RU2680507C1 - Способ очистки вод, загрязненных тритием - Google Patents
Способ очистки вод, загрязненных тритием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680507C1 RU2680507C1 RU2018108984A RU2018108984A RU2680507C1 RU 2680507 C1 RU2680507 C1 RU 2680507C1 RU 2018108984 A RU2018108984 A RU 2018108984A RU 2018108984 A RU2018108984 A RU 2018108984A RU 2680507 C1 RU2680507 C1 RU 2680507C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tritium
- water
- humic acid
- contaminated
- natural
- Prior art date
Links
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000003643 water by type Substances 0.000 title 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 claims abstract description 38
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims description 13
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 229940035429 isobutyl alcohol Drugs 0.000 claims description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 abstract description 3
- 239000008239 natural water Substances 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004887 air purification Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-PWCQTSIFSA-N Tritiated water Chemical compound [3H]O[3H] XLYOFNOQVPJJNP-PWCQTSIFSA-N 0.000 description 4
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 2
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000001950 radioprotection Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-BJUDXGSMSA-N (6Li)Lithium Chemical compound [6Li] WHXSMMKQMYFTQS-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 241000720974 Protium Species 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 241000902900 cellular organisms Species 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010857 liquid radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- 239000002101 nanobubble Substances 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000004457 water analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B4/00—Hydrogen isotopes; Inorganic compounds thereof prepared by isotope exchange, e.g. NH3 + D2 → NH2D + HD
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области сорбционных технологий дезактивации воды и водных растворов и может быть использовано для обработки природной воды. Способ очистки воды, загрязнённой тритием, включает ее обработку природной или синтетической гуминовой кислотой в жидком или порошкообразном состоянии, вводимой в соотношении гуминовая кислота:вода, загрязнённая тритием, равном 1:4÷5. Доводят путем добавления серной кислоты при перемешивании рН ≤ 4 и отделяют осадок фильтрацией через бумажный фильтр или коллоидно-химической экстракцией. Изобретение позволяет обеспечить высокий коэффициент распределения гуминовой кислоты, а также хранение конечного продукта, обогащенного тритием, без нарушения экологических норм и без создания специальных условий. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретения относится к области сорбционных технологий дезактивации воды и водных растворов, преимущественно природной воды.
Тритий является одним из самых распространённых искусственных радионуклидов, попадающих в природную среду в результате работы атомных реакторов, особая опасность для окружающей среды которого связана с переходом в состав органических веществ и далее в биоту (N. Baglan, S.B. Kim, C. Cossonnete, I.W. Croudace, M. Founier, D. Galleriu, P.E. Warwick, N. Momoshima. Organically bound tritium (OBT) behaviour and analysis: outcomes of the seminar held in Balaruc-les-Bains in May 2012. Radioprotection. 2013 г., Т. 48, 1, стр. 127 – 144). В сравнении с природным фоном поступление в водную среду техногенного трития связано прежде всего с работой водо-водяных реакторов типа ВВЭР, где тритий генерируется в результате: - реакции захвата нейтронов в изотопе 10B, используемом для управления реактивностью и поступающим в теплоноситель первого контура с борной кислотой; - ядерных реакций на литии 6Li, 7Li; - образования трития из дейтерия, присутствующего в природной воде; - реакции тройного деления изотопов урана и плутония в топливе. Эти потоки могут создавать в питьевой воде вблизи АЭС концентрацию трития до 200 Бк/л (N. Baglan, S.B. Kim, C. Cossonnete, I.W. Croudace, M. Founier, D. Galleriu, P.E. Warwick, N. Momoshima. Organically bound tritium (OBT) behaviour and analysis: outcomes of the seminar held in Balaruc-les-Bains in May 2012. Radioprotection. 2013 г., Т. 48, 1, стр. 127 – 144) , в грунтовых и поверхностных водах концентрацию трития, характерную для жидких радиоактивных отходов (Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010). (ред. от 16.09.2013). Москва : б.н., 2013. стр. 1- 77), а в случае аварийных ситуаций концентрация трития может достигать значений более 106 Бк/л (Hsin-Fa Fang, Chu-Fang Wang, Chien-Kung Lin. Improving distillation method and device of tritiated water analysis for ultra high decontamination efficiency. Journal of Environmental Radioactivity. 2015, Pages 62-67 г., Т. 150, стр. 62-67). Таким образом, расширение арсенала технологий, обеспечивающих концентрирование трития из водных ресурсов, является одной из актуальных задач в настоящее время.
Известен способ концентрирования трития из воды и её очистки путем электрохимического фракционирования/концентрирования (Ф.Ф. Файзрах-манов, Ф.Я. Аникин, Г.И. АНтоненко, Ю.В. Кулишов, Ф.Д. Третьяков. Измерение малых удельных активностей тримтия. Снежинск : РФЯЦ-ВНИИТФ, 2014. ISBN 978-5-902278-60-3). Способ основан на преимущественном восстановлении и отгонке в газовую фазу молекулярного лёгкого изотопа водорода и на обогащении раствора электролита дейтерием и тритием в виде DHO (дейтерий-протиевая вода), THO (тритий-протиевая вода).
К недостаткам способа относятся высокая энергоёмкость, длительность (до 6 -12 суток), необходимость применения специального оборудования, невысокая степень за один цикл электрохимического концентрирования степени обогащения (коэффициента распределения Kd, мл/г ) около 10.
Известен способ очистки воды от трития каталитическим изотопным обменом между водой и водородом. В известном способе детритизацию водных отходов проводят методом химического изотопного обмена водорода с водой (система «газ – жидкость») на гетерогенных катализаторах. Способ включает изотопный обмен между водой и водородом в многоступенчатой противоточной разделительной колонне, в состав которой входит нижний узел обращения потоков или электролизер. Разделительная колонна состоит из последовательно соединенных контактных устройств мембранного типа, расположенных в горизонтальной плоскости. В качестве мембраны в устройстве используют фторполимерную сульфокатионитную мембрану. В качестве катализатора используют гетерогенный гидрофобный или гидрофильный платиновый катализатор (патент RU 2380144; МПК B01D 59/28; 2010 год).
Недостатками способа являются необходимость предварительной подготовки воды с очисткой её от взвесей, коллоидов, биологической составляющей, а также использование специальной аппаратуры в виде многоступенчатой противоточной разделительной колонны с особым режимом безопасности из-за использования газообразных водорода и обогащённого тритием водорода.
Известен способ очистки радиоактивных растворов от трития путем обогащения фракции тяжелой воды тритием и озонированием в сочетании с сорбционно-осадительным выделением радионуклидов. В известном способе в загрязнённую тритием воду впрыскивают мелкие частицы сорбентов (бентонит, активированный уголь и цеолит) совместно с коагулянтом на основе солей железа. После этого проводят длительное перемешивание суспензии в статическом или полу-статическом режиме в реакторе. Тритий остаётся во фракции тяжёлой воды в водной фазе, а мешающие радионуклиды удаляют фильтрацией суспензии сорбентов с коагулянтом. После этого воду обогащают по тритию путём её обработки нанопузырьками озона в устройстве разложения «газ-жидкость»(патент JP 2015081840; МПК G21F 9/00, G21F 9/06; 2015 год).
Недостатками известного способа являются затраты большой энергии, использование стационарных установок дополнительной очистки воды от солей дистилляцией, необходимость дополнительного окисления органических соединений.
Известен способ сорбции трития из водного раствора природными слоистыми алюмосиликатами в статических условиях, при соотношении объёма водного раствора (мл) и массы алюмосиликата (г) в диапазоне 0,5 – 0,6 при 20о С и периодическом перемешивании в течение 3 месяцев, который обеспечивает коэффициент распределения Kd в интервале (0,1-0,2) мл/г, а интеркаляция в объём слоистых алюмосиликатов органических молекул (например, монтмориллонита - молекулами диметилсульфоксида, или гидразан сульфата) увеличивает Kd до уровня 0,7-0,9 мл/г ( A. I. Rat’ko, V. P. Samodurov, V. P. Kol’nenkov. Tritium Sorption by Modified Natural Aluminosilicates. Radiochemistry. 2001 г., Т. 43, 5, стр. 519 -3522)(прототип).
Недостатками известного способа при его применении для очистки от трития водных растворов с малым солевым фоном является: - низкие коэффициенты распределения (менее 10 мл/г); - необходимость применения большого количества сорбента (сотни – тысячи тонн на тонну очищаемой воды); - выделение в воду продукты растворения сорбента, катионов и анионов; - необходимость создания специальных условия для хранения насыщенного тритием алюмосиликатного сорбента, предотвращающих возможность перехода тритированной воды из сорбента в водяной пар и испарение из высыхающего сорбента.
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать способ очистки воды, загрязненной тритием, обеспечивающий достижение высокого коэффициента распределения наряду с относительно невысоким расходом сорбирующего реагента, а также обеспечение хранения конечного продукта, обогащенного тритием, без нарушения экологии без создания специальных условий.
Поставленная задача решена в способе очистки воды, загрязненной тритием, включающем обработку изотопообменным сорбентом с отделением осадка, в котором в качестве изотопообменного сорбента используют природную или синтетическую гуминовую кислоту в жидком или порошкообразном состоянии, вводимую в соотношении гуминовая кислота : вода, загрязненная тритием, =1:4÷5, с доведением путем добавления серной кислоты при перемешивании рН ≤ 4 и отделением осадка фильтрацией через бумажный фильтр или коллоидно-химической экстракцией. При этом отделение осадка может быть осуществлено коллоидно-химической экстракцией в изобутиловый спирт.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ очистки воды, загрязненной тритием, с использованием природной или синтетической гуминовой кислоты в жидком или порошкообразном состоянии, вводимой в соотношении гуминовая кислота: вода, загрязненная тритием, =1:4÷5 с доведением путем добавления серной кислоты при перемешивании рН ≤ 4 и отделением осадка фильтрацией через бумажный фильтр или коллоидно-химической экстракцией, например, в изобутиловый спирт.
Использование авторами гуминовой кислоты для очистки воды, загрязненной тритием, основано на изучении процесса изотопного обмена, при котором происходит спонтанное перераспределение радиоактивных изотопов трития в структуре осадка гуминовой кислоты. При этом происходит обмен протия (Н) на тритий (7) в макромолекуле гуминовой кислоты (сорбция) по реакции
Экспериментальные исследования, проведенные авторами, позволили выявить оптимальные условия сорбции трития гуминовой кислотой. Существенным в данном случае является установление и поддержание рН раствора, равным или ниже 4, при котором гуминовая кислота переходит в водородную форму и выделяется в виде осадка из раствора. Существенным также является соотношение количества вводимой гуминовой кислоты к объему обрабатываемой воды. Так соотношение меньше 1:4 не позволяет достичь нужной степени очистки. При соотношении более 1:5 наблюдается образование объемного осадка твердой гуминовой кислоты, трудноотделяемого от раствора.
Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. В объем воды, содержащей молекулы тритированной воды ТНО, вносят аликвоту раствора гуминовой кислоты в количестве, необходимом для установления соотношения гуминовая кислота : вода, загрязненная тритием = 1:4÷5. Затем, путем добавления серной кислоты при перемешивании доводят рН раствора до величины не более 4. После выпадения осадка гуминовой кислоты, обогащенной тритием, осадок отделяют от маточного раствора фильтрованием или коллоидно-химической экстракцией, водную фазу направляют на повторную очистку, или на сброс в канализацию. Твердая гуминовая кислота, обогащенная тритием, может далее храниться на воздухе неограниченное время без выделения трития в газовую фазу. В предлагаемом способе используют гуминовые кислоты в виде раствора (при сорбции в статике), или порошка (при сорбции в режиме хроматографии).
Положительным эффектом предлагаемого способа является: - высокий коэффициент распределения трития между раствором и осадком гуминовых кислот, достигающий величин в диапазоне 103-105 мл/г; - низкая дисперсность (в среднем 0.01-5 мкм) осадка гуминовых кислот, что позволяет вводить его в цементную матрицу или жидкое стекло для долговременного хранения. Дополнительным положительным эффектом предлагаемого способа является достижение высокого коэффициента распределения не только по тритию, но и по ряду других элементов (см. табл.).
Примеры реализации способа.
Пример 1. В 250 мл речной воды, имеющей рН 7.8 при температуре 23°С и удельную активность по тритию в виде ТНО (30,9 Бк/мл), вносят аликвоту 50 мл раствора гуминовой кислоты (ГК) природного происхождения с начальной концентрацией 0.99 г/л. Это обеспечивает отношение массы ГК к объему воды 0.2 мг/мл (1:5). Доводят кислотность раствора серной кислотой до рН=3.8 и после установления сорбционного равновесия и отделения осадка фильтрованием через целлюлозный фильтр «синяя лента» измеряют равновесную активность аликвоты прозрачного фильтрата, находят долю сорбированного трития = 0.186, что отвечает коэффициенту распределения Kd=(1.14±0.15)⋅104 мл/г.
Пример 2. В 200 мл речной воды, имеющей рН 7.8 при температуре 23°С с введенной радиоактивной меткой трития в виде ТНО, вносят аликвоту 50 мл раствора синтетической ГК с начальной концентрацией 0.99 г/л. Это обеспечивает отношение массы ГК (мг) к объему (мл) воды 0.25 мг/мл (1:4). После установления сорбционного равновесия суспензию раствора с осадком пропускают через колонку с дренажным дном из фильтра «синяя лента», собирают фильтрат в стеклянный стакан и измеряют равновесную активность аликвоты фильтрата. Изменение удельной активности соответствует сорбции трития = 0,158, что отвечает Kd=(1.7±0.6)⋅103 мл/г.
Пример 3. В 250 мл речной воды, имеющей рН 7.9 при температуре 22°С и удельную активность по тритию в виде ТНО (41,0 Бк/мл), вносят аликвоту 50 мл раствора гуминовой кислоты (ГК) природного происхождения с начальной концентрацией 0.99 г/л, состава, отношение массы ГК к объему воды 0.2 мг/мл (1:5). Корректируют кислотность раствора серной кислотой до рН=3.8 и, после установления сорбционного равновесия, к раствору приливают изобутиловый спирт в соотношении 100 мл спирта / 250 мл воды. После перехода осадка гуминовой кислоты в органическую фазу измеряют равновесную активность аликвоты фильтрата, находят долю сорбированного трития = 0.230, что отвечает коэффициенту распределения для гуминовой кислоты - Kd=(1.50±0.20)⋅104 мл/г.
Пример 4. В 250 мл речной воды, имеющей рН 7.9 при температуре 22°С и удельную активность по тритию в виде ТНО (41,0 Бк /мл), вносят аликвоту 50,0 мг порошка твердой гуминовой кислоты, приготовленного из природной ГК после осаждения, отмывки и сушки до постоянной массы на воздухе при 160°С. Отношение массы ГК к объему воды = 0.2 мг/мл (1:5). Корректируют кислотность раствора серной кислотой до рН=3.8 и, после установления сорбционного равновесия осадок гуминовой кислоты отделяют от раствора фильтрацией через фильтр «синяя лента», измеряют равновесную активность аликвоты фильтрата, находят долю сорбированного трития = 0.210, что отвечает коэффициенту распределения для гуминовой кислоты - Kd=(1.30±0.20)⋅104 мл/г.
Таким образом, авторами предлагается способ очистки воды, загрязненной тритием, обеспечивающий достижение высокого коэффициента распределения наряду с относительно невысоким расходом сорбирующего реагента, а также обеспечение хранения конечного продукта, обогащенного тритием, без нарушения экологии без создания специальных условий.
Claims (2)
1. Способ очистки воды, загрязненной тритием, включающий обработку изотопообменным сорбентом с отделением осадка, отличающийся тем, что в качестве изотопообменного сорбента используют природную или синтетическую гуминовую кислоту в жидком или порошкообразном состоянии, вводимую в соотношении гуминовая кислота:вода, загрязненная тритием, равном 1:4÷5, с доведением путем добавления серной кислоты при перемешивании рН ≤ 4 и отделением осадка фильтрацией через бумажный фильтр или коллоидно-химической экстракцией.
2. Способ очистки воды, загрязненной тритием, по п. 1, в котором осадок отделяют коллоидно-химической экстракцией в изобутиловый спирт.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108984A RU2680507C1 (ru) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | Способ очистки вод, загрязненных тритием |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108984A RU2680507C1 (ru) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | Способ очистки вод, загрязненных тритием |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680507C1 true RU2680507C1 (ru) | 2019-02-21 |
Family
ID=65479268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018108984A RU2680507C1 (ru) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | Способ очистки вод, загрязненных тритием |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680507C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2712541C1 (ru) * | 2019-05-22 | 2020-01-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ концентрирования трития из загрязненных вод |
| RU2767867C1 (ru) * | 2020-12-29 | 2022-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова» (МГУ) | Способ выделения трития из загрязненных им вод |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2060801C1 (ru) * | 1994-03-17 | 1996-05-27 | Юрий Александрович САХАРОВСКИЙ | Способ извлечения трития и протия из дейтерийсодержащей воды |
| RU2380144C1 (ru) * | 2008-05-06 | 2010-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ очистки воды от трития каталитическим изотопным обменом между водой и водородом |
| JP2015081840A (ja) * | 2013-10-23 | 2015-04-27 | 日本ソリッド株式会社 | トリチウム等の放射性物質を含有する汚染水の処理方法 |
| US20160233001A1 (en) * | 2013-09-13 | 2016-08-11 | Hideki Koyanaka | Tritium adsorbent, method for separating tritium in water, and method for regenerating tritium adsorbent |
-
2018
- 2018-03-14 RU RU2018108984A patent/RU2680507C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2060801C1 (ru) * | 1994-03-17 | 1996-05-27 | Юрий Александрович САХАРОВСКИЙ | Способ извлечения трития и протия из дейтерийсодержащей воды |
| RU2380144C1 (ru) * | 2008-05-06 | 2010-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ очистки воды от трития каталитическим изотопным обменом между водой и водородом |
| US20160233001A1 (en) * | 2013-09-13 | 2016-08-11 | Hideki Koyanaka | Tritium adsorbent, method for separating tritium in water, and method for regenerating tritium adsorbent |
| JP2015081840A (ja) * | 2013-10-23 | 2015-04-27 | 日本ソリッド株式会社 | トリチウム等の放射性物質を含有する汚染水の処理方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| RAT'KO A.I., SAMODUROV V.P., KOL'NENKOV V.P. Tritium Sorption by Modified Natural Aluminosilicates, Radiochemistry, 2001, vol. 43, N5, p. 519-522. * |
| ВОЛКОВ И.В. Реакции микроэлементов с гуминовыми кислотами как основа сорбционной дезактивации и очистки техногенных отходов, Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук, Екатеринбург, 2016, с. 1, 5, 7-8, 13. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2712541C1 (ru) * | 2019-05-22 | 2020-01-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ концентрирования трития из загрязненных вод |
| RU2767867C1 (ru) * | 2020-12-29 | 2022-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова» (МГУ) | Способ выделения трития из загрязненных им вод |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rahman et al. | Liquid radioactive wastes treatment: a review | |
| US4461711A (en) | Method for separating and collecting iodine | |
| Ma et al. | Radioactive wastewater treatment technologies: a review | |
| Fu et al. | Degradation of Ni–EDTA complex by Fenton reaction and ultrasonic treatment for the removal of Ni 2+ ions | |
| Luo et al. | Research on a pellet co-precipitation micro-filtration process for the treatment of liquid waste containing strontium | |
| RU2680507C1 (ru) | Способ очистки вод, загрязненных тритием | |
| Liu et al. | Removal of radioactive iodide from simulated liquid waste in an integrated precipitation reactor and membrane separator (PR-MS) system | |
| Talebi et al. | Nickel ion coupled counter complexation and decomplexation through a modified supported liquid membrane system | |
| Chakraborty et al. | A critical review of the removal of radionuclides from wastewater employing activated carbon as an adsorbent | |
| Tachibana et al. | Combined use of tannic acid-type organic composite adsorbents and ozone for simultaneous removal of various kinds of radionuclides in river water | |
| WO2014172360A2 (en) | Advanced tritium system for separation of tritium from radioactive wastes and reactor water in light water systems | |
| CN105719718A (zh) | 一种去除放射性水中胶体态核素110mAg和60Co/58Co的方法 | |
| CN105617982B (zh) | 一种去除放射性水中110mAg的无机吸附剂及其制备方法 | |
| Jin et al. | Removal of nickel and strontium from simulated radioactive wastewater via a pellet coprecipitation-microfiltration process | |
| CN105107478A (zh) | 一种去除水中放射性铯的载锆有机杂化吸附剂及制备和使用方法 | |
| Zong et al. | Prediction and optimization of removal performance for europium onto phosphate decorated zirconium-based metal–organic framework nanocomposites: Structure-activity relationship and mechanism evaluation | |
| Grandjean et al. | Comparing hexacyanoferrate loaded onto silica, silicotitanate and chabazite sorbents for Cs extraction with a continuous-flow fixed-bed setup: Methods and pitfalls | |
| JP2018004588A (ja) | トリチウムを含む放射能汚染水からのトリチウムの分離除去方法 | |
| JP2013246139A (ja) | 放射性物質汚染排水の処理方法 | |
| Pátzay et al. | Modification of the radioactive wastewater treatment technology in the Hungarian PWR | |
| Miśkiewicz et al. | Application of biosorbents in hybrid ultrafiltration/sorption processes to remove radionuclides from low-level radioactive waste | |
| TWI612014B (zh) | 以流體化床均質顆粒化技術處理含硼廢水之方法 | |
| JP2015081891A (ja) | 原子力発電使用済み燃料プール水の浄化法及び装置並びに使用済み燃料プール水の処理方法及び装置 | |
| Zhang et al. | Large-scale synthesis of nano Cu 2 O/Cu–C for iodide removal in a novel countercurrent two-stage adsorption and membrane separator system | |
| RU2767867C1 (ru) | Способ выделения трития из загрязненных им вод |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210315 |