Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Защита водных объектов от техногенных радионуклидов сорбентами на основе опалкристобалитовых пород

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Защита водных объектов от техногенных радионуклидов сорбентами на основе опалкристобалитовых пород"

На правах рукописи

Баранова Ольга Юрьевна

ЗАЩИТА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ТЕХНОГЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ СОРБЕНТАМИ НА ОСНОВЕ ОПАЛКРИСТОБАЛИТОВЫХ ПОРОД

Специальность 25.00.36 — Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2006

Работа выполнена на кафедре водного хозяйства и технологии воды Уральского государственного технического университета - УПИ

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор Никифоров Александр Фёдорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Попов Александр Николаевич кандидат химических наук, профессор Липунов Игорь Николаевич

Ведущая организация;

ФГУП «Уральский научно-исследовательский институт коммунального хозяйства»

Защита состоится 13 декабря 2006 года в 13 часов на заседании совета по ' защите докторских и кандидатских диссертаций Д 216.013.01 при Федеральном государственном унитарном предприятии «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (ФГУП РосНИИВХ) по адресу: 620049, Екатеринбург, ул. Мира 23

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП РосНИИВХ, с авторефератом на сайте http: // www. wrm. ru

Автореферат разослан « 11» ноября 2006 г.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620049, Екатеринбург, ул. Мира, 23, ФГУП РосНИИВХ. Факс: (343) 374-26-79, 374-27-15.

Учёный секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Уральский регион в настоящее время представляет собой высокоразвитый агропромышленный комплекс. На фоне химического загрязнения природной среды он испытывает на себе самые разнообразные по генезису радиационные воздействия.

Несмотря на все меры, связанные с радиационной безопасностью, техногенные радионуклиды продолжают поступать в водные объекты. Источниками поступления радионуклидов в водоёмы Уральского региона являются предприятия ядерного топливного цикла, промышленные и исследовательские реакторы, аварийные и чрезвычайные ситуации, ядерные взрывы в промышленных и хозяйственных целях. Радионуклиды, поступающие в водные объекты, накапливаются во взвешенных веществах, донных отложениях, живых организмах, переносятся с водными потоками на большие расстояния от источника поступления и создают новые зоны радиоактивного загрязнения. В ряду техногенных радионуклидов потенциально опасными являются долгоживущие цезий-137 и стронций-90.

В работе рассмотрен сорбционный метод защиты водных объектов от техногенных радионуклидов с использованием природных неорганических сорбентов.

Природные неорганические сорбенты, в частности материалы на основе опалкристобалитовых пород, обладают повышенной избирательностью к катионам цезия и стронция, имеют микрозернистое и скрытокристаллическое строение, что позволяет ожидать:» высокую эффективность их применения в процессах очистки радиоактивных природных и сточных вод. Они в десятки раз дешевле искусственных органических и неорганических сорбентов, что при масштабном загрязнении водных объектов является важным ■ экономическим преимуществом их применения для целей дезактивации воды.

В настоящее время примеров применения материалов на основе опалкристобалитовых (кремнистых) пород в качестве коллекторов радионуклидов нет.

Цель диссертационной работы: снижение отрицательного воздействия техногенных радионуклидов цезия-137 и стронция-90 на водные объекты путем перевода их в экологически безопасное состояние с помощью сорбентов на основе кремнистых пород.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- определить эксплуатационные свойства сорбентов на основе кремнистых пород Уральского региона с точки зрения полноты очистки природных и сточных вод от радионуклидов цезия-137 и стронция-90;

- определить кинетические и емкостные характеристики кремнистых сорбентов в отношении техногенных радионуклидов цезия-137 и стронция-90;

- установить природу сорбционного взаимодействия радионуклидов цезия-137 и стронция-90 с сорбентами на основе кремнистых пород;

- разработать технические решения по защите и реабилитации водных объектов от техногенных радионуклидов.

Объект исследования: сточные и поверхностные воды, содержащие техногенные радионуклиды цезия-137 и стронция-90; сорбенты на основе опалкристобалитовых пород (АС - алюмосиликат; МС - силикат с повышенным содержанием оксида магния; МСК - модифицированный аналог сорбента МС).

Предмет исследования: процессы сорбции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 кремнистыми сорбентами.

Методы исследования. В работе использовался комплекс методов исследования, включающий: теоретические изыскания, лабораторное и натурное моделирование, комплексный анализ полученных автором и имеющегося в литературе материала, химический и радиометрический анализ воды. Дня количественного описания экспериментальных данных использованы стандартные методы и пакет прикладных программ для ПЭВМ (Microsoft Excel; Statistica 6.0).

Научная новизна исследований.

- определены эксплуатационные свойства сорбентов на основе кремнистых пород;

- установлены физико-химические закономерности процесса сорбции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 кремнистыми материалами в статических и динамических условиях;

- установлена ионообменная природа взаимодействия техногенных радионуклидов с кремнистыми сорбентами;

- разработаны технические решения и способы очистки радиоактивных природных и сточных вод, направленные на защиту водных объектов от радионуклидов цезия-137 и стронция-90.

На защиту выносятся:

- результаты исследования эксплуатационных свойств сорбентов на основе кремнистых пород;

- результаты исследований кинетики, статики и динамики процессов извлечения радионуклидов цезия -137 и стронция-90 из водных растворов;

- технические решения по защите и реабилитации водных объектов и водотоков от цезия-137 и стронция-90.

Практическая значимость. На основании научных результатов диссертации и имеющихся литературных данных разработаны технологии очистки сточных вод и реабилитации водных объектов от радиоактивных загрязнений цезия-137 и стронция-90. Предложена схема защиты водоемов ПО «Маяк». Определена величина эколого-экономического ущерба от сброса радиоактивной воды из каскада водохранилищ в р. Теча. Показана экономическая целесообразность применения сорбента АС.

Реализация результатов работы. Мембранно-сорбционная и реагентно-сорбционная технологии испытаны на водных системах различного состава, в том числе на воде водохранилища № 11 ПО «Маяк».

Полученные данные использованы при проектировании установок для защиты водных объектов от техногенных радионуклидов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и отдельные её результаты доложены и обсуждены на IV Российской конференции по радиохимии (Озёрск, 2003 г.); Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2004 г.); VII Международной специализированной выставке и конференции «Акватерра-2004» (Санкт-Петербург, 2004 г.); Всероссийском молодёжном научном симпозиуме «Безопасность биосферы-2005» (Екатеринбург, 2005 г.); VII Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2006 г.)

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 научных статей, из них 6 в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертационных исследований.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения и 3 приложений. Библиографический список включает 162 наименования. Работа изложена на 145 страницах, содержит 22 таблицы и 28 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность проблемы, обосновывается необходимость защиты водных объектов от техногенных радионуклидов, сформулированы цель и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведена оценка источников загрязнения водных объектов техногенными радионуклидами.

Отмечено, что различные радионуклиды неодинаково ведут себя по отношению к взвешенным веществам и донным осадкам рек. Стронций-90 образует преимущественно растворимые формы и переносится водными массами на большие расстояния. Радиоактивный цезий-137 способен сорбироваться на глинистых составляющих почв и речной взвеси, что во многом уменьшает степень его миграции с речными водами, богатыми взвешенным веществом.

