotě 15 až 150 °C. Přitom spotřebovaný roztok nebo tekutá fáze reakění zplodiny se plynule odvádí a nahrazuje stejným množstvím roztoku manganistanu alkalického kovu nově dodaného. Popřípadě se po zredukování určitého množství manganistanu alkalického kovu vytvořený roztok nebo tekutá fáze reakční zplodiny odvede najednou a nahradí se novým podílem roztoku manganistanu.
Při postupu podle vynálezu probíhá úplná redukčně-oxidační reakce mezi roztokem manganistanu a oxidovatelnými složkami substrátu, při které se např. vé dřevě zcela anebo téměř zcela oxidují takové složky dřeva jako jsou celulóza, hemicelulóza, ligniny, pryskyřičné a pektinové látky a současně probíhá redukce- Mn(VII) na Mn,(IV.j a Mn(III). Vznikající kyslikaté sloučeniny M,n(IV) a Mn(III) se ve strukturním spojení s hmotou suroviny deponují uvnitř přeměňované struktury a textury dřeva. Mechanicky nejpevnější skelet dřeva (bohatý minerální složkou) zůstává při této redoxní metasomatické transformaci zachován až do velmi pokročilé fáze reakce a zpevňuje texturu produktu. Tím je zachována původní granulace substrátu, takže produkt není nutno granulovat. Tyto minerální zbytky hrají tedy úlohu nosného skeletu a jejich relativní hmotnost kolísá podle volby substrátu (např. dřevo versus kost]. Avšak minerální zbytky mohou plnit i vlastní sorpčně-aktivní úlohu, anebo mohou topotakticky ovlivňovat tvorbu produktu. Při způsobu výroby podle vynálezu lze tedy volbou substrátu ovlivňovat i vlastnosti produktu (sorbentu). Na sorpění účinnost sorbentů podle PV · na radioaktivní látky, např. na .radiostroncium, má vliv řada faktorů jako jsou koncentrace, alkalita a. teplota roztoku, manganistanu alkalického kovu, přítomnost některých iontů v reakčním roztoku, teplota sušení produktu, atd.; například optimální koncentrace manganistanu při reakci, se dřevěnými pilinami, jako substrátem je 0,30 M. Mezi manganistanem a. surovinou odvozenou od celulózy probíhá reakce zprvu bouřlivě a při použití vyšších: koncentrací manganistanu je proto vhodné, aby při . postupu s plynulým přívodem roztoku manganistanu alkalického kovu byl čers'tvý roztok přiváděn hned zpočátku na již částečně zreagovaný meziprodukt.
Sorbent získaný postupem podle vynálezu se vyznačuje podstatně větší sqrpčrií účinností, např. na rádium, než sorbenty srovnatelného chemismu připravené jinými popsanými postupy, např. postupem, který pro sorpci rádia využil Bachurov, kterým do, chází pouze k poměrně lehkému proreagování pilin roztokem draselného manganistanu relativně nízké koncentrace, takže faktor prostorové koncentrace rádia je relativně malý a je nutno ho zvýšit spálením neproreagované dřevěné substance.
, Operace spalování radioaktivního sorbentu je však riskantní operací a vytváří více problémů než řeší, neboť např. polonium může při této operací vytékat. Postupem podle vynálezu se získají specificky účinnější sorbenty než v případě postupů, jež vycházejí z oxidace Mn(II) vzdušným kyslíkem — např. oxidace Μη(ΟΗζ) vysrážeriého na akrylových vláknech {Moore, W. S., Reid, D. F., J. Geophys. Res. 1973, 78 (36) 8880).
Vyšší účinnost sorbentu podle vynálezu umožňuje jednak dekontaminovat vodu s vyšší účinností, měřeno hodnotou zbylé radioaktivity nebo velikostí dosažené objemové koncentrace, např. rádia. Tento sorbent tedy umožňuje velmi podstatně prodloužit operační cykly detoxikačních zařízení, anebo dekontaminovat vysoce solné roztoky, které jinde popsané sorbenty srovnatelného chemismu schopny dekontaminovat nejsou. Proto sorbent získaný způsobem podle vynálezu usnadňuje nejen technologickou manipulaci, ale umožňuje poměrně snadno řešit situace jinak řešitelné jen s velikými obtížemi nebo náklady.
Postup podle vynálezu lze použít k získání sorbentů výhodně využitelných k odstranění rádia, radiostroncia, radiobarya, a jiných radioaktivních zářičů z roztoků o solnostech nízkých i vysokých. Radiostroncium lze odstranit z roztoků, které obsahují vápník v koncentraci obvyklé v říčních vodách, se značnou účinností. Rádium lze z roztoků odstraňovat i v případě, že obsahují ionty barya a/nebo vysoké koncentrace vápenatých lontů (1 M i. vyšších). Pokud záchyt těchto iontů sorbentem podle vynálezu probíhá výměnou iontů, lze separační rovnováhy vyjádřit pomocí koncentrační rovnovážné konstanty (Guldberg— , jež vyjadřuje preferenci pro vstupující (sorbovaný) iont (mi) ve srovnání s iontem, v jehož formě se sorbent původně na203307 cházel (ma). Pak jako orientační. hodnoty lze uvést:
