DE10116026B4

DE10116026B4 - Verfahren zur Abtrennung von Radium aus Wässern, insbesondere aus durch Natururan und seine natürlichen Zerfallsprodukte radioaktiv kontaminierten Wässern, durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes reaktives Material

Info

Publication number: DE10116026B4
Application number: DE2001116026
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Dullies; Gunter Dr.rer.nat. Kießig; Matthias Dr.-Ing. Schreiter; Eiko Dipl.-Phys. Hermann; Ingeborg Dipl.-Chem. Griebel
Original assignee: WISMUT GmbH
Current assignee: WISMUT GmbH
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-31
Also published as: AU2002254860A1; WO2002080192A3; WO2002080192A2; DE10116026A1

Abstract

Verfahren zur Abtrennung von Radium aus Wässern, insbesondere aus durch Natururan und seine natürlichen Zerfallsprodukte radioaktiv kontaminierten Wässern, durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes reaktives Material, dadurch gekennzeichnet, daß die belasteten Wässer durch ein homogenes Gemisch aus einem mineralischen Strukturmaterial mit einer großen inneren Oberfläche und feinteiligem Bariumsulfat in Form eines Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates, das in natürlich vorhandene und/oder technisch geschaffene Hohlräume in die Fließwege der Wässer und/oder in technische Einrichtungen, denen die Wässer zugeführt werden, eingebracht wird, geleitet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Radium aus Grund-, Oberflächen- und Sickerwässern sowie Trink- und Mineralwässern, insbesondere aus durch Natururan und seine natürlichen Zerfallsprodukte radioaktiv kontaminierten Wässern, durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes reaktives Material, wie beispielsweise aus der EP 71 810 A1 bekannt.

Die Abtrennung von Radium aus Grund-, Oberflächen- und Sickerwässern sowie Trink- und Mineralwässern erfolgt in der Regel nach den gleichen verfahrenstechnischen Grundprinzipien der Fällung bzw. der Adsorption. Unterschiede bestehen lediglich in den zu behandelnden Wassermengen, den abzutrennenden Aktivitätskonzentrationen an Radium sowie den erforderlichen Restaktivitätskonzentrationen.

An die Entfernung von Radium aus Trink- und Mineralwässern wird die Anforderung gestellt, daß die Wasserzusammensetzung bei der Radiumentfernung nicht verändert werden darf, d. h. es sind keine zusätzlichen Ionen in die zu behandelenden Wässer einzutragen oder zu entfernen.

Die Behandlung von mit Natururan und seinen natürlichen Zerfallsprodukten radioaktiv kontaminierten Grund-, Oberflächen- und/oder Sickerwässern erfolgt vor dem Abstoß in das hydrografische Netz in speziellen Wasserbehandlungsanlagen.

Die erforderliche Fassung und Reinigung dieser Wässer ist ein kosten-, vorrichtungsaufwendiger und oft langfristiger Prozeß. Ein Abstoß der gereinigten Wässer in das hydrografische Netz ist nur möglich, wenn neben wasserrechtlichen Vorgaben bzw. spezifischen gesetzlichen und behördlichen Regelungen und Auflagen die Forderungen des Strahlenschutzes (Aktivitätskonzentrationen für Radionuklide der natürlichen Zerfallsreihen) eingehalten werden. Aus diesen Gründen werden an die Behandlung der kontaminierten Wässer mit radioaktiven Bestandteilen und toxischen Komponenten hohe Anforderungen gestellt.

Radioaktiv kontaminierte Wässer enthalten Radium zum einen als natürliches Zerfallsprodukt des Natururans in Form von gelösten Radium-Ionen und zum anderen ist es an feine mineralische Schwebstoffe gebunden.

Die Ausfällung der Schadstoffe aus den zu reinigenden Wässern wird bekannterweise in mehreren Etappen durchgeführt, wobei die Ausfällung höherer Gehalte an Uran in der Größenordnung von mehreren Milligramm pro Liter als erste Etappe erfolgt. Daran schließt sich als zweite Etappe die Abtrennung des Radiums an.