Обоснована целесообразность применения природных сорбентов для защиты водных объектов от техногенных радионуклидов. Показано, что, несмотря на определённые недостатки в методах обработки радиоактивных вод природными неорганическими сорбентами, они обладают повышенной избирательностью к Cs-13 7 и Sr-90.

Во второй главе рассмотрена сырьевая база кремнистых сорбентов, установлены их состав и эксплуатационные свойства, проведена оценка наличия в фазе кремнистых пород фиксированных функциональных ионогенных групп. Описаны методики определения механических, прочностных и физико-химических свойств исследованных сорбентов.

Дисперсные кремнезёмы имеют осадочное происхождение. Они на 60-95 % состоят из гидратной формы кремнезёма xSi02-yH20 (где х » у),

содержащей различные примеси минерального и органического происхождения. Различают три вида кремнистых пород: диатомиты, трепелы й опоки (табл.1).

Таблица 1

Физические свойства опалкристобалитовых пород_

Показатель Диатомиты Трепелы Опоки

Объёмная масса, г/см3 0,25-0,70 0,7-1,2 Ы-1,6

Плотность, г/см3 1,03-2,20 2,20-2,50 2,30-2,35

Общая пористость, % 65-92 60-64 25-55

Эффективный размер пор, нм 100 - 3-5

Удельная поверхность, м2/г 20-50 - 110

Прочность, МПа 0,5-3,0 — 20-30

Огнеупорность, °С 1150-1600 1150-1600 -

Показано, что в отличие от диатомитов и трепелов опоки отличаются высокой прочностью и на уровне средней пористости обладают развитой удельной поверхностью, поэтому могут быть использованы в качестве сорбентов для защиты водных объектов от техногенных радионуклидов.

Сорбенты АС, МС и МСК изготовлены на базе опок Сухоложского месторождения ЗАО «Алсис» (г. Екатеринбург). Химический состав сорбентов АС и МС представлен в табл. 2. Сорбент МСК является модифицированным аналогом сорбента МС. Состав и свойства сорбента МСК подобны составу и свойствам сорбента МС.

Таблица 2

Химический состав сорбентов_

Сорбент Химический состав, %

БЮг МвО Ре2Оз А12Оз Остальное Силикатный модуль БЮг/АЬОз

Сорбент МС 43-47 43-47 4-5 2,5-3,0 Менее 0,5 16,36

Сорбент АС 78 0,5 5 7 9,5 11,14

Монтмориллонит 50,48 1,8 6,84 18,21 22,7 2,77

Клиноптилолит 48,54 1,10 0,86 11,24 38,26 4,32

Силикатный модуль у опалкристобалитовых пород намного выше, чем у глин и цеолитов. Содержание кремния в сорбенте АС в 1,5—2 раза превышает его содержание в сорбенте МС. В сорбенте МС в отличие от сорбента АС присутствует повышенное количество магния.

Эксплуатационные показатели исследуемых материалов (гранулометрический состав, плотность, пористость, измельчаемость, истираемость, механическая прочность, химическая стойкость) определены, согласно «Инструкции по применению местных зернистых материалов в водоочистных фильтрах» от 1987 г.

Установлено, что гранулометрический состав сорбентов относительно однороден: наибольший процент составляют частицы размером от 1,4 до 2,0 мм, и необходимости в их обогащении нет. Плотность (0,68-1,25 т/м2) и пористость (46-52 %) кремнистых пород примерно одинакова и сопоставима с плотностью и пористостью известных сорбентов.

Сорбенты на основе кремнистых пород являются механически прочными материалами. Измельчаемость, истираемость и условная механическая прочность сорбентов составляют 0,04-0,19%, 0,01-0,06 % и 0,75-0,79 % соответственно. Наименьшую измельчаемость и истираемость имеет сорбент АС по сравнению с МС и МСК. Физико-механические показатели исследуемых материалов отвечают требованиям, Предъявляемым к фильтрующим материалам. ' ~ " л

Установлено, что кремнистые породы химически устойчивы в нейтральных средах. Прирост кремнекислоты, сухого остатка и окисляемости в водной вытяжке соответствовал нормативным величинам, при контакте сорбентов с водной фазой её санитарно-гигиенические показатели не превышали нормируемых величин. Миграция веществ Из твердой фазы в жидкую не происходит. Показатели содержания веществ в водной вытяжке соответствовали СанПиН 2.1.4.1074-01.

Радиационно-гигиеническая оценка сорбентов АС и МС проведена в соответствии с НРБ-99 по величине эффективной удельной активности естественных радионуклидов. Величина эффективной удельной активности сорбентов составляет 87 Бк/кг, что позволяет отнести исследуемые материалы к радиационно-безопасным веществам.

На основании данных дифференциально-термического анализа, проведенного на дериватографе фирмы MOM (Венгрия) с максимальной температурой опытов 700°С установлено, что кремнистые породы в исследованном интервале температур не претерпевают структурных изменений. Эндоэффект при температуре 100°С связан с удалением воды из исследуемого материала.

Изученные сорбенты можно отнести к группе слабокислотных катионитов; полученные зависимости изменения величины рН от количества добавляемой щелочи свидетельствуют о том, что сорбенты АС и МС имеют в своём составе функциональные ионообменные группы.

ИК-спектры поглощения снимали на спектрофотометре UR-20 в интервале частот 1000-3400 см"' для исходных и отработанных сорбентов. По результатам ИК-спектроскопии, сдёлан вывод, что помимо физической природы взаимодействия между сорбатом и сорбентом в исследуемых системах имеет место эффект поглощения цезия и стронция за счёт хемосорбции.

Эксперименты в статических условиях проводили путём контактирования навески сорбента с известным объёмом раствора. При изучении сорбции цезия и стронция в качестве радиоактивной метки водных растворов использовали препараты цезия-137 и стронция-90 без носителя. Измерение скорости счёта импульсов в исследуемых растворах проводили с

использованием радиометра «Бета». Радионуклиды в водные растворы вносили исходя из требований МЗА (минимально значимой активности на рабочем месте).

В качестве растворов для исследования сорбционного процесса в исследуемых системах изучали модельные растворы на основе водопроводной и дистиллированной воды, а также провели исследования с водой озера-накопителя № 11 ПО «Маяк». Состав воды, мг/л: Са2+ — 100; Mg2* - 75; Na+ - 132; К+ - 15; CI" - 82; S042" - 650. Величина рН - 7,6. Суммарная р-активность 3000 Бк/дм3 (Sr-90 1950 Бк/дм3).

В третьей главе представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований закономерностей сорбции цезия-137 и стронция-90 кремнистыми сорбентами в статических и динамических условиях.

По экспериментально полученным значениям скорости счета импульсов фона (1ф), скорости счета импульсов исходного раствора (10) и скорости счета импульсов равновесного раствора (1р) рассчитывали степень сорбции (S, %) и коэффициент распределения радионуклида между твёрдой и жидкой фазами (Kd, мл/г):

s.iizk.,00, о,

'о ~ 1Ф

к s v

где V - объем раствора, мл; ш - масса сорбента, г.