K scra -18, 'K % -IQ4, K £ =-105.
Tyto hodnoty jasně naznačují, že sorbent získaný způsobem výroby podle vynálezu vyniká neobyčejně vysokou selektivitou pro biotoxické rádium a výraznou selektivitou pro biotoxické radiostroncium, ve srovnání s biologicky nezbytným. vápníkem. Zároveň tyto hodnoty slibují nejen vysoce účinnou detoxikaci Ca-iont obsahujících roztoků od rádia a radiobarya, ale i pitných vod od radiostroncia. Dále naznačují i potenciální vhodnost pro rádiochemické separace iontových dvojic Ra—Ba, Ba—Sr, Sr—Ca, Ra—Ca, Ba—Ca.
Tyto separace by za použití sorbentů podle vynálezu měly být proveditelné jednoduchou eluční chromatografií bez použití chelatotvorných látek, někdy i jen „frontální analýzou“. Roztoky alkalických solí lze detoxikovat od rádia ještě s daleko vyšší účinností. Např. roztok nasycený chloridem sodným lze takto snadno detoxikovat průchodem sorpčriím ložem sorbentů podle vynálezu. Výhody sorbentů podle vynálezu jsou zřejmé z následujících příkladů provedení a použití, které objasňují podstatu vynálezu, aniž by ho jakýmkoliv způsobem omezovaly.
Přikladl (Příprava „statickou“ metodou).
Dávka smrkových pilin o zrnitosti d=0,2 až 1 mm se za míchání vmísí do 0,3 M roztoku KMnOá o teplotě 60 až 90 °C. Ze zreagované suspenze se odvede vyčerpaný roztok KMnCU a nahradí čerstvým. Postup se opakuje tak dlouho, pokud dochází k redukci roztoku KMnOí. Tuhý zbytek se vzorkuje tak, že vzorek produktu se vnese do nadbytečného horkého až vroucího roztoku kyseliny šťavelové. Výroba je skončena, když při této zkoušce se veškerá hmota produktu rozpustí a zůstanou pouze světlé, průsvitné vločky, jejichž hmotnost je nepatrná. Produkt se zcedí a vysuší při 100 °C.
P ř í k 1 a d 2 (Příprava dynamickou metodou]
Vrstvou dřevěných pilin o zrnitosti max. d = 0,2 mm se plynule propouští 0,05 M roztok KMnOá, jehož zredukovaný podíl se odvádí. Vstupní roztok se postupně zahřívá tak, aby jeho teplota činila na počátku asi 20 °C a ke konci konverze pak 60 °C, Po ukončení reakce se provede zkouška jako výše, produkt se zcedí a vysuší při teplotě 50 °C.
Příklad 3
Detoxikace 0,76 M vodného roztoku chloridu vápenatého, pH 9, od rádia—226:
Do jednoho litru roztoku se za stálého míchání přidá 500 mg sorbentů podle vynálezu, získaného podle příkladu 1, přičemž dmax — 0,1 mm. Při 18 °C se míchá 18 hodin, pak se zfiltruje. Filtrát obsahuje nejvýše 2 % původní koncentrace rádia-226.
Kd(Ra) == 1 X 105 cm3/g.
Přikládá
Detoxikace 0,76 M roztoku chloridu vápenatého, pH 9, od barya-133. Do jednoho litru roztoku se za míchání přidá 1000 mg sorbentu podle vynálezu, získaného podle příkladu 1, dmax = 0,1 mm; při 18 °C se míchá po 18 h, pak se zfiltruje. Filtrát obsahuje nejvýše 8 % původního množství barya-133. Kd(Ba) =1 X 104 cm5/g.
Příklad 5
Detoxikace 0,76 M roztoku chloridu vápenatého, pH 9, od rádia-226 a barya-133 dynamickou metodou (kolona).
Pracuje se s vrstvou sorbentů podle vynálezu, získaného podle příkladu 1, zrnění d — 0,06 až 0,2 mm, výška hT = 4 cm, u= = 2,7 m/h, specifické zatížení s = 70 h-1. Byla zjištěna užitečná detoxlkační kapacita k 1% průniku rovná 5000 objemů lože sorbentu · (n*° = 5000) a 1000 (n,03 = 1000).
P ř í k 1 a d 6
Detoxikace modelu říční dunajské vody od radiostroncia-85. cSr = 1 X, 10~5 M, cCa = 1 X 10-3 M, pH je neutrální. Filtrační lože hT — 1 cm, d = 0,06 až 0,2 mm, μ — 1,3 m/h, s — 150 h. Dosažená užitečná objemová kapacita na radiostroncium n fr = 3000.
Sorbent podle příkladu 2.
Příklad 7
Detoxikace modelu neutralizovaných solankových eluátů primárních katexových detoxikačních kolon od rádia-226.
Složení produktu: 2,5 M NaCl, 0,25 M CaClz, pH neutrální. Filtrační vrstva sorbentu podle vynálezu, získaná postupem podle příkladu 1: d = 0,6 mm, t = 20 °C, μ = 14,3 m/h. Dosažená objemová kapacita k 0,1% průniku rádia-226 při různých výškách filtrační vrstvy (hT) je uvedena v pomocné tabulce:
hT (cm) n0,iRa
3000 60 4200 80 5100 100 5700

