Дезактивація води при видаленні поліамінофероціанідних комплексів фільтруванням
Дезактивація води при видаленні поліамінофероціанідних комплексів фільтруванням
М.Д. Гомеля, О.М. Терещенко, С.М. Астратов
Національний технічний університет України “КПІ”, м. Київ
Фільтрування води є одним із найпростіших методів очистки води від нерозчинних домішок. Було доцільно визначити ефективність даного методу при дезактивації води за допомогою комплексів полікатіонітів та фероціаніду калію. Умови утворення комплексу в радіоактивному розчині, співвідношення реагентів описано у роботі [1]. Для видалення малорозчинного комплексу з води розчин фільтрували через паперовий фільтр «синя стрічка».
Як видно із табл.1, при застосуванні метациду, ВПК-402 та АФ-1 ступінь дезактивації зростає при збільшенні дози реагентів. Однак, навіть при дозах полікатіоніту та K4[Fe(CN)6] відповідно 20 та 10 мг/л ступінь очищення не перевищує 61 %. В цілому всі три вищезгадані полікатіоніти близькі за своєю ефективністю. Застосування поліетиленіміну було неефективним. Очевидно, що комплекси, які утворюються при його використанні, є дрібнодисперсними частинками і не затримуються на фільтрі.
Для підвищення ефективності видалення комплексів з води застосовували коагулянт. Після внесення у воду з певною активністю заданих доз реагентів і утворення комплексів, добавляли коагулянт - гідроксохлорид алюмінію Al2(OH)5Cl ( доза за Al2O3 - 10 мг/л). Після коагуляції розчин відстоювали та фільтрували, визначали залишкову активність. Отримані результати приведені в табл. 2. В цілому коагуляція забезпечує підвищення ступеню дезактивації на 10 - 16 %. В більшій мірі це характерно для ВПК-402, в меншій для АФ-1. В усіх випадках ступінь очистки не перевищує 74 %. Така ефективність не може бути задовільною.
Більш перспективним методом видалення комплексів з води може бути ультрафільтрація. Цей метод дозволяє виділяти з води високомолекулярні сполуки та дрібнодісперсні домішки, процес проходить при меншому тиску, в порівнянні зі зворотнім осмосом, характеризується біль-
Таблиця 1. Ефективність дезактивації цезій-радіоактивної води фільтруванням при використанні полікатіонітів та фероціаніду калію.
N,
n/n
Полікатіоніт
Доза
полікатіоніту мг/л
Доза
K4[Fe(CN)6]мг/л
Активність, Бк/л
Крат-ність очистки
Ступінь очистки
Z, %
вихідна
кінцева
1.
Метацид
5
2
189
123
1,54
35
2.
10
5
293
139
2,11
53
3.
20
10
174
70
2,48
60
4.
ВПК-402
5
2
192
122
1,57
37
5.
10
5
254
134
1,90
47
6.
20
10
225
91
2,47
58
7.
АФ-1
50
2
185
123
1,50
34
8.
10
5
188
103
1,82
45
9.
20
10
294
116
2,53
61
10.
Поліетилен
імін
5
2
287
234
1,22
18
11.
10
5
240
232
1,03
3
12.
20
10
210
203
1,03
3
Таблиця 2. Ефективність дезактивації цезій-радіоактивних розчинів фільтруванням при використанні полікатіонітів, K4[Fe(CN)6] та коагулянту Al(OH)5Cl в концентрації по Al2O3 10мг/л.
N
n/n
Полікатіоніт
Доза полікат., мг/л
Доза
K4[Fe(CN)6]мг/л
Активність, Бк/л
Кратність очистки
Ступінь
очистки Z, %
до
очистки
після очистки
1.
Метацид
5
2
189
101
1,87
47
2.
10
5
293
115
2,57
61
3.
20
10
174
50
3,48
71
4.
ВПК-402
5
2
192
65
2,95
66
5.
10
5
294
101
2,91
66
6.