Содержание элемента в сорбенте (Ст, мг/г - равновесная концентрация элемента в твёрдой фазе) рассчитывали по формуле

Cf= S-Co 'V/m. (3)

Содержание элемента в равновесном растворе (Ср, мг/л) определяли по формуле

Cp = Co(l-S), (4)

где Со - исходная концентрация элемента в растворе, мг/л. По результатам расчета строили изотерму сорбции в координатах «lgCt — IgCp» и определяли статическую сорбционную емкость сорбента (СОЕ, мг/г).

Для исследования влияния концентрации сорбента на сорбцию стронция и цезия строили изотермы в координатах «lgE — lg[m]». Сорбционное отношение (Е) рассчитывали по формуле

E=S/(1-S). (5)

Удельную массу сорбента варьировали от г-Ю^г/мл до 5-10'2 г/мл. Опыты по извлечению техногенных радионуклидов проведены при температуре 18°С Статистическую обработку результатов сорбционных экспериментов провели компьютерными пакетами Microsoft Excel и Statistica 6.0.

Исследование кинетики сорбции Св-137 и Бг-90 кремнистыми сорбентами в статических условиях. Константа скорости в сорбционных процессах не только характеризует химическую кинетику, как в гомогенных системах, но и зависит от лимитирующих стадий процесса.

На рис. 1 приведены зависимости степени извлечения Б радионуклида стронция-90 сорбентами от времени контакта твердой и жидкой фаз.

Б

■АС

•мс •мск

8 10 12 14 16 18 20 т.сут

Рис. 1 Зависимость степени сорбции стронция от времени контакта фаз

(рН=7,3; 1=18°С)

При одинаковых условиях проведения эксперимента равновесные степени извлечения стронция, достигаемые на сорбенте АС, существенно выше, чем полученные на других сорбентах. Время установления сорбционного равновесия в выбранных условиях для сорбента АС составляет 6 суток. В дальнейшем степень сорбции увеличивается незначительно. Для сорбента МС равновесие в системе не достигнуто. Даже через 20 суток извлечение стронция сорбентом продолжается. У сорбента МСК на кривой наблюдается максимум при т = 2 сут, далее степень сорбции уменьшается. Значения равновесных коэффициентов распределения стронция между твёрдой и жидкой фазами (Ка), рассчитанные для достигнутых максимальных значений степени сорбции, составляют: сорбент АС - (133 ± 18) мл/г; сорбент МС - (103 ± 11) мл/г; сорбент МСК - (63±8) мл/г.

Для определения лимитирующей стадии процесса сорбции была проведена серия экспериментов по извлечению микроколичеств цезия из растворов, приготовленных на водопроводной воде объемом V = 0,1 дм3 сорбентом АС массой ш=500 мг для каждой из температур: 8; 18; 23 °С. При математической обработке полученных кривых были найдены значения константы скорости процесса сорбции цезия сорбентом АС. Полученные величины приведены в табл. 3.

Таблица 3

Константы скорости процесса сорбции цезия сорбентом АС_

Температура, °С 8 18 23

К, с*1 0,0063 0,011 0,014

Определенная из углового коэффициента прямой в координатах «-1пК - 1/Т» энергия активации процесса сорбции цезия сорбентом АС равна 38,1 кДж/моль, что свидетельствует о том, что лимитирующей стадией процесса сорбции в исследованном интервале температур является диффузия цезия к поверхности сорбента.

Кинетические кривые в координатах «-1п(1-Р)-т» были аппроксимированы линейными зависимостями, где Р - безразмерная величина, характеризующая степень достижения сорбционного равновесия, определяемая как отношение количества сорбируемых катионов за время т (СОЕ^ и в момент равновесия (СОЕ»). Уравнения аппроксимирующих прямых имеют вид у - (а±Да)х + (Ь±ДЬ), где а - кажущаяся константа скорости процесса сорбции, Ь - свободный член уравнения, соответствующий участку, отсекаемому прямой на оси ординат.

На каждой из кинетических кривых можно выделить два линейных участка. Первый линейный участок соответствует режиму внешней диффузии. Второй, с меньшим углом наклона, соответствует режиму внутренней диффузии. Коэффициенты уравнений аппроксимирующих прямых для первого и второго прямолинейных участков построенных кинетических зависимостей представлены в табл. 4.

Таблица 4

Коэффициенты уравнений аппроксимирующих прямых

для кинетических зависимостей сорбции 5г-90_

Сорбент 1 линейный участок 2 линейный участок

±ДЯ| Ь|±ДЬ, а2±Да2 Ь2±ДЬг

Без перемешивания АС 0,015 ±0,003 0,007 ±0,055 0,0016 ±0,0003 0,427 ±0,012

МС 0,007 ± 0,004 0,045 ± 0,083 0,0010± 0,0003 0,349 ± 0,023

МСК 0,016 ±0,005 0,054 ±0,111 0,0014 ±0,0011 0,444 ±0,121

X 8 ? АС 0,020 ± 0,005 0,099 ±0,161 0,0039 ± 0,002 1,003 ±0,417

МС 0,008 ± 0,001 0,085 ±0,101 - -

де С X МСК 0,042 ± 0,024 0,065 ± 0,286 0,0042 ± 0,002 0,834 ± 0,270

Значения кажущихся скоростей процесса сорбции стронция для сорбентов АС и МСК для соответствующих режимов сорбции в пределах доверительных интервалов равны.

Для сорбента МС скорость сорбции стронция в режиме внешней диффузии несколько ниже, чем для других сорбентов в этом же режиме.

Перемешивание раствора не привело к значимому изменению скоростей сорбции цезия, что указывает на преобладание внутридиффузионного режима процесса.

Исследование сорбционных свойств материалов на основе кремнистых пород. Зависимости концентрации стронция в твёрдой фазе (Ст) от его равновесной концентрации в модельных растворах на основе водопроводной воды (Ср) исследуемыми сорбентами АС, МС, МСК в статических условиях представлены на рис. 2.

1еСт

Рис. 2 Изотермы сорбции стронция кремнистыми сорбентами (рН=7,3;1=18°С)

Изотермы сорбции стронция линейны в пределах доверительных интервалов для всех образцов вплоть до исходной концентрации стронция в растворе 1 мг/дм3. Далее угол наклона изотерм начинает уменьшаться. Линейные участки изотерм для интервала концентраций 10"3 ч-1 мг/дм3 были обработаны методом наименьших квадратов. Полученные при статистической обработке уравнения прямых, представленных на рис.2, имеют вид:

сорбент АС у = (1.06 ± 0.07)х +(2,04 ±0.17)

сорбент МС у = (1,10 ± 0.15)х + (1,74 ± 0.31)

сорбент МСК у = (1.08±0,23)х+( 1,70±0,48)

Из полученных уравнений видно, что в данной области концентраций для всех сорбентов коэффициент в уравнении при х, соответствующий тангенсу угла наклона изотермы, близок к 1, что характерно при выполнении закона Генри (устанавливается прямо пропорциональная зависимость между равновесными концентрациями сорбата в фазе поглотителя и в фазе раствора Ст=Ка-Ср). Полученные из уравнений коэффициенты распределения стронция (К^) в диапазоне концентраций от 0 до 1 мг/дм3 составляют: для

сорбента АС - от 74 до 162 мл/г; для МС - от 27 до 112 мл/г; для МСК- от 17 до 151 мл/г. Значения достигнутой статической обменной емкости (СОЕ) по стронцию составляют: для сорбента АС - 13мг/г; для МС - 6 мг/г; для МСК-4,5 мг/г.