Claims (1)

  1. Způsob výroby selektivního sorbentu vhodného zejména k zachycování a dělení radioaktivních látek, jako je rádium, radiobaryum a radiostroncium vyznačený tím, že na výchozí surovinu, s výhodou pevnou, obsahující polysacharidy nebo jejich deriváty, jako je dřevo, nebo obsahující proteiny jako jsou zvířecí chlupy a kosti, nebo na kaustobiolity, se při teplotě v rozmezí 0 až
    100°C a při tlaku v rozmezí 0,1 MPa až 1 MPa působí vodným 0,001 M až nasyceným roztokem manganistanu alkalického kovu nebo směsí manganistanů alkalických kovů, přičemž vznikající tekutina se plynule nebo diskontinuálně odstraňuje, až ve vzorku produktu se v horkém roztoku redukující kyseliny rozpustí veškerý původně organický podíl.
CS91278A 1978-02-13 1978-02-13 Způsob výroby selektivního sorbentu CS203307B1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS91278A CS203307B1 (cs) 1978-02-13 1978-02-13 Způsob výroby selektivního sorbentu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS91278A CS203307B1 (cs) 1978-02-13 1978-02-13 Způsob výroby selektivního sorbentu

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS203307B1 true CS203307B1 (cs) 1981-02-27

Family

ID=5342187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS91278A CS203307B1 (cs) 1978-02-13 1978-02-13 Způsob výroby selektivního sorbentu

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS203307B1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10766812B2 (en) Composition containing modified chromate-deficient red mud and method for producing same
Krishna et al. Removal of 137Cs and 90Sr from actual low level radioactive waste solutions using moss as a phyto-sorbent
CA2101261C (en) Method of composite sorbents manufacturing
EP3412361A1 (en) Method for preparing particulate form caesium-removal inorganic ion adsorbent and product and application thereof
De Araujo et al. Use of calcium alginate beads and Saccharomyces cerevisiae for biosorption of 241Am
Akyıl et al. Distribution of uranium on zeolite X and investigation of thermodynamic parameters for this system
US5268107A (en) Modified clinoptilolite as an ion exchange material
Wang et al. Surface engineering of MIL-88 (Fe) toward enhanced adsorption of radioactive strontium
JP2013127437A (ja) 放射性セシウム含有物質の処理方法及びその処理装置
CS203307B1 (cs) Způsob výroby selektivního sorbentu
Mishra et al. Biosorptive behaviour of rice hulls for Cs-134 from aqueous solutions: A radiotracer study
RU2021009C1 (ru) Способ получения композитных сорбентов и композитный сорбент
JP6238214B2 (ja) 放射性物質汚染粒状物質の除染方法
Fuks et al. Sorption of selected radionuclides from liquid radioactive waste by sorbents of biological origin: The alkaline earth alginates
RU2552845C2 (ru) Способ переработки нитратсодержащих жидких радиоактивных отходов
Datta et al. Recent trends in the application of biowaste for hazardous radioactive waste treatment
Eroglu et al. An environmentally friendly batch bioadsorption study of the radionuclides 67Ga from aqueous solutions by fibrous tea waste
JP6198645B2 (ja) 吸着材
JP2016099264A (ja) 放射性物質を安全に処分する放射性物質吸着セラミックス
Nash et al. In-situ mineralization of actinides for groundwater cleanup: Laboratory demonstration with soil from the Fernald Environmental Management Project
Helal et al. Sorption of radionuclideson peat humin
JP6592973B2 (ja) セシウム吸着材、その利用、および、セシウム吸着材の製造方法
RU2195726C2 (ru) Способ обезвреживания маломинерализованных низкоактивных отходов в полевых условиях
Nikashina et al. Comparative characteristics of the ion-exchange properties of natural clinoptilolites from Bulgaria and the USSR for the purpose of purification of liquid wastes from nuclear power plants. Part I: Study of the equilibrium sorption of cesium and strontium ions from solutions of different composition
Hayrapetyan et al. COMPOSITE SORBENTS BASED ON DIATOMITE-BENTONITE AND PAPER-PULP FOR THE REMOVAL OF HEAVY METALS