Nach EP 0071810 A1 ist die Abtrennung von Radium aus kontaminierten Wässern mittels eines Ionenaustauscherharzes bekannt. Die Nachteile des Verfahrens sind die erforderliche Regenerierung bzw. Entsorgung des Ionenaustauscherharzes nach der Abtrennung des Radiums und die Veränderung der Wasserzusammensetzung durch die herstellungsbedingte Abgabe von absorbierbaren chlororganischen Halogenen (AOX) des Ionenaustauscherharzes in die zu reinigenden Wässer.

Eine Entfernung von Radium aus Wässern mittels organischer Sorbentien (Proteine, Polysacharide sowie sogenannte Chelatharze); die z. B. durch ein Resorzin-, ein Formaldehyd-, ein Harnstoff Formaldehydharz o. a. Harze verfestigt wurden, und die regenerierbar sind, ist in DE 23 01 486 A1 beschrieben. Da bei der Aufnahme der Schadstoffionen die Gegenionen der funktionellen Gruppen des Ionenaustauschers in das Wasser abgegeben werden, besitzt dieses Verfahren alle für das Ionenaustauscherharz beschriebenen Nachteile und es ist z. B. für Fälle, in denen die Ionenzusammensetzung des zu reinigenden Wassers nicht oder nur unwesentlich verändert werden darf, nicht geeignet.

Eine weitere bekannte Verfahrensweise zur Abtrennung von Radium aus kontaminierten Wässern ist nach US 4 654 200 bzw. US 4 454 097 die Zugabe von organischen komplexbildenden Reagenzien, wie z. B. EDTA bzw. D2EHPA (DAPEX-Prozeß). Die Verfahrensweise entspricht einer herkömmlichen flüssig-flüssig-Extraktion. Die Rückgewinnung der organischen Komplexbildner aus dem behandelten Wasser gestaltet sich in der Regel schwierig, wobei Restmengen der organischen Flüssigkeiten im Wasser verbleiben, da der Abscheidegrad niemals 100% betragen kann. Außerdem besteht die Entsorgungsproblematik für die radioaktiv kontaminierten organischen Flüssigkeiten.

In US 4 431 609 bzw. DE 34 02 700 A1 wird vorgeschlagen, Radium durch Kontaktierung des zu reinigenden Wassers mit Kohleflugasche zu entfernen. Zwar wird ein Teil des Radiums aus dem Wasser entfernt, aber es verbleiben alle in der Asche enthaltenen löslichen Neutralsalze im Wasser, wodurch eine Aufsalzung nicht verhindert werden kann. Weitere Nachteile sind die aufwendige Rückgewinnung der Asche bzw. ihre Entsorgung und Deponierung.

In den Patentschriften S 4 636 367 , US 4 423 007 und US 4 265 861 wird der Einsatz von wasserlöslichen Bariumsalzen, insbesondere Bariumchlorid, zur Fällung des Radiums aus kontaminierten Wässern beschrieben. Hierbei nutzt man die Tatsache aus, daß Radium aufgrund seiner Stellung im Periodensystem der Elemente dem Barium ähnliche chemische Eigenschaften besitzt und die zu reinigenden Wässer gelöste Sulfationen enthalten. Das Radiumsulfat ist schwerer wasserlöslich als das Bariumsulfat (Löslichkeitsprodukte: BaSO₄ = 1·10^–10 mol/l; RaSO₄ = 4,3·10^–11 mol/l). Aus diesem Grund erfolgt zuerst die Bindung des Radiums an das Sulfat. Da die betreffenden Wässer stets höhere Gehalte an Sulfationen besitzen, fällt das als Chlorid zugegebene Barium unter Einschluß (Co-Fällung) des in den Wässern enthaltenen Radiums als Ba(Ra)SO₄ aus. Mit diesem Verfahren lassen sich spezifische Aktivitäten an Radium von mehreren Bequerel pro Liter (Bq/l) auf Konzentrationen kleiner 10 mBq/l in den Wässern abreichern. Neben den umfangreichen verfahrenstechnischen Voraussetzungen für diese Abtrennung des Radium sind dem Durchsatz angepaßte Volumina der Behälter zur Fällung und Sedimentation, die Zugabe eines polymeren Flockungsmittels zur Bindung der sehr feinen Ba(Ra)SO₄-Teilchen sowie die Abtrennung, Behandlung und Entsorgung der anfallenden radioaktiven Fällprodukte Nachteile des Verfahrens.