Для изучения влияния удельного содержания сорбента на коэффициент распределения была приготовлена серия модельных растворов на основе водопроводной воды. По результатам измерений активности равновесных растворов рассчитывали величину сорбционного отношения (Е) и строили изотермы сорбции микроколичеств стронция и цезия сорбентами АС, МС, МСК в координатах Е - ^[ш]» (рис. 3).

Рис. 3 Изотермы сорбции цезия кремнистыми сорбентами (рН=7,3; ¡=18°С)

Прямолинейные участки изотерм были обработаны методом наименьших квадратов. Получены уравнения изотерм и рассчитаны значения угловых коэффициентов изотерм сорбции стронция и цезия исследованными сорбентами. Во всех случаях тангенс угла наклона изотерм в пределах доверительных интервалов близок к единице. Полученные данные указывают на то, что извлекаемые техногенные радионуклиды присутствуют в растворах, скорее всего, в ионной форме.

В обобщенном виде результаты определения сорбционных свойств исследованных сорбентов приведены в сводной табл. 5.

Анализируя полученные результаты можно сделать вывод, что из исследуемых материалов наиболее эффективен для извлечения стронция и цезия из водных растворов сорбент АС. Он обладает наибольшей избирательностью (по стронцию К^ = 133 мл/г и по цезию К^ = 1,34-103 мл/г) и ёмкостью (СОЕэг =13 мг/г, СОЕс» = 3,5 мг/г). Время полуобмена для сорбента АС составляет 5 часов по стронцию и 1 сутки по цезию.

Таблица 5

Результаты исследования сорбционных свойств кремнистых сорбентов

Радионуклид Цезий - 137 Стронций - 90

Сорбент АС МС МСК АС МС МСК

X 3 Коэффициент распределения, мл/г 1340 ±168 164 ±25 37±47 133 ± 18 103 ± II 63±8

II Статическая обменная ёмкость, мг/г 3,5 1,0 0,5 13,0 6,0 4,5

1 |р. 5 г а Время установления равновесия, сутки 6 6 2 6 >20 *

Время полуобмена, ч 24 12 24 • 5 120 5

Как показали исследования, при использовании предварительной реагентной или мембранной обработки растворов коэффициент распределения сорбента АС можно увеличить до 2,3*103 мл/г по цезию и 5,2* 102 мл/г по стронцию.

По увеличению сорбционной способности извлекать радионуклиды из водных растворов материалы можно расположить в ряд:

-цезий сорбент МС < сорбент МСК < сорбент АС

-стронций сорбент МСК < сорбент МС < сорбент АС

Исследование сорбции Св-137 и 8г-90 кремнистыми сорбентами в динамических условиях. В отличие от сорбции в статических условиях, где сорбент перемешивают с раствором определённого объёма, при сорбции в динамических условиях раствор пропускают (фильтруют) через слой сорбента, находящегося в колонке.

На рис. 4 приведены выходные кривые сорбции цезия и стронция

у.юЛдм1

Рис.4 Выходные кривые сорбции цезия-13 7 и стронция-90 сорбентом АС П — доля микрокомпонента в фильтрате от его концентрации в исходном растворе; V- объём фильтрата (рН=7,3; 1=18°С)

Установлено, что проскок стронция-90 в фильтрат имеет место уже при 0,05 дм3 пропущенного раствора (50 к.о.- колоночных объемов). В случае цезия-137 тот же эффект очистки достигнут при фильтровании 0,500 дм3 раствора (500 к.о.).

Сорбент АС удерживает цезий-137 в 10 раз эффективнее по сравнению со стронцием-90. При фильтровании 1 дм3 раствора, содержащего цезий-137, выходная кривая на насыщение не выходит и сорбционная ёмкость в отношении микрокомпонента не достигается.

Расчёты, в том числе основанные и на методе экстраполяции, показывают, что ПДОЕ по цезию-137 и стронцию-90 составляют 8,7 и 3,1 мг/г соответственно. Коэффициент распределения стронция-90 между твёрдой и жидкой фазами равен 100 мл/г. Таким образом, в динамических условиях сорбент АС имеет более высокую сорбционную ёмкость в отношении цезия-137 по сравнению со стронцием-90.

С целью определения влияния скорости фильтрации растворов на положение выходных кривых сорбции микроколичеств цезия и стронция проведены следующие эксперименты. Скорость фильтрации раствора, содержащего цезий-137, была увеличена с 1,5-10"3 до 3-10"3 дм3/мин., а скорость раствора, содержащего стронций-90, была снижена с 1,5-10"3 до 0,25-10"3 дм3/мин.

В условиях повышенной скорости фильтрации раствора цезия-137 получены следующие параметры сорбционного процесса: ПДОЕ =1,4 мг/г; Ка = 350 мл/г. В случае пониженной скорости фильтрации раствора стронция-90 параметры сорбционного процесса оказались следующими: ПДОЕ = 5,2 мг/г; Ка = 160 мл/г. Уменьшение скорости фильтрования для систем как с участием микроколичеств цезия, так и микроколичеств стронция, приводит к увеличению избирательности и полноты извлечения радионуклидов.

В четвёртой главе на основании результатов исследований разработаны технические решения по защите водных объектов от радионуклидов цезия-137 и стронция-90, приведено описание мембранно-сорбционной и реагентно-сорбционной систем водоочистки а также предложена схема защиты водных объектов от указанных техногенных радионуклидов в районе расположения ПО «Маяк».

С целью проверки полученных в лабораторных условиях экспериментальных данных по сорбции техногенных радионуклидов кремнистыми сорбентами разработана и запущена в эксплуатацию стендовая установка по очистке воды. В состав установки включены мембранные и сорбционные фильтры, а также ёмкость для дозирования реагентов. При данной схеме очистки воды большая часть взвешенных и коллоидных веществ, а также часть растворённых веществ удаляются на стадии прохождения через мембранный фильтр, что позволяет значительно увеличить производительность сорбционных фильтров.

Показано, что оптимальными реагентами для предварительной очистки сточной воды являются тонкодисперсные модифицированные

алюмосиликатные реагенты и нанофильтрационные ацетатцеллюлозные мембраны.

Предложены два типа технологических схем по защите и реабилитации водных объектов: реагентно-сорбционная и мембранно-сорбционная, дополненные сорбционными модулями с кремнистой загрузкой. На рис. 5 приведена мембранно-сорбционная технология очистки радиоактивных сточных вод.

Сточная вода

(солесодержание 200 мг/дм3; окисляемость 8 мг 02/ дм3; мутность 5 мг/дм3; [Реобщ]=5 мг/дм3; рН=7,2; [Си]=5 мг/дм3; 0- активность по 137 Се = 3000 Бк/ дм3.)

Мембранная фильтрация (Удаление коллоидных веществ, высокомолекулярных органических соединений) с!> 10-20 нм; нанофильтрационная мембрана ЭРН

». концентрат

Фильтрат

(солесодержание 160 мг/дм3; окисляемость 4,2 мг 02/ дм3; мутность 0,2 мг/дм3; (Реобщ]=2,5 мг/дм3; рН=7,2; [Си]=2 мг/дм3; р- активность по 137 Се = 2500 Бк/ дм3.)

