RU2211493C2

RU2211493C2 - Method for electrokinetic soil decontamination from radioactive and toxic materials

Info

Publication number: RU2211493C2
Application number: RU2001131842A
Authority: RU
Inventors: А.С. Баринов; Л.Б. Прозоров; В.Б. Николаевский; М.Ю. Щеглов; Е.В. Шевцова
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2003-08-27

Abstract

FIELD: environment protection; decontamination of clay soils from natural and man-caused radioactive and toxic materials. SUBSTANCE: method includes formation of two cathode cavities in sections of soil to be decontaminated and anode cavity in-between; introduction of electrolyte in these cavities and application of positive and negative dc potential across them; extraction of electrolyte from anode cavity and its supply to cathode cavities; extraction of electrolyte and gas phase from cathode cavities, and decontamination of electrolyte. Prior to applying positive and negative dc potential across electrolytes of anode and cathode cavities electrolyte is fed to soil between anode and cathode cavities in the amount of 0.1-0.5 of volume per volume of soil being decontaminated through perforated tubes. The latter are driven in soil through contaminated soil depth and equally spaced apart. In the process electric conductivity of all soil sections along line interconnecting anode and cathode cavities is monitored by measuring voltage drop across them and by feeding electrolyte to sections with reduced electric conductivity in amount ensuring equalization of soil section electric conductivity. EFFECT: enhanced capacity and economic efficiency; reduced time and power requirement for procedure. 1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к очистке природных и техногенных материалов, и наиболее эффективно может быть использовано при очистке глинистых грунтов, содержащих радиоактивные и токсичные вещества. The invention relates to the field of environmental protection, in particular to the purification of natural and technogenic materials, and can be most effectively used in the purification of clay soils containing radioactive and toxic substances.

Известен способ очистки почв от загрязняющих их веществ (1) с применением электроосмоса, включающий установку в почву на заданную глубину одного или нескольких пористых электродов, служащих катодами, и одного или нескольких электродов, служащих анодами, подведение к электродам разности электрических потенциалов между катодами и анодами, подачу в почву в месте нахождения одного из электродов, анода или катода, чистой промывающей жидкости, например воды, выведение электролита из прикатодной области и его очистку. A known method of cleaning soils from polluting substances (1) using electroosmosis, including installing in the soil at a given depth one or more porous electrodes serving as cathodes, and one or more electrodes serving as anodes, bringing to the electrodes the difference of electric potentials between cathodes and anodes , feeding into the soil at the location of one of the electrodes, the anode or cathode, a clean washing liquid, such as water, removing the electrolyte from the cathode region and cleaning it.

Недостатком известного способа является невозможность очистки грунтов от прочносвязанных с ними элементов загрязнителей, для десорбции которых требуется высокая концентрация реагента более 0,1 N, так как электроосмос при этом практически отсутствует. The disadvantage of this method is the impossibility of cleaning the soil from strongly connected with them elements of pollutants, for the desorption of which requires a high concentration of the reagent of more than 0.1 N, since there is practically no electroosmosis.

Известен способ электрокинетической очистки грунтов от загрязняющих его веществ (2), основанный на использовании явления электроосмоса и включающий создание в расположенных на расстоянии друг от друга участках очищаемого грунта, анодной и катодной полостей, начальное заполнение анодной и катодной полостей электролитами, создание разности давлений между анодной и катодной полостями, подведение к электролитам анодной и катодной полостей положительного и отрицательного потенциалов напряжения постоянного тока, постоянное в течение всего процесса выведение электролитов из анодной и катодной полостей, выделение из выведенных электролитов загрязняющих грунт веществ и подачу очищенных электролитов в анодную и катодную полости. Недостатком известного способа является: ограниченная область применения, обусловленная возможностью его использования только для очистки водоненасыщенных грунтов с хорошей водопроницаемостью. A known method of electrokinetic cleaning of soils from pollutants (2), based on the use of the phenomenon of electroosmosis and including the creation of separated soil sections of the treated soil, anode and cathode cavities, the initial filling of the anode and cathode cavities with electrolytes, creating a pressure difference between the anode and cathode cavities, bringing to the electrolytes of the anode and cathode cavities of positive and negative potentials of DC voltage, constant throughout Process for removing electrolyte from the anode and cathode cavities, separation of electrolytes derived substances contaminating the soil and feeding the purified electrolyte to the anode and cathode cavity. The disadvantage of this method is: limited scope, due to the possibility of its use only for cleaning water-unsaturated soils with good water permeability.

Известен способ электрокинетической очистки грунта от загрязняющих его веществ (3), основанный на принципе электролиза и включающий создание в расположенных на расстоянии друг от друга участках очищаемого грунта двух катодных полостей и расположенной между ними анодной полости, размещение электролитов с рабочими концентрациями десорбирующих ионов и кислотностью в анодной и катодных полостях и подведение к ним положительного и отрицательного потенциалов напряжения постоянного тока, выведение электролитов из катодных полостей, выделение из электролитов, выведенных из катодных полостей веществ, загрязняющих грунт, корректировку кислотности электролитов, выведенных из катодных полостей до рН 3 и подачу электролитов с откорректированной кислотностью в катодные полости. A known method of electrokinetic cleaning of the soil from polluting substances (3), based on the principle of electrolysis and including the creation of two cathode cavities and anode cavity located between them, located at a distance from each other, placement of electrolytes with working concentrations of desorption ions and acidity in anode and cathode cavities and bringing to them the positive and negative potentials of DC voltage, removing electrolytes from the cathode cavities, highlight of from electrolytes derived from cathode cavities pollutants soil acidity adjustment electrolyte withdrawn from cathode cavities to pH 3 with electrolytes and supplying the corrected acidity in the cathode cavity.

Недостатками известного способа являются: пониженная производительность, обусловленная уменьшением в процессе реализации количества извлекаемых из очищаемого грунта загрязняющих его веществ; пониженная экономичность; а также образование вторичных жидких отходов, связанные с необходимостью периодической замены отработанного электролита анодной полости на новый электролит; ограниченная область применения, обусловленная тем, что известный способ неприменим в тех случаях, когда необходимо сохранить целостность структуры очищаемых грунтов; пониженная степень выделения загрязняющих грунт веществ, т.к. выделение осуществляется только из электролита катодных полостей. The disadvantages of this method are: reduced productivity due to a decrease in the process of implementation of the amount of pollutants extracted from the cleaned soil; reduced profitability; as well as the formation of secondary liquid waste associated with the need for periodic replacement of the spent electrolyte of the anode cavity with a new electrolyte; limited scope, due to the fact that the known method is not applicable in those cases when it is necessary to maintain the integrity of the structure of the cleaned soil; reduced degree of emission of soil pollutants, as the selection is carried out only from the electrolyte of the cathode cavities.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ электрокинетической очистки грунтов от радиоактивных и токсичных веществ (4), включающий создание в расположенных на расстоянии друг от друга участках очищаемого грунта двух катодных полостей и расположенной между ними анодной полости, размещение электролитов с рабочими концентрациями десорбирующих ионов и кислотностью в анодной и катодных полостях и подведение к ним положительного и отрицательного потенциалов напряжения постоянного тока, выведение электролитов из катодных полостей, очистку выведенных из катодных полостей электролитов от загрязняющих грунт радиоактивных и токсичных веществ и последующую корректировку кислотности очищенных электролитов до их рабочих концентраций при этом одновременно с подведением к электролитам анодной и катодных полостей положительного и отрицательного потенциалов напряжения постоянного тока из анодной полости выводят электролит и газовую фазу и подают их в катодные полости, электролиты из катодных полостей выводят вместе газовыми фазами катодных полостей, а также поданным в катодные полости электролитом и газовой фазой анодной полости, а в анодную полость вводят электролит с рабочими концентрациями десорбирующих ионов и кислотностью, после чего перед очисткой осуществляют смешение, выведенных из катодных полостей электролитов и смешение выведенных из катодных полостей газовых фаз, их отделение друг от друга и удаление отделенной смеси газовых фаз, очистку выведенных из катодных полостей электролитов от загрязняющих грунт радиоактивных и токсичных веществ и последующую корректировку их кислотности осуществляют в их смеси с электролитом, подаваемым в катодные полости из анодной полости до рабочих величин кислотности, составляющих рН<3, причем одновременно с корректировкой кислотности очищенных электролитов осуществляют корректировку концентраций, содержащихся в них десорбирующих ионов, до рабочих величин, составляющих 0,01-5,0 моль/л, а вместо электролита с рабочими концентрациями десорбирующих ионов и кислотностью в анодную полость подают очищенную смесь электролитов с откорректированными кислотностью и концентрацией десорбирующих ионов, после чего вышеуказанную циркуляцию смеси электролитов осуществляют в непрерывном режиме до достижения необходимой степени очистки грунта, причем давление в анодной и катодных полостях поддерживают ниже атмосферного, а в качестве электролитов, размещаемых в анодной и катодных полостях, используют один и тот же электролит. Недостатками известного способа являются: повышенная продолжительность, особенно начальной стадии процесса, обусловленная низкой скоростью поступления реагента из анодной полости в очищаемый грунт за счет электромиграции и электроосмоса, а также из-за повторной сорбции на грунте десорбированного иона-загрязнителя при его движении в поле постоянного электрического тока; а участки, до которых еще не дошел десорбирующий реагент, обладают низкой электропроводностью, что не позволяет в начальный период процесса очистки достигнуть необходимых плотностей электрического тока и, соответственно, высокой производительности, это особенно сказывается при очистке больших объемов грунта, когда катодные и анодные полости устанавливаются на достаточно большом расстоянии друг от друга; пониженная экономичность, обусловленная расходом электроэнергии в начальной стадии процесса, продолжительностью несколько десятков суток, когда происходит движение реагентного фронта вдоль электрического поля без поступления загрязнения в электродные полости; возможность локальных перегревов отдельных участков грунта из-за их пониженной электропроводности, связанной с различными составом и пористостью грунта и, как следствие, его обезвоживание за счет испарения и снижение плотности электрического тока, приводящее к снижению скорости очистки; пониженная стойкость конструкционных материалов электродных устройств, вследствие возможного повышения температуры, выше допустимой из-за перегрева прилегающих к ним участков грунта в процессе очистки. The closest in technical essence to the claimed method is a method of electrokinetic cleaning of soils from radioactive and toxic substances (4), including the creation of two cathode cavities and anode cavity located between them, located between them, placement of electrolytes with working concentrations of desorbing ions and acidity in the anode and cathode cavities and bringing to them the positive and negative potentials of the DC voltage, removing electric troliths from the cathode cavities, cleaning the removed electrolytes from the cathode cavities from soil contaminating radioactive and toxic substances, and then adjusting the acidity of the purified electrolytes to their working concentrations, while simultaneously adding positive and negative DC voltage potentials to the anode and cathode cavities from the anode cavity the electrolyte and the gas phase and feed them into the cathode cavities, electrolytes from the cathode cavities are removed together with the gas phases of the cathode cavities, as well as an electrolyte supplied to the cathode cavities and the gas phase of the anode cavity, and an electrolyte with working concentrations of desorbing ions and acidity is introduced into the anode cavity, after which, before cleaning, the electrolytes removed from the cathode cavities are mixed and the gas phases removed from the cathode cavities are mixed , their separation from each other and the removal of the separated mixture of gas phases, cleaning the radioactive and toxic substances polluting the soil removed from the cathode cavities of the electrolytes and the subsequent the adjustment of their acidity is carried out in their mixture with an electrolyte supplied to the cathode cavity from the anode cavity to working pH values of pH <3, and at the same time as adjusting the acidity of the purified electrolytes, the concentrations contained in them of desorbing ions are adjusted to the operating values of 0 , 01-5.0 mol / l, and instead of an electrolyte with working concentrations of stripping ions and acidity, a purified mixture of electrolytes with corrected acidity is fed into the anode cavity and the concentration of desorbing ions, after which the above circulation of the electrolyte mixture is carried out continuously until the required degree of soil purification is achieved, the pressure in the anode and cathode cavities being kept below atmospheric pressure, and the same electrolytes placed in the anode and cathode cavities are used electrolyte. The disadvantages of this method are: increased duration, especially the initial stage of the process, due to the low rate of reagent from the anode cavity to the cleaned soil due to electromigration and electroosmosis, as well as due to the re-sorption of desorbed pollutant on the ground when it moves in a constant electric field current; and the areas to which the stripping reagent has not yet reached have low electrical conductivity, which does not allow reaching the required electric current densities and, accordingly, high productivity in the initial period of the cleaning process, this is especially true when cleaning large volumes of soil, when the cathode and anode cavities are installed at a sufficiently large distance from each other; reduced efficiency due to energy consumption in the initial stage of the process, lasting several tens of days, when the reagent front moves along the electric field without pollution entering the electrode cavities; the possibility of local overheating of individual sections of the soil due to their reduced electrical conductivity associated with different composition and porosity of the soil and, as a consequence, its dehydration due to evaporation and a decrease in the density of electric current, which leads to a decrease in the cleaning rate; reduced resistance of structural materials of electrode devices, due to a possible increase in temperature, is higher than permissible due to overheating of adjacent soil sections during the cleaning process.

Техническим результатом предлагаемого способа является сокращение продолжительности процесса, повышение экономичности, снижение энергозатрат и увеличение срока службы конструкционных материалов. The technical result of the proposed method is to reduce the duration of the process, increase efficiency, reduce energy consumption and increase the service life of structural materials.

Достижение технического результата обеспечивается за счет того, что предлагаемый способ включает: создание в расположенных на расстоянии друг от друга участках очищаемого грунта двух катодных полостей и расположенной между ними анодной полости, размещение электролитов с рабочими концентрациями десорбирующих ионов и кислотностью в анодной и катодных полостях и подведение к ним положительного и отрицательного потенциалов напряжения постоянного тока, вывод электролита из анодной полости и подачу его в катодные полости, вывод электролита и газовой фазы из катодных полостей, очистку выведенных электролитов от загрязняющих грунт радиоактивных и токсичных веществ и последующую корректировку кислотности очищенных электролитов до рабочих величин, составляющих рН<3 и корректировку концентраций, содержащихся в них десорбирующих ионов до рабочих величин, составляющих 0,01-5,0 моль/л, подачу очищенного электролита с откорректированными кислотностью и концентрацией десорбирующих ионов в анодную полость, циркуляцию смеси электролитов в непрерывном режиме до достижения необходимой степени очистки грунта, причем давление в анодной и катодных полостях поддерживают ниже атмосферного, а в качестве электролитов, размещаемых в анодной и катодных полостях, используют один и тот же электролит, при этом перед подведением к электролитам анодной и катодных полостей положительного и отрицательного потенциалов напряжения постоянного тока в грунт между анодной и катодными полостями подают электролит в количестве 0,1-0,5 объема на объем очищаемого грунта через перфорированные трубки, устанавливаемые в грунт на глубину загрязнения и на одинаковом расстоянии друг от друга, и осуществляют постоянный контроль электропроводности всех участков грунта вдоль линии, соединяющей анодную и катодные полости путем измерения падения напряжения на них и на участки с пониженной электропроводностью подают электролит, в количестве, обеспечивающем выравнивание электропроводности участков грунта. The achievement of the technical result is ensured due to the fact that the proposed method includes: creating two cathode cavities and an anode cavity located between them, cleaned soil located between them, placing electrolytes with working concentrations of desorbing ions and acidity in the anode and cathode cavities and summing up to them the positive and negative potentials of the DC voltage, the output of the electrolyte from the anode cavity and its supply to the cathode cavity, the output of the electrolyte of the gas phase from the cathode cavities, cleaning the removed electrolytes from soil contaminating radioactive and toxic substances, and then adjusting the acidity of the purified electrolytes to operating values of pH <3 and adjusting the concentrations of desorbing ions contained therein to operating values of 0.01- 5.0 mol / l, supply of purified electrolyte with corrected acidity and concentration of stripping ions to the anode cavity, circulation of the electrolyte mixture in a continuous mode until the required the degree of soil purification, and the pressure in the anode and cathode cavities is maintained below atmospheric, and the same electrolyte is used as electrolytes placed in the anode and cathode cavities, while before applying the positive and negative voltage potentials to the anode and cathode cavities DC current into the soil between the anode and cathode cavities is supplied with an electrolyte in an amount of 0.1-0.5 volume per volume of the soil to be cleaned through perforated tubes installed in the soil to a depth of soiling electrolyte is fed at the same distance from each other, and they constantly monitor the electrical conductivity of all soil sections along the line connecting the anode and cathode cavities by measuring the voltage drop across them and the sections with reduced electrical conductivity, in an amount that ensures equalization of the electrical conductivity of the soil sections.

Отличительными признаками заявляемого способа является то, что: перед подведением к электролитам анодной и катодных полостей положительного и отрицательного потенциалов напряжения постоянного тока в грунт между анодной и катодными полостями подают электролит в количестве 0,1-0,5 объема на объем очищаемого грунта, через перфорированные трубки, устанавливаемые в грунт на глубину загрязнения и на одинаковом расстоянии друг от друга, и осуществляют постоянный контроль электропроводности всех участков грунта вдоль линии, соединяющей анодную и катодные полости, путем измерения падения напряжения на них и на участки с пониженной электропроводностью подают электролит в количестве, обеспечивающем выравнивание электропроводности участков грунта. Distinctive features of the proposed method is that: before summing up the electrolytes of the anode and cathode cavities of the positive and negative potentials of the DC voltage into the soil between the anode and cathode cavities, the electrolyte is fed in an amount of 0.1-0.5 volume per volume of the soil to be cleaned, through perforated tubes installed in the soil to the depth of pollution and at the same distance from each other, and they constantly monitor the conductivity of all sections of the soil along the line connecting the anode w and cathode cavity, by measuring the voltage drop across them and portions with low conductivity electrolyte is fed in an amount to provide alignment portions soil conductivity.

Введение исходного раствора электролита в качестве десорбирующего реагента непосредственно в грунт до включения электрического тока через трубки, равномерно установленные по всему очищаемому участку, позволяет сразу запустить процесс десорбции загрязнителя во всем объеме очищаемого грунта, что особенно важно при очистке объектов от прочносвязанного загрязнителя с медленной кинетикой десорбции. Одновременно это предотвращает повторную сорбцию ионов загрязнителя при их движении к катодам и повышает электропроводность грунта, а соответственно, плотность тока и скорость очистки. В результате это приводит к резкому сокращению продолжительности малопроизводительной начальной стадии процесса и повышению скорости очистки и снижению энергозатрат. The introduction of the initial electrolyte solution as a desorbing reagent directly into the soil before turning on the electric current through tubes uniformly installed throughout the cleaned area allows you to immediately start the process of desorption of the pollutant in the entire volume of the cleaned soil, which is especially important when cleaning objects from tightly bound pollutants with slow desorption kinetics . At the same time, this prevents the re-sorption of pollutant ions during their movement to the cathodes and increases the electrical conductivity of the soil, and, accordingly, the current density and cleaning speed. As a result, this leads to a sharp reduction in the duration of the unproductive initial stage of the process and an increase in the cleaning rate and a reduction in energy consumption.

Указываемый интервал вводимого в грунт исходного раствора электролита в количестве 0,1-0,5 объема на объем очищаемого грунта определяется значением его общей пористости, которая имеет максимальное значение 0,45 - для песчаников и 0,5 - для глинистых грунтов. Поэтому при подаче его в трубки более 0,5 объема на объем очищаемого грунта, на его поверхности будет образовываться зеркало раствора, что приведет в случае грунтов с низкой фильтрационной способностью, например глинистых, к растеканию раствора за пределы очищаемого участка и увеличению площади загрязнения. При подаче раствора менее 0,1 объема на объем очищаемого грунта, невозможно достичь повышения скорости очистки из-за низкой концентрации десорбирующих ионов в поровом растворе, получающейся за счет разбавления поровыми водами. The indicated interval of the initial electrolyte solution introduced into the soil in an amount of 0.1-0.5 volume per volume of the soil being cleaned is determined by its total porosity, which has a maximum value of 0.45 for sandstones and 0.5 for clay soils. Therefore, when it is supplied to the tube with more than 0.5 volume per volume of the soil being cleaned, a solution mirror will form on its surface, which will lead, in the case of soils with low filtration ability, for example, clay soils, to spread the solution outside the area to be cleaned and increase the area of contamination. When the solution is supplied with less than 0.1 volume per volume of the soil to be cleaned, it is impossible to achieve an increase in the cleaning rate due to the low concentration of desorbing ions in the pore solution obtained by dilution with pore water.

Подача раствора электролита в перфорированные трубки определяется необходимостью обработки грунта на всю глубину загрязнения очищаемого участка, что особенно важно при обработке грунта с низкой фильтруемостью. The supply of the electrolyte solution to the perforated tubes is determined by the need for soil treatment to the entire depth of contamination of the cleaned area, which is especially important when processing soil with low filterability.

Постоянный контроль электропроводности всех участков и поддержание ее на требуемом уровне путем подачи дополнительного количества электролита в трубки приводит к повышению плотности тока и, соответственно, скорости очистки, а так же к повышению срока службы оборудования из-за предотвращения локального перегрева отдельных участков грунта. Constant monitoring of the electrical conductivity of all sections and maintaining it at the required level by supplying an additional amount of electrolyte to the tubes leads to an increase in current density and, accordingly, cleaning speed, as well as to an increase in the service life of equipment due to the prevention of local overheating of individual sections of the soil.

Пример осуществления предлагаемого способа. An example implementation of the proposed method.

Реальный грунт с влажностью 20%, загрязненный Cs-137, с удельной активностью 120 кБк/кг в количестве 50 кг, поместили в емкость объемом 40 л, выполненную из полипропилена в форме параллелепипеда длиной 2 м и сечением 0,15x0,15 м. Торцы емкости были оборудованы катодными полостями объемом 1,5 л каждая, отделенные от грунта мембранами. В которых были размещены электроды в виде пластин из нержавеющей стали размером 0,1x0,1x0,005 м. Real soil with a moisture content of 20%, contaminated with Cs-137, with a specific activity of 120 kBq / kg in the amount of 50 kg, was placed in a 40-liter capacity made of polypropylene in the form of a parallelepiped 2 m long and a cross section of 0.15x0.15 m. Ends the containers were equipped with cathode cavities of 1.5 l each, separated from the ground by membranes. In which were placed the electrodes in the form of stainless steel plates measuring 0.1x0.1x0.005 m.

В центре емкости была оборудована анодная полость объемом 1,5 л, отделенная с двух сторон от грунта мембранами. В анодной полости был размещен электрод в виде пластины из платинированного титана размером 0,1x 0,1x 0,005 м. В каждую полость введено по 1,3 л электролита 0,5М HNO₃+1M NH₄NO₃.In the center of the tank was equipped with an anode cavity of 1.5 l, separated on both sides by soil membranes. An electrode was placed in the anode cavity in the form of a plate of platinum titanium with a size of 0.1x 0.1x 0.005 m. 1.3 L of electrolyte 0.5M HNO ₃ + 1M NH ₄ NO _{3 was} introduced into each cavity.

С каждой стороны между анодной и катодными полостями в грунте размещают на одинаковом 0,2 м расстоянии друг от друга 8 перфорированных трубок, в которые подают раствор электролита в количестве 0,2 объема на объем очищаемого грунта (8 л). Подачу раствора осуществляют таким образом, чтобы не допустить образование зеркала раствора на поверхности грунта. Затем к электролиту анодной полости подводят положительный, а к электролитам катодных полостей - отрицательный потенциалы напряжения постоянного тока (U=70 B). Осуществляют постоянный контроль электропроводности различных участков грунта одинаковой длины между анодной и катодной полостями вдоль линии, соединяющей данные полости, путем измерения падения напряжения на них, и по результатам измерений подают дополнительное количество раствора электролита в трубки на участок с пониженной электропроводностью в количестве, обеспечивающем выравнивание электропроводности участков грунта. On each side between the anode and cathode cavities in the soil, 8 perforated tubes are placed at the same 0.2 m distance from each other, into which the electrolyte solution is supplied in an amount of 0.2 volume per volume of the soil to be cleaned (8 l). The supply of the solution is carried out in such a way as to prevent the formation of a mirror of the solution on the soil surface. Then, the positive potential is brought to the electrolyte of the anode cavity, and the negative potentials of DC voltage (U = 70 V) to the electrolytes of the cathode cavities. They constantly monitor the electrical conductivity of different sections of soil of the same length between the anode and cathode cavities along the line connecting these cavities by measuring the voltage drop across them, and according to the measurement results, an additional amount of electrolyte solution is fed into the tubes to the section with reduced electrical conductivity in an amount that ensures equalization of electrical conductivity sections of soil.

Например, результаты одного из измерений напряжения на участках грунта между анодом и катодом имели значения 10-10-11-11-20 В. После подачи в трубку на участок с падением напряжения 20 В электролита объемом 0,1 л падение напряжений распределилось следующим образом: 12-12-13-13-12 В. For example, the results of one of the voltage measurements on the soil sections between the anode and cathode had a value of 10-10-11-11-20 V. After applying an electrolyte of 0.1 L volume to the tube with a voltage drop of 20 V, the voltage drop was distributed as follows: 12-12-13-13-12 V.

При этом происходит повышение электропроводности грунта, выравнивание ее по всему объему, что обеспечивает уже в начале процесса очистки необходимые технологические параметры - плотность тока и, как следствие, скорость очистки. В результате воздействия на грунт десорбирующих ионов, входящих в состав электролита, происходит переход радионуклидов и токсичных веществ с частиц грунта в поровый раствор и движение их под действием электрического поля в электролиты катодных полостей. In this case, there is an increase in the electrical conductivity of the soil, its equalization over the entire volume, which provides the necessary technological parameters at the beginning of the cleaning process - current density and, as a result, the cleaning speed. As a result of exposure to the soil of the desorbing ions that make up the electrolyte, there is a transition of radionuclides and toxic substances from soil particles into the pore solution and their movement under the influence of an electric field into the electrolytes of the cathode cavities.

Одновременно с подведением к электролиту анодной полости положительного, а к электролитам катодных полостей - отрицательного потенциалов напряжения постоянного тока, с помощью вакуумного насоса (через катодные полости) осуществляют вывод электролита и газовой фазы из анодной полости, их подачу в катодные полости, вывод электролитов и газовых фаз катодных полостей и поданных в них электролита и газовой фазы анодной полости. В результате происходит нейтрализация избытка образовавшихся в катодной полости в процессе электролиза воды ионов гидроксила, что предотвращает образование в катодных полостях нерастворимых гидроокисей породообразующих элементов, переносимых вместе с ионами загрязнителя. Simultaneously with the supply of the positive anode cavity to the electrolyte, and the negative DC voltage potentials to the cathode cavities, using a vacuum pump (through the cathode cavities), the electrolyte and gas phase are withdrawn from the anode cavity, they are fed into the cathode cavities, and electrolytes and gas phases of the cathode cavities and the supplied electrolyte and the gas phase of the anode cavity. As a result, the excess of hydroxyl ions formed in the cathode cavity during the electrolysis of water is neutralized, which prevents the formation of insoluble hydroxides of rock-forming elements in the cathode cavities transferred together with the pollutant ions.

Выведенные из катодных полостей электролиты и газовые фазы отделяют друг от друга, а раствор электролитов подают на очистку (например, сорбционную, соосадительную и т. п. ) от присутствующих в нем радиоактивных и токсичных элементов. The electrolytes and gas phases removed from the cathode cavities are separated from each other, and the electrolyte solution is fed for cleaning (for example, sorption, co-precipitation, etc.) from the radioactive and toxic elements present in it.

После выделения из раствора электролита Cs-137 его направляют на корректировку состава электролита до исходных значений. Затем очищенный раствор электролита с откорректированным составом вводят в анодную полость, после чего осуществляют циркуляцию раствора электролитов в непрерывном режиме до достижения необходимой степени очистки грунта. After separation of the Cs-137 electrolyte from the solution, it is sent to adjust the electrolyte composition to the initial values. Then, the purified electrolyte solution with the corrected composition is introduced into the anode cavity, after which the electrolyte solution is circulated in a continuous mode until the required degree of soil purification is achieved.

Для сравнения был проведен эксперимент, отличающийся от вышеописанного тем, что подачу электролита в грунт не осуществляли. For comparison, an experiment was conducted that differs from the above in that the electrolyte was not supplied to the soil.

Результаты испытаний прототипа и предлагаемого способа по очистке реального грунта, загрязненного Cs-137 показали, что последний обладает более высокими производительностью, экономичностью, скоростью очистки грунта и низкими энергозатратами. Как видно из представленных в таблице результатов, предварительная подача раствора десорбирующего реагента в загрязненный грунт позволила сократить продолжительность очистки (например, до 40%) более, чем в 2 раза, увеличить среднюю скорость очистки с 0,23 до 0,5%/сутки и, соответственно, снизить энергозатраты в ~2 раза. The test results of the prototype and the proposed method for cleaning real soil contaminated with Cs-137 showed that the latter has higher performance, economy, speed of soil cleaning and low energy consumption. As can be seen from the results presented in the table, the preliminary supply of the solution of the desorbing reagent to the contaminated soil allowed to reduce the cleaning time (for example, up to 40%) by more than 2 times, to increase the average cleaning rate from 0.23 to 0.5% / day, and , accordingly, reduce energy consumption by ~ 2 times.

Испытания продемонстрировали работоспособность заявляемого способа в полупромышленных условиях, что позволяет сделать вывод о том, что способ обладает также и промышленной применимостью. Tests have demonstrated the operability of the proposed method in semi-industrial conditions, which allows us to conclude that the method also has industrial applicability.

ЛИТЕРАТУРА
1. 3аявка ФРГ 4307719, МКИ5: G 21 F 9/28, оп. 15.09.94.LITERATURE
1. 3 application of Germany 4307719, MKI5: G 21 F 9/28, op. 09/15/94.

2. Патент США 5074986, МКИ5: С 25 С 1/22, оп. 24.12.91. 2. US patent 5074986, MKI5: C 25 C 1/22, op. 12/24/91.

3. Международная заявка WO 95/11095, МКИ6: В 09 С 1/00, A 62 D 3/00, оп. 27.04.95. 3. International application WO 95/11095, MKI6: B 09 C 1/00, A 62 D 3/00, op. 04/27/95.

4. Патент РФ 2172531 C1, G 21 F 9/28, В 09 С 1/08, Бюл. 23, оп. 20.08.2001. 4. RF patent 2172531 C1, G 21 F 9/28, B 09 S 1/08, Bull. 23, op. 08/20/2001.

Claims

A method of electrokinetic cleaning of soils from radioactive and toxic substances, including the creation of two cathode cavities and anode cavity located between them, placement of electrolytes with working concentrations of desorption ions and acidity in the anode and cathode cavities, and the supply of positive and negative DC voltage potentials to them current, electrolyte output from the anode cavity and its supply to the cathode cavities, electrolyte and gas phase discharge from the cathode cavities, cleaning removed electrolytes from soil contaminating radioactive and toxic substances and the subsequent adjustment of the acidity of the purified electrolytes to operating values of pH <3, and the adjustment of the concentrations of desorbing ions contained in them to operating values of 0.01-5.0 mol / l, supply purified electrolyte with corrected acidity and concentration of desorbing ions in the anode cavity, circulation of the electrolyte mixture in a continuous mode until the required degree of soil purification is achieved, and the pressure in the anode and cathode cavities support lower than atmospheric, and as electrolytes placed in the anode and cathode cavities, the same electrolyte is used, characterized in that before applying the positive and negative DC voltage potentials to the soil to the anode and cathode cavities with each side between the anode and cathode cavities serves an electrolyte in an amount of 0.1-0.5 volume per volume of the soil to be cleaned through perforated tubes installed in the soil to the depth of contamination and per Nakova distance from each other and continuously monitor the electrical conductivity of all the ground stations along the line connecting the anode and cathode cavity, by measuring the voltage drop across them and portions with low conductivity electrolyte is fed in an amount to provide alignment portions soil conductivity.