20
10
225
58
3,88
74
7.
АФ-1
5
2
185
120
1,54
35
8.
10
5
288
94
2,00
50
9.
20
10
294
90
3,27
69
10.
ПЕІ
5
2
264
112
2,46
42
11.
10
5
301
97
3,1
68
12.
20
10
278
68
4,1
75,5
шою продуктивністю мембран. При цьому фероціанід калію зв’язується в комплекси з радіонуклідами, а з полікатіонітом утворює малорозчинні у воді сполуки. Оскільки полікатіоніти є високомолекулярними сполуками, то основна маса їх комплексів з K4[Fe(CN)6] буде затримуватися на ультрафільтраційній мембрані.
Для дезактивації використовували модельні розчини радіонукліду цезію-137 у воді. Об’єм проби 500 мл. В розчин добавляли задані дози K4[Fe(CN)6] та полікатіоніту.Після утворення комплексу розчин фільтрували в ультрафільтраційній ячейці. Мембрана -УФМ-20. Процес проводили при тиску Р = 0,1 МПа, витраті води 0,8 л/год. Отримані результати приведені в таблиці 3. Як видно із таблиці, при використанні полікатіоніту АФ-1 та метациду в процесі ультраційної дезактивації води вдалося досягти при всіх дозах реагентів практично повної дезактивації води. Дещо менша ефективність процесу досягнута при використанні полікатіоніту ВПК-402 (ступінь дезактивації 84-93 %, в залежності від дози реагентів), ще менш ефективним виявився поліетиленімін. При збільшенні дози полікатіоніту ефективність очистки зменшується. Можливо це обумовлено тим, що поліетиленімін може блокувати фероціанід калію настільки, що знижується ефективність захвату останнім радіоізотопів цезію.
Таблиця 3. Очистка радіоактивних вод від радіоізотопів цезію-137 методом ультрафільтрації.
N
Реагенти
Концентрація, мг/л
Активність,Бк/л
Кратність
очистки
Ступ. очис.
Z, %
вихідна
кінцева
1
K4[Fe(CN)6]
ВПК-4022
5
145
23
6,3
84
2
К4[Fe(CN)6]
ВПК-402
5
10
145
12
12,1
91,7
3
K4[Fe(CN)6]
ВПК-402
10
20
145
10
14,5
93,1
4
K4[Fe(CN)6]
АФ-1
2
5
130
6
21,7
95,4
5
K4[Fe(CN)6]
АФ-1
5
10
130
0
>100
100
6
K4[Fe(CN)6]
АФ-1
10
20
130
0
>100
100
7
K4[Fe(CN)6]
ПЕІ
2
5
190
25
7,6
87
8
K4[Fe(CN)6]
ПЕІ
5
10
190
26
7,5
87
9
K4[Fe(CN)6]
ПЕІ
10
20
190
70
2,7
67
11
K4[Fe(CN)6]
метацид
2
5
201
0
>100
100
12
K4[Fe(CN)6]
метацид
5
10
201
0
>100
100
13
K4[Fe(CN)6]
метацид
10
20
201
0
>100
100
Таким чином, із приведених досліджень видно, що застосування методу співосадження поліамінофероціанідними комплексами радіоізотопів 137Cs i 90Sr з послідуючою фільтрацією недостатньо ефективне. Ступінь очищення - 74 %. Набагато кращі були результати, отриманні при застосуванні методу ультрафільтрації. Цей метод при застосуванні полікатіонітів та K4[Fe(CN)6] забезпечує високий ступінь дезактивації води, поступаючись флотації лише за продуктивністю та переважаючи її простотою технології.
Література
1. Гомеля М.Д., Терещенко О.М. Використання комплексів катіонних полімерів з фероціанідом калію при очистці води від радіоізотопів цезію-137 методом пневматичної флотації//Перспективные направления развития экологии, экономики, энергетики.- Одесса: ОЦНТЭИ. – 1999.- С. 333-338.