In DE 42 41 559 A1 wird versucht die wesentlichen Nachteile des Verfahrens, vorrangig die bei hohen Durchsätzen notwendigen großen Absetzflächen und umfangreichen verfahrenstechnischen Voraussetzungen dadurch zu verringern, daß bariumchloridhaltige Feststoffteilchen bzw. BaSO₄-Teilchen zugegeben werden, die die durch die polymeren Flockungsmitteln gebildeten Flocken beschweren und somit ihre Sinkgeschwindigkeit erhöhen. Dabei entsteht ein schwer entwässerbarer Fällschlamm, der aber für eine sichere und volumensparende Deponierung eingedickt, entwässert und meist mit selbstaushärtenden Bindemitteln stabilisiert werden muß. Dieses Verfahren ist nur dann ökonomisch sinnvoll, wenn zur Flockenbeschwerung bereits vorhandene bzw. anfallende Rückstände von bariumchloridhaltigen Feststoffteilchen bzw. BaSO₄-Teilchen verwertet werden können und der Fällschlamm kostengünstig z. B. in bereits vorhandene industrielle Absetzbecken eingespült werden kann.

Eine die bestehende Problematik nur tangierende Verfahrensweise unter Einsatz von BaSO₄ ist die in DE 196 41 547 A1 beschriebene Immobilisierung von Schwermetallen in porösen und/oder Gesteinshaufwerken mit Hilfe einer einen Inhibitor enthaltenden Lösung, die die Gesteinshaufwerke durchströmt und bei Aufhebung der Inhibitorwirkung einen schwerlöslichen Stoff (BaSO₄) ausscheidet, der z. B. Radium in der Gesteinsmatrix fixiert. Nachteile dieses Verfahrens sind der Einsatz von komplexen organischen Verbindungen und Polyphosphate als Inhibitoren und dass das Ver fahren einzig und allein dem Transport des Fällproduktes (Ba⁺⁺-Ionen) in ein poröses Gestein und der Fällung sowie der Fixierung des Radiums direkt in der Gesteinsmatrix dient.

In DE 691 05 958 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumsilikat-Geopolymers beschrieben. Das mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellte mineralische Material, das eine den natürlichen Zeolithen oder Feldspäten ähnliche Struktur besitzt, weist eine große innere Oberfläche, eine große Festigkeit auf und ist im Wasser extrem unlöslich. Es ist selbst aber nicht oder nur unwesentlich in der Lage Radium- oder andere Schadstoffionen aus dem zu reinigenden Wasser aufzunehmen. Aufgrund seiner Eigenschaften wird das auch als Geopolymer bezeichnete Material ausschließlich zur Immobilisierung von festen radioaktiven oder konventionellen Schadstoffen verwendet.

Für die in situ Behandlung kontaminierter Wässer ist die Anwendung von sogenannten permeablen reaktiven Wänden (PRW) bekannt. Die PRW bestehen aus Schichten von einem oder mehreren wasserdurchlässigen reaktiven oder adsorptionsaktiven Medien. Die Schadstoffionen bzw. -moleküle werden beim Durchströmen dieser Schichten adsorptiv gebunden, oxidiert, reduziert oder gefällt (Starr, R. C., Cherry, J. A., In-situ remediation of contaminated Ground Water: The Funnel-and-Gate System.- Ground Water 32(3): S. 465–476).

In Melzer, R., Weth, D., Einsatz einer reaktiven Wand zur Sanierung eines LHKW-Schadens in Nordrhein-Westfalen – Statusbericht zum Verlauf des Sanierungsvorhabens, in: IWS-Schriftenreihe, Bd. 28, S. 357–361 wird die Verfahrensweise der in situ Entfernung von Schadstoffen aus Grundwässern für organische Schadstoffe durch metallisches Eisen, z. B. bei der LHKW-Dehalogenierung und in Blowes, D.-W., In-situ remediation of chromium contaminated groundwater using zerovalent iron, American Chemical Society National Meeting, Anaheim CA/Division of environmental Chemistry, S. 780 – 783 für Schwermetallkationen, z. B. für Chrom beschrieben.

Die Effektivität der eingesetzten passiven Systeme richtet sich nach ihren Realisierungskosten, im wesentlichen nach den Kosten für das reaktive Material sowie der Standzeit, d. h. die Zeit, in der das System die Schadstoffe aus den Wässern eliminiert. Die Standzeit wird durch die Art der zu eliminierenden Ionen und der Schadstofffracht in den zu reinigenden Wässern bestimmt. Handelt es sich bei den zu eliminierenden Ionen um Kohlenwasserstoffe (LHKW bzw. PAK), so werden diese Stoffe oxidativ/reduktiv in ihre Bausteine zerlegt, die gasförmig entweichen. Erfolgt die Abtrennung der Schadstoffe durch Fällung, versetzen die Fällprodukte die Poren des reaktiven Materials, wo durch es nach gegebener Zeit wasserundurchlässig und damit wirkungslos für die zu erfüllende Aufgabe wird.

Wird die Abtrennung der Schadstoffionen durch Adsorption an einem geeigneten adsorptionsaktiven Medium vorgenommen, ist die freie zur Verfügung stehende Oberfläche, d. h. die Korngrössenverteilung des zum Einsatz kommenden Materials von entscheidender Bedeutung.

Hierbei stellt die Ausfällung von wasserunlöslichen Karbonaten oder Sulfaten im reaktiven Material meist eine Begrenzung dar, die die Realisierung des Verfahrens in Frage stellt. Einerseits ist bei zu geringer Feinheit des reaktiven Materials die Durchströmbarkeit nach kurzer Zeit nicht mehr gewährleistet oder andererseits bei zu kleinem Porenvolumen die Aufnahmekapazität des reaktiven Materials für die Schadstoffionen unakzeptabel gering. Es ist somit erforderlich einen Kompromiß zwischen freier, für die Adsorption zur Verfügung stehender Oberfläche des adsorptionsaktiven Mediums und dem zur Verfügung stehenden Porenvolumen zur Durchströmung des adsorptionsaktiven Mediums zu finden.

Eine ähnliche Problematik mit ganz speziellen Randbedingungen tritt bei der Entfernung von Radium aus Trink- und/oder Mineralwässern auf. Die speziellen Bedingungen bestehen darin, daß das Radium entfernt, aber keine zusätzlichen Ionen eingetragen oder entfernt werden dürfen. Dadurch entfallen grundsätzlich alle Fällprozesse und es ist nur eine Adsorption an ein reaktives Medium denkbar, das als quasimechanischer Filter wirkt, ohne daß andere Ionen aufgenommen oder abgegeben werden.

Das bekannte Verfahren der Zugabe von Bariumchlorid ist für die Entfernung von Radium aus Trink- und/oder Mineralwässern nicht geeignet.

Eine Alternative ist der Einsatz von natürlichem mineralischem Bariumsulfat (Baryt). Obwohl allgemein bekannt ist, daß die Radiumfällung unter Einschluß in das Bariumsulfat sofort nach Zugabe des Bariumchlorides erfolgt, zeigt die Kinetik einer experimentellen Radiumfällung mit einem Unterschuß an Bariumchlorid (nur ein Teil des Radiums wird mitgefällt), daß die Fällung im Sekundenbereich abgeschlossen ist, sich die spezifische Aktivität an Radium in der Lösung aber über eine Zeit von mehreren Stunden weiter verringert. Dies ist auf eine Adsorption des Radiums am Bariumsulfatniederschlag zurückzuführen. Natürliches, kostengünstiges Bariumsulfat (Baryt) wird aus Baryterzen durch Zerkleinerung des Erzes auf eine obere Korngröße kleiner 0,5 mm flotativ gewonnen und besitzt in der Regel eine obere Korngröße kleiner 0,3 mm. Dieses staubfeine Material ist für Wasser nahezu nicht durchströmbar. Die Herstellung von gröberen, durchströmbaren Barytfraktionen ist mit erheblichen Mehrkosten verbunden und die Oberfläche verringert sich in der zweiten Potenz mit dem Durchmesser der Teilchen. Da die Aufnahme des Radiums an Baryt sehr langsam erfolgt, ist naturgemäß eine große freie Oberfläche notwendig, so daß dieses Material für die Entfernung von Radium nicht geeignet ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein effektives und kostengünstiges sowie vorrichtungsarmes Verfahren zur Abtrennung von Radium aus Wässern, insbesondere aus durch Natururan und seine natürlichen Zerfallsprodukte radioaktiv kontaminierten Wässern, zu entwickeln,

– das die gesetzlichen Forderungen, behördlichen Auflagen und wasserrechtlichen Vorgaben hinsichtlich der Reduzierung der Aktivitätskonzentration von Radium sicher erfüllt und gewährleistet oder unterbietet,
– das die Aktivitätskonzentration von Radium auf Werte reduziert werden, die es erlauben mit behördlicher Genehmigung die Wässer in Vorfluter einzuleiten,
– das über eine möglichst lange Standzeit das Radium sicher entfernt,
– das aus den vom Radium zu reinigenden Trink- und/oder Mineralwässern nach einer Vorbehandlung keine zusätzlichen Ionen aufnimmt oder in die Wässer abgibt und
– das bei einer erforderlichen Entsorgung und Deponie geringe Umfänge und Kosten verursacht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Abtrennung von Radium aus Wässern, insbesondere aus durch Natururan und seine natürlichen Zerfallsprodukte radioaktiv kontaminierten Wässern, durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes reaktives Material gelöst, das die belasteten Wässer durch ein homogenes Gemisch aus einem mineralischen Strukturmaterial mit einer großen inneren Oberfläche und feinteiligem Bariumsulfat in Form eines Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates, das in natürlich vorhandene und/oder technisch geschaffene Hohlräume in die Fließwege der Wässer und/oder in technische Einrichtungen, denen die Wässer zugeführt werden, eingebracht wird, geleitet werden.

Das homogene Gemisch aus einem mineralischen Strukturmaterial mit einer großen inneren Oberfläche und feinteiligem Bariumsulfat in Form eines Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates besteht aus Geopolymer-Pulver mit einem Massenanteil von 5 % bis 25 %, Härter mit einem Massenanteil bis 15 %, Wasser mit einem Massenanteil bis 10 %, Bariumsulfat mit einem Massenanteil von 50 % bis 85 % und Wasserstoffperoxid mit einem Massenanteil bis 5 %, wobei zuerst die Komponenten Geopolymer-Pulver, Härter und Wasser vermischt, danach Bariumsulfat und Wasserstoff peroxid zudosiert und erneut vermischt werden. Das homogene Gemisch wird zum Aushärten in flache Behälter gefüllt und nach dem Aushärten gebrochen und klassiert.

Durch das beschriebene Verfahren wird Bariumsulfat trotz seiner für die Radiumabtrennung notwendigen Feinkörnigkeit, die im Normalzustand für Wasser praktisch nicht durchströmbar ist, in eine Struktur gebracht, in der die Kapazität des reaktiven Materials hinsichtlich des Radiums erhalten bleibt und die Durchströmbarkeit gewährleistet wird. In Verbindung mit Geopolymer wird der effektive Einsatz des Bariumsulfates zur Radiumabtrennung in einem hochporösen, strukturstabilen Granulat möglich.

Als Strukturmaterial wird Geopolymerzement verwendet. Die Basis für Geopolymerzement bilden Alumosilikate, die als Poly(Silico-oxo-aluminate) oder in der Kurzform als Poly(Sialate) bezeichnet werden. Die Sialatstruktur

ist das vernetzende Element. Bei einem Verhältnis von Silizium zu Aluminium von 1 : 1 entsteht eine natürlichen Silikaten ähnliche Gerüststruktur.

Geopolymerzement ist selbst nicht in der Lage signifikante Mengen an Radium zu adsorbieren. Aber aufgrund seiner großen Druckfestigkeit und seinem enormen Volumen an Mikroporen ist er als Trägermedium für das feinteilige Bariumsulfat ausgezeichnet geeignet. Das Bariumsulfat kann als Naturprodukt (Baryt oder Schwerspat) oder als chemisch gefälltes Bariumsulfat (Blanc fixe) in das Trägermaterial eingebunden werden. In beiden Fällen tritt nicht der zu erwartende Effekt ein, daß das Bariumsulfat im Geopolymerzement inertisiert wird, sondern es tritt gegenteilig eine unerwartete Verbesserung der Materialeigenschaften durch die Vermischung von Geopolymer als strukturbildende Matrix mit einer sehr hohen mechanischen und chemischen Stabilität sowie einer sehr großen inneren Oberfläche und der radiumspezifischen Adsorptionsfähigkeit von Bariumsulfat mit hoher Aufnahmekapazität in Bezug auf Radium ein.

Durch Wasserstoffperoxid wird das noch nicht ausgehärtete Geopolymer-Bariumsulfat-Gemisch geschäumt somit eine zusätzliche Vergrößerung der äußeren Oberfläche erreicht und ein hochporöser Feststoff erzeugt.

Durch das anschließende Brechen des geschäumten und ausgehärteten Geopolymer-Bariumsulfat-Gemisches und das Klassieren kann ein Granulat, abhängig vom Anwendungsfall, mit beliebiger Korngröße bzw. Korngrößenverteilung hergestellt werden.

Vor der Abtrennung von Radium aus Trink- und/oder Mineralwässern wird das homogene Gemisch in Form eines Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates in einem Wasserbad gewaschen und/oder durch Zugabe einer anorganischen Säure oder einer organischen Säure auf einen pH-Wert des Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates von 7 vor dem Trocknen eingestellt. Diese Vorbehandlung des Geopolymer-Bariumsufat-Granulates ist zur Entfernung der durch den Härter eingetragenen Alkalität (OH^–-Ionen) erforderlich, um die gestellten Randbedingungen, daß keine zusätzlichen Ionen in die Trink- und/oder Mineralwässern eingetragen bzw. Ionen entfernt werden, zu erfüllen.

Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens werden erhebliche umweltrelevante, technisch/technologische und ökonomische Vorteile gegenüber bekannten Verfahren erzielt. Diese Vorteile bestehen darin, daß:

– die gesetzlichen Forderungen, behördlichen Auflagen und wasserrechtlichen Vorgaben hinsichtlich der Reduzierung der Aktivitätskonzentration von Radium sicher erfüllt und gewährleistet oder unterbietet,
– die Aktivitätskonzentration von Radium auf Werte reduziert wird, die es erlauben mit behördlicher Genehmigung die behandelden Wässer in Vorfluter einzuleiten,
– aus den vom Radium zu reinigenden Trink- und/oder Mineralwässern nach einer Vorbehandlung keine zusätzlichen Ionen aufgenommen oder in die Wässer abgegeben werden,
– aufgrund der hohen Aufnahmekapazität in Bezug auf Radium das Volumen der einzubringenden Materialschicht wesentlich geringer als bei anderen ebenfalls für die Radiumabtrennung in Frage kommenden Materialien ist bzw. die Standzeit bei gleicher Materialschichtdicke wesentlich erhöht wird und
– das Volumen bzw. die Masse des eingesetzten Materials bei einer notwendigen Entsorgung und Deponie aufgrund der wesentlich höheren Aufnahmekapazität in Bezug auf Radium deutlich geringere Umfänge und Kosten aufweist bzw. anfallen.

Ausführungsbeispiel
Das Beispiel beschreibt einem Laborversuch der Behandlung von Sickerwasser einer Uranbergbauhalde in einer Glaskolonne mit einem Geopolymer-Bariumsulfat-Granulat. Das Sickerwasser besitzt eine spezifische Aktivität an Radium zwischen 2,18 Bq/l und 2,89 Bq/l.

Das bei diesem Versuch eingesetzte Geopolymer-Bariumsulfat-Granulat weist folgende Zusammensetzung und Korngrößenklasse auf:

- Geopolymer-Pulver mit einem Massenanteil von	17,2 %
- Härter mit einem Massenanteil von	9,2 %
- Wasser mit einem Massenanteil von	3,7 %
- Bariumsulfat mit einem Massenanteil von	68,8 %
- Wasserstoffperoxid mit einem Massenanteil von	1,1 %
- Korngrößenklasse des verwendeten Granulates	1,0 mm bis 3,15 mm.

Folgende Parameter wurden beim Versuch berücksichtigt:

- Masse des Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates	20 g
- Volumen des Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates	20 ml
- Höhe der durchströmten Schicht	170 mm
- Durchmesser der verwendeten Glaskolonne	12 mm
- Wassertemperatur	20 C
- Sickerwassermenge	60 ml/h.

Die erzielte Ergebnisse werden in der Tabelle 1 dargestellt:
Tabelle 1: Ergebnisse der Behandlung des Sickerwassers einer Uranbergbauhalde mit einem Geopolymer-Bariumsulfat-Granulat
Die Ergebnisse zeigen, daß die eingesetzten 20 g Geopolymer-Bariumsulfat-Granulat nach ca. 7 Monaten und ca. 3001 radiumhaltigem Wasser unter den gewählten Versuchsbedingungen noch über 90 % der Radiumaktivität zurückhalten (15 m³ Wasser pro kg Granulat oder 15 000 Bettvolumen).
Dies entspricht für das verwendete Wasser mit einer spezifischen Aktivität an Radium zwischen 2,18 Bq/l und 2,89 Bq/l einer Radiumbeladung des Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates von durchschnittlich ca. 35 Bq/g.
Die maximale Radiumbeladung des Feststoffes unter den gewählten Versuchsbedingungen liegt bei ca. 60 Bq/g. Diese Beladung läßt sich praktisch dadurch erreichen, indem zwei oder mehrere Kolonnen hintereinander geschaltet werden.

Claims

Verfahren zur Abtrennung von Radium aus Wässern, insbesondere aus durch Natururan und seine natürlichen Zerfallsprodukte radioaktiv kontaminierten Wässern, durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes reaktives Material, dadurch gekennzeichnet, daß die belasteten Wässer durch ein homogenes Gemisch aus einem mineralischen Strukturmaterial mit einer großen inneren Oberfläche und feinteiligem Bariumsulfat in Form eines Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates, das in natürlich vorhandene und/oder technisch geschaffene Hohlräume in die Fließwege der Wässer und/oder in technische Einrichtungen, denen die Wässer zugeführt werden, eingebracht wird, geleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das homogene Gemisch aus einem mineralischen Strukturmaterial mit einer großen inneren Oberfläche und feinteiligem Bariumsulfat in Form eines Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates aus Geopolymer-Pulver mit einem Massenanteil von 5 % bis 25 %, Härter mit einem Massenanteil bis 15 %, Wasser mit einem Massenanteil bis 10 %, Bariumsulfat mit einem Massenanteil von 50 % bis 85 % und Wasserstoffperoxid mit einem Massenanteil bis 5 % besteht, wobei zuerst die Komponenten Geopolymer-Pulver, Härter und Wasser vermischt, danach Bariumsulfat und Wasserstoffperoxid zudosiert und erneut vermischt werden, danach das homogene Gemisch zum Aushärten in flache Behälter gefüllt wird und nach dem Aushärten gebrochen und klassiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abtrennung von Radium aus Trink- und Mineralwässern das homogene Gemisch in Form eines Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates in einem Wasserbad gewaschen und/oder durch Zugabe einer anorganischen Säure oder einer organischen Säure auf einen pH-Wert des Geopolymer-Bariumsulfat-Granulates von 7 vor dem Trocknen eingestellt wird.