Сорбпионная фильтрация (Удаление растворённых металлов, и радионуклида, сорбент АС, с! = 0,8-1,2 мм)

Фильтрат

(солесодержание 120 мг/дм3; окисляемость 2,0 мг 02/ дм3; мутность н/о; [Реобщ]=0,09 мг/дм3; рН-7,2; ГСи]=0,8 мг/дм3; Р- активность по 137 Се < 1 Бк/дм .)

Рис. 5 Технологическая схема очистки сточной воды (мембранно-сорбционная технология)

Установлено, что предлагаемые технологии позволяют восстановить радиоактивную сточную воду до норм радиационной безопасности. Радиоактивность сточных вод уменьшается с 3000 Бк/дм3 до 1 Бк/дм3.

На рис. 6 приведена схема защиты водоёмов ПО «Маяк». Реабилитацию водных объектов следует проводить по трём направлениям:

— защита каскада водохранилищ от сброса низкоактивных сточных вод радиохимического производства ПО «Маяк»;

— защита р. Теча от сброса загрязнённых радионуклидами вод каскада водохранилищ ПО «Маяк»;

- реабилитация грунтовых вод в районе расположения водохранилища № 11 ПО «Маяк».

"Т - загрязненный поток; '—^ - очищенный поток

Рис. 6 Схема защиты водоемов ПО «Маяк»

I — реагентно-сорбционная система водоочистки; II - мембранно-сорбционная система водоочистки; III — скважина для сбора грунтовых вод

В рамках первых двух направлений целесообразно применять реагентно-сорбционную технологию водоочистки. Для создания барьера на пути загрязнённого потока от радиохимического производства и устранения «проскока» техногенных радионуклидов из водохранилища № 11 в р. Теча должны быть установлены системы водоочистки (рис. 6, поз. I). Очищенный поток поступает в водохранилище № 2 и в р. Теча.

Реагентно-сорбционная система очистки включает применение тонкодисперсного реагента «Миксорб» и сорбента АС. Реагент «Миксорб» удаляет из воды взвешенные, коллоидные, органические высокомолекулярные вещества и часть техногенных радионуклидов. Сорбент АС доочищает воду от радионуклидов до концентрации 1 Бк/дм3.

В рамках третьего направления необходимо использовать мембранно-сорбционную технологию водоочистки. «Перехват» более чистых в отношении взвешенных веществ и менее радиоактивных грунтовых вод осуществляют с помощью скважины или системы скважин (рис. 6, поз. III). Далее вода проходит мембранно-сорбционную систему очистки (рис. 6, поз.

II). Мембрана делит поток на две части. Концентрат с взвешенными, коллоидными и органическими высокомолекулярными веществами направляют в водоём, а фильтрат поступает на сорбционную доочистку. Рассмотренная схема является замкнутым технологическим циклом очистки водных объектов.

Очищенную от радионуклидов воду сбрасывают в р. Теча. Качество реабилитированной воды отвечает требованиям экологической безопасности. Для реализации реагентно-сорбционной и мембранно-сорбционной технологий используют стандартное оборудование.

По оценочным расчетам установлено, что по уровню радиоактивного загрязнения отработанные кремнистые сорбенты относятся к категории среднеактивных твёрдых радиоактивных отходов (10Э-И07 кБк/кг): удельная активность отработанных сорбентов равна 4,4*103 кБк/кг. Отработанные кремнистые сорбенты с фиксированными в них радионуклидами должны быть остеклованы или забетонированы и надёжно изолированы, согласно существующим нормам и правилам.

Величина предотвращённого эколого-экономического ущерба при сбросе 500 тыс. м низкоактивных сточных вод (8,1*10"3Ки/м ) из каскада водохранилищ ПО «Маяк» в р. Теча составляет 5529 тыс. руб.

Проведены оценочные расчеты по двум технологиям реабилитации воды ПО «Маяк» по извлечению радионуклидов цезия-137 и стронция-90 путем внедрения технологии дополнительной очистки на сорбционных модулях с кремнистой загрузкой и загрузкой ионообменной смолой КУ-2. Экономические затраты при внедрении дополнительной ступени очистки сточных вод ПО «Маяк» составят: для сорбционного модуля с загрузкой ионообменной смолой КУ-2 - 14,51 млн. руб. (поставщик ЗАО «ФИРМА ТОКЕМ»); для сорбционного модуля с загрузкой кремнистым сорбентом АС — 7,02 млн. руб. (поставщик ЗАО «Алсис»).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Обоснована необходимость защиты и реабилитации водных объектов от техногенных ; радионуклидов сорбентами на основе опалкристобалитовых пород. По своим эксплуатационным свойствам данные сорбенты удовлетворяют требованиям, предъявляемым к фильтрующим материалам.

2. Установлено, что наибольшей избирательностью и ёмкостью по отношению к радионуклидам цезия и стронция обладает сорбент АС. Коэффициенты распределения (ОД цезия и стронция между твёрдой и жидкой фазами в равновесных условиях составляют 1340 и 133 мл/г соответственно. Установлено, что в области концентрации цезия и стронция в растворе от 0,001 до 1 мг/л для всех кремнистых сорбентов выполняется изотерма Генри. Взаимодействие между сорбатом и сорбентом происходит преимущественно по реакции ионного обмена.

3. Показано, что для увеличения эффективности процессов очистки природных и сточных вод от техногенных радионуклидов сорбционным методом с участием кремнистых пород целесообразна предварительная обработка воды мембранами и реагентами.

4. Разработаны технические решения и способы по защите и реабилитации водных объектов от техногенных радионуклидов, основанные на мембранно-сорбционной и реагентно-сорбционной технологиях водоочистки.

5. Предложены технологические схемы очистки воды с указанием химического и радионуклидного состава исходной и очищенной воды. Установлено, что предлагаемые технологии позволяют довести радиоактивную загрязнённую воду до норм радиационной безопасности. Радиоактивность сточных вод уменьшается с 3000 Бк/дм3 до 1 Бк/дм3.

6. Разработана схема защиты водных объектов в районе расположения ПО «Маяк». Предотвращённый эколого-экономический ущерб от сброса радиоактивной воды из каскада водохранилищ в р. Теча составляет 5529 тыс. руб; проведен сравнительный расчет по двум возможным технологиям реабилитации водных объектов. Показана экономическая целесообразность применения сорбента АС.

Основные результаты исследований опубликованы в работах:

1. Никифоров А.Ф., Мигалатий Е.В., Шарыгин Л.М., Данилов A.A., Фоминых И.М., Баранова OJO., Васильева A.B. Сорбционная очистка природной воды от тяжёлых металлов и радионуклидов // Сб. материалов Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов». Екатеринбург Изд-во ГУПР и ООС Минприроды РФ, 2004. С.'252-254.

2. Никифоров А.Ф., Брызгалова Н.В., Баранова OJO., Петрова С.Н. Сорбция меди из водных растворов активированными углями // Вестник УГТУ-УПИ, 2004. № 11(41). С. 235-238.

3. Никифоров А.Ф., Баранова О.Ю., Балакина О.С. Извлечение микроколичеств стронция алюмосиликатными сорбентами из водных растворов // Вестник УГТУ-УПИ, 2006. №12 (83). С.329-331.

4. Никифоров А.Ф., Баранова О.Ю., Балакина О.С. Очистка питьевой воды от радиоактивного цезия алюмосиликатными сорбентами //Вестник УГТУ-УПИ, 2006. №12 (83). С.325-327.

5. Никифоров А.Ф., Баранова OJO., Балакина О.С. Сорбция радионуклидов цезия и стронция из природных вод алюмосиликатами //Вестник УГТУ-УПИ, 2006. №12 (83). С.327-329.

6. Баранова О.Ю., Никифоров А.Ф., Аникин Ю.В., Петунина H.A., Соболева М.А. Разработка сорбционного метода защиты водных объектов от техногенных радионуклидов материалами на основе опалкристобалитовых пород // Водное хозяйство России. Проблемы, технологии, управление, 2006. № 4. С.41-50.

7. Никифоров А.Ф., Баранова О.Ю., Аникин Ю.В., Кутергина И.Н., Балакина О.С. Сорбция техногенных радионуклидов из водных растворов материалами на основе опалкристобалитовых пород // Сорбционные и хроматографические процессы, 2006. Т. 6. Выпуск 6. 4.1. С. 928-931.

БАРАНОВА ОЛЬГА ЮРЬЕВНА

ЗАЩИТА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ТЕХНОГЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ СОРБЕНТАМИ НА ОСНОВЕ ОПАЛКРИСТОБАЛИТОВЫХ ПОРОД

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук по специальности 25.00.36 — Геоэкология

Подписано в печать 08.11.2006. Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1,3. Формат 60x84/16. Набор компьютерный. Заказ >4 200

Типография "Уральский центр академического обслуживания'*. 620219, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Баранова, Ольга Юрьевна

Введение.

1 Литературный обзор.

1.1 Радиоактивное загрязнение окружающей среды.

1.2 Радионуклиды в водных объектах.

1.2.1 Естественные радионуклиды.

1.2.2 Техногенные радионуклиды.

1.3 Сорбенты для защиты водных объектов.

1.3.1 Искусственные сорбенты.

1.3.2 Природные сорбенты.

1.3.3 Образование и сырьевая база кремнистых сорбентов.

2 Состав и свойства кремнистых сорбентов.

2.1 Физические свойства опалкристобалитовых пород.

2.2 Химический состав кремнистых сорбентов.

2.3 Гранулометрический состав кремнистых сорбентов.

2.4 Плотность и пористость кремнистых сорбентов.

2.5 Механические характеристики кремнистых сорбентов.

2.6 Химическая устойчивость кремнистых сорбентов.

2.7 Санитарно-гигиенические показатели сорбентов.

2.8 Радиационно-гигиеническая оценка сорбентов.

2.9 Измерение относительной активности радионуклидов в экспериментах по изучению кинетики сорбции.

2.10 Определение термической устойчивости сорбентов.

2.11 Определение функциональных ионогенных групп сорбентов.

2.12 Исследование функционального состава сорбентов методом ИК-спектроскопии.

ВЫВОДЫ.

3 Сорбция цезия-137 и стронция-90 из водных растворов кремнистыми сорбентами.

3.1 Теоретические основы сорбционного процесса.

3.2 Расчет кинетических параметров процесса сорбции.

3.3 Исследование кинетики сорбции цезия-137 и стронция-90 66 кремнистыми сорбентами в статических условиях.

3.4 Исследование сорбционных свойств материалов на основе кремнистых пород.

3.5 Исследование сорбции цезия-137 и стронция-90 кремнистыми сорбентами в динамических условиях.

ВЫВОДЫ

4 Технические решения по защите водных объектов от цезия-137 и стронция

4.1 Выбор технологий обработки воды.

4.2 Стендовая установка для очистки воды.

4.3 Технологии защиты водных объектов от техногенных радионуклидов цезия -137 и стронция-90.

4.3.1 Мембранно-сорбционная технология.

4.3.2 Реагентно-сорбционная технология.

4.3.3 Схема защиты водоемов ПО «Маяк».

4.4 Обращение с отработанными кремнистыми сорбентами.

4.5 Экономические показатели предотвращенного экологического ущерба.

4.6 Экономические показатели внедрения сорбционных модулей с кремнистыми сорбентами в системы очистки радиоактивной сточной воды.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Защита водных объектов от техногенных радионуклидов сорбентами на основе опалкристобалитовых пород"

Актуальность проблемы. Уральский регион в настоящее время представляет собой высокоразвитый агропромышленный комплекс. На фоне химического загрязнения природной среды он испытывает на себе самые разнообразные по генезису радиационные воздействия. На территории региона проводились массовые подземные технологические взрывы, испытания ядерного оружия, сосредоточено производство и хранение ядерных боеприпасов, проводится переработка ядерного горючего [1]. Сейчас в регионе функционирует 8 ядерных реакторов, 6 мощных центров по переработке радиоактивных материалов и 6 центров по захоронению ядерных отходов [2]. Несмотря на все меры, связанные с радиационной безопасностью, техногенные радионуклиды продолжают поступать в окружающую среду [3-9].

В случае поступления радиоактивных изотопов в окружающую среду со скоростью, превышающей их распад, они постепенно накапливаются в почве, морских и континентальных осадках, воде и воздухе, а затем и в живых организмах. Поступая в окружающую среду, радионуклиды переносятся воздушными и водными потоками на большие расстояния от источника поступления, оседая на новых местах, что может привести к загрязнению любой территории региона. Уже сейчас средний уровень глобального загрязнения по наиболее потенциально опасным для человека долгоживущим радионуклидам - цезию-137 и стронцию-90 - составляет, у соответственно, 0,08 и 0,045 Ки/км [3], а время полуочищения (протекающего, как и радиоактивный распад, по экспоненте) непроточных природных и искусственных водохранилищ от этих радионуклидов находится в пределах 10-20 лет [3]. В связи с этим изучение и решение проблем защиты водных объектов от загрязнения радионуклидами приобретает сегодня огромную актуальность. Особая роль принадлежит научным исследованиям в области изучения методов очистки природных водных объектов от радиоактивного загрязнения.

Самая эффективная защита вод от загрязнения - это, во-первых, применение технологий, которые позволяют многократно использовать техническую воду; во-вторых, независимо от того, используется она повторно или сбрасывается в водоемы после технологического процесса, она должна быть предварительно очищена. При этом техногенные радионуклиды должны быть переведены в твёрдую фазу и в виде радиоактивных отходов надёжно изолированы.

Одним из методов, успешно применяемых для извлечения различных примесей из водных сред, является сорбция природными сорбентами [4]. Наиболее перспективными из них по экономическим и технологическим показателям, являются кремнистые сорбенты, в частности, опалкристобалитовые породы из месторождений Свердловской области, состоящие преимущественно из активного кремнезёма [5]. До настоящего времени эти минералы в качестве коллекторов радионуклидов не применялись. Поскольку опалкристобалитовые породы являются местным природным материалом, его использование в качестве фильтрующей загрузки экономически целесообразно для Уральского региона. Отработанные сорбенты, на основе кремнистых пород, как твёрдые радиоактивные отходы, могут быть направлены на остекловывание и последующее хранение в специальных сооружениях.

Объект исследований: сточные и поверхностные воды, содержащие техногенные радионуклиды цезия-137 и стронция-90; сорбенты на основе опалкристобалитовых пород (АС - алюмосиликат; МС - силикат с повышенным содержанием оксидов магния; МСК - модифицированный аналог сорбента МС).

Предмет исследований: процессы сорбции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 кремнистыми сорбентами.

Цель диссертационной работы: снижение отрицательного воздействия техногенных радионуклидов цезия-137 и стронция-90 на водные объекты путем перевода их в экологически безопасное состояние с помощью сорбентов на основе кремнистых пород.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- определить эксплуатационные свойства сорбентов на основе кремнистых пород Уральского региона с точки зрения полноты очистки природных и сточных вод от радионуклидов цезия-137 и стронция-90;

- определить кинетические и емкостные характеристики сорбентов в отношении техногенных радионуклидов цезия-137 и стронция-90;

- установить природу сорбционного взаимодействия радионуклидов цезия-137 и стронция-90 с сорбентами на основе кремнистых пород;

- разработать технические решения по защите и реабилитации водных объектов от техногенных радионуклидов.

Научная новизна предлагаемой работы состоит в том, что впервые

- определены эксплуатационные свойства сорбентов на основе кремнистых пород;

- установлены физико-химические закономерности процесса сорбции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 кремнистыми материалами в статических и динамических условиях;

- установлена ионообменная природа взаимодействия техногенных радионуклидов с кремнистыми сорбентами;

- разработаны технические решения и способы очистки радиоактивных природных и сточных вод, направленные на защиту водных объектов от радионуклидов цезия-137 и стронция-90.

Методы исследования. В работе использовался комплекс методов исследования, включающий: теоретические изыскания, лабораторное и натурное моделирование; комплексный анализ полученных автором и имеющегося в литературе материала, химический и радиометрический анализ воды, физико-химический и радиометрический анализ кремнистых сорбентов; анализ сорбентов по санитарно-гигиеническим показателям. Для количественного описания экспериментальных данных использованы стандартные методы и пакет прикладных программ для ПЭВМ (Microsoft Excel; Statistica 6.0).

На защиту выносятся:

- результаты исследования эксплуатационных свойств сорбентов на основе кремнистых пород;

- результаты исследований кинетики, статики и динамики процессов извлечения радионуклидов цезия-137 и стронция-90 из водных растворов;

- технические решения по защите и реабилитации водных объектов и водотоков от цезия-137 и стронция-90.

Практическая значимость работы. На основании научных результатов диссертации и имеющихся литературных данных разработаны технологии очистки сточных вод и реабилитации водных объектов от радиоактивных загрязнений цезия-137 и стронция-90. Предложена схема защиты водоемов ПО «Маяк». Определена величина эколого-экономического ущерба от сброса радиоактивной воды из каскада водохранилищ в р. Теча. Показана экономическая целесообразность применения сорбента АС.

Реализация результатов работы. Мембранно-сорбционная и реагентно-сорбционная технологии испытаны на водных системах различного состава, в том числе на воде водохранилища № 11 ПО «Маяк». Полученные данные использованы при проектировании установок для защиты водных объектов от техногенных радионуклидов. Акт внедрения прилагается.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и отдельные её результаты доложены и обсуждены на IV Российской конференции по радиохимии (Озёрск, 2003 г.); Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2004г.); VII Международной специализированной выставке и конференции «Акватерра-2004» (Санкт-Петербург, 2004 г.); Всероссийском молодёжном научном симпозиуме «Безопасность биосферы-2005» (Екатеринбург, 2005 г.);

VII Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург,2006г.)

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 7 научных статей, из них 6 в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертационных исследований.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, перечня цитируемой литературы, включающего 162 источника и 3 приложения. Материал работы изложен на 145 страницах, содержит 22 таблицы и 28 рисунков.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Баранова, Ольга Юрьевна

ВЫВОДЫ

1. Обоснована необходимость защиты водных объектов от радионуклидов. Показана целесообразность применения в качестве коллекторов цезия-137 и стронция-90 природных сорбентов на основе кремнистых материалов.

2. Проведён анализ экспериментальных данных по извлечению техногенных радионуклидов кремнистыми сорбентами Свердловской области из водных систем разного химического состава. Установлено, что для увеличения эффективности процессов очистки воды сорбционным методом и повышения ресурса работы сорбента требуется предварительное удаление из водной фазы растворимых и нерастворимых примесей.

3. Показано, что предварительную обработку сточной воды целесообразно проводить с помощью реагентов и мембран.

4. Разработана и изготовлена стендовая установка для очистки природных вод от токсичных примесей, в том числе и радиоактивных веществ, включающая механические, мембранные и сорбционные фильтры. Проведена отработка режимов работы сорбционных модулей на модельных растворах.

5. Предложены технические решения по очистке сточной воды от радионуклидов цезия-137 и стронция-90. Установлены режимы работы сорбционных модулей с кремнистой загрузкой в условиях обработки радиоактивных растворов. Показано, что кремнистая загрузка обеспечивает необходимый эффект очистки от радионуклидов до ПДК.

6. Установлено, что по уровню радиоактивного загрязнения отработанные кремнистые породы являются среднеактивными твёрдыми отходами. Указаны направления и правила обращения с отработанными кремнистыми сорбентами.

7. Разработана схема защиты водоёмов ПО «Маяк». Предотвращённый ущерб от сброса радиоактивной воды из каскада водохранилищ в р. Теча составляет 5529 тыс. руб. Доказана экономичность предлагаемого проекта -экономические затраты при внедрении дополнительной ступени очистки сточных вод на ПО «Маяк» составят: для сорбционного модуля с загрузкой кремнистым сорбентом АС - 7,439 млн. руб; для сорбционного модуля с загрузкой ионообменной смолой КУ-2 - 14,937 млн. руб.

118

Заключение

В диссертационной работе на основе выполненных автором исследований решена актуальная научная проблема по разработке метода очистки и улучшения качества воды поверхностных водоисточников на основе технологии использования систем, сорбирующих радионуклиды.

Эффективность применения сорбционного способа защиты водных объектов от радионуклидов цезия-137 и стронция-90 рассмотрена на примере каскада водохранилищ ПО «Маяк».

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. На основе определения эксплуатационных свойств изученных сорбентов выявлено, что наиболее перспективным сорбентом для очистки поверхностных вод от цезия-137 и стронция-90 являются природные кремнистые сорбенты, обладающие сильно развитой удельной поверхностью и повышенными механическими характеристиками. Доступность и низкая стоимость делает их применение экономически целесообразным.

2. В результате физико-химических исследований и определения кинетических характеристик процесса сорбции цезия и стронция кремнистыми сорбентами выявлено, что наибольшей избирательностью и ёмкостью по отношению к радионуклидам цезия и стронция обладает сорбент АС.

3. Определено время полуобмена для растворов цезия и стронция на сорбенте АС, которое составляет 24 и 5 ч соответственно.

4. Определены коэффициенты распределения (К^) цезия и стронция между твёрдой и жидкой фазами в равновесных условиях для сорбента АС: 1340 и 133 мл/г соответственно.

5. Определено значение достигнутой сорбционной ёмкости (СОЕ) по цезию и стронцию для сорбента АС: 3,5 и 13,0 мг/г соответственно.

6. Установлено, что наряду с физической сорбцией цезия и стронция, которая протекает по диффузионному механизму, имеет место химическая сорбция катионов металлов, идущая по ионно-обменному механизму.

7.Установлено, что предварительная очистка воды приводит к повышению избирательной сорбционной способности изученных кремнистых сорбентов: замена в модельных растворах водопроводной воды на дистиллированную приводит к увеличению коэффициентов распределения микроколичеств цезия между фазами.

8. Изучение сорбции в динамических условиях позволило установить, что сорбент АС имеет более высокую сорбционную ёмкость в отношении цезия-137 (ПДОЕ = 8,7 мг/г) по сравнению со стронцием-90 (ПДОЕ = 3,1 мг/г). Кроме того, установлено, что уменьшение скорости фильтрования раствора цезия и стронция через сорбент приводит к увеличению как избирательности, так и полноты извлечения радионуклидов.

9. Разработана технология организации и использования систем для охраны водных объектов от загрязнения радионуклидами цезия-137 и стронция-90.

10. Установлены режимы работы сорбционных модулей с кремнистой загрузкой в условиях обработки радиоактивных растворов. Показано, что кремнистая загрузка обеспечивает необходимый эффект очистки воды поверхностных водоисточников от радионуклидов.

11. Установлено, что по уровню радиоактивного загрязнения отработанные кремнистые породы являются среднеактивными твёрдыми отходами. Сформулированы направления и правила обращения с отработанными кремнистыми сорбентами.

12. Предложена схема защиты и очистки водоёмов ПО «Маяк» от загрязнения радионуклидами.

13. Показана возможность предотвращения значительного эколого-экономического ущерба от сброса радиоактивной воды из каскада водохранилищ в р. Теча, который составляет по предварительным оценкам 5529 тыс. руб.

14. Доказана экономичность предлагаемого проекта - экономические затраты при внедрении дополнительной ступени очистки сточных вод на ПО «Маяк» составят: для сорбционного модуля с загрузкой кремнистым сорбентом АС - 7,439 млн. руб; для сорбционного модуля с загрузкой ионообменной смолой КУ-2 - 14,937 млн. руб.

Дальнейшие работы по сорбционным способам защиты водных объектов от техногенных радионуклидов должны идти в направлении создания надёжных систем мониторинга радиоактивных загрязнений и создания эффективных систем их концентрирования.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Баранова, Ольга Юрьевна, Екатеринбург

1. Булатов В.И. Россия радиоактивная. Новосибирск: ЦЭРИС, 1966.272 с.

2. Уткин В.И., Чеботина М.Я., Евстигнеев A.B. и др. Радиоактивные беды Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. 93 с.

3. Старков В.Г., Мигунов В.И. Радиационная экология. ФГУ ИПП.: Тюмень, 2003. 304 с.

4. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. JI.:. Химия, 1982.168 с.

5. Фоминых И.М., Никифоров А.Ф., Мальцев A.M. Состав и сорбционные свойства природных алюмосиликатных неорганических материалов // Вестник УГТУ-УПИ. 2004, № 11(41). С. 240-242.

6. Сапожников Ю.А., Алиев P.A., Калмыков С.Н. Радиоактивность окружающей среды. Теория и практика. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2006.286 с.

7. Усманов С.М. Радиация: Справочные материалы. М.: ВЛАДОС, 2001.176 с.

8. Страуб К.П. Малоактивные отходы. Хранение, обработка и удаление. М.: Атомиздат, 1966.262 с.

9. Кузовлев Г.М. Специальные гидротехнические сооружения на атомных предприятиях / Под ред. А.Н. Комаровского. М.: Атомиздат, 1966.283 с.

10. Никифоров А.Ф., Баранова О.Ю., Балакина О.С. Извлечение микроколичеств стронция алюмосиликатными сорбентами из водных растворов // Вестник УГТУ-УПИ. 2006, №12 (83).С.329.

11. Кузнецов Ю.В., Щебетковский С.М., Трусов В.И. Основы очистки воды от радиоактивных загрязнений. М.: Энергоатомиздат, 1974. 315 с.

12. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда / Н.С. Бабаев, В.Ф. Дёмин, Л.А. Ильин и др. Под ред. А.П. Александрова. М.: Энергоатомиздат, 1984.312 с.

13. Коростелёв Д.П. Обработка радиоактивных вод и газов на АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1988.152 с.

14. Радиохимическая переработка ядерного топлива АЭС /В.И. Землянухин, Е.И. Ильенко, А.Н. Кондратьев и др. М.: Энергоатомиздат, 1989. 280 с.

15. Радиоактивное загрязнение внешней среды / Под ред. В.П. Шведова и С.И. Широкова. М.: Атомиздат, 1962.275 с.

16. Никифоров А.Ф., Баранова О.Ю., Балакина О.С. Сорбция радионуклидов цезия и стронция из природных вод алюмосиликатами // Вестник УГТУ-УПИ. 2006, №12 (83).С.327

17. Хоникевич A.A. Очистка радиоактивно загрязнённых вод лабораторий и исследовательских ядерных реакторов. М.: Атомиздат, 1974.312 с.

18. Никифоров A.C., Куличенко В.В., Жихарев В.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. М.: Энергоатомиздат, 1985. 281 с.

19. Бадаев В.В. Охрана окружающей среды при эксплуатации АЭС /

20. B.В. Бадяев, Ю.А. Егоров, C.B. Казаков. М.: Энергоатомиздат, 1990.224 с.

21. Химия долгоживущих осколочных элементов / Синицын Н.М., Корпусов Г.В., Зайцев JI.M. и др. М.: Атомиздат, 1979. 307 с.

22. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002. 103 с.

23. Бахур А.Е. Радиоактивность природных вод // АНРИ, 1996/1997. № 2.1. C. 35-39.

24. Егоров Ю.В., Шолина И.И. Радиация и радиоактивность как терминообразующие понятия: парадоксы междисциплинарных связей // Вестник УГТУ-УПИ, 2004. № 5(35). Ч. 1. С. 117-125.

25. Kanivets V.V., Voitsekhovitch O.V., Simov V.G., Golubeva Z.A. The post-Chernobyl budget of 137Cs and 90Sr in the Black Sea. // J. Environ. Radioact., 1999, v. 43, P. 121.

26. Sansone U., Belli M., Voitsekhovitch O.V., Kanivets V.V. 137Cs and 90Sr in water and suspended particulate matter of the Dnieper River-Reservoirs System (Ukraine). // Sei. Total Environ., 1996, v. 186. P. 257.

27. Polikarpov G.G., Kulebakina L.G., Timoshchuk V.l., Stokozov N.A. 90Sr in Surface waters of the Dnieper Rives, the Bkack Sea and Aegean Sea in 1987 and 1988. //J. Environ. Radioact., 1991, v. 13. P. 25.

28. Сухарев Ю.И., Егоров Ю.В. Неорганические иониты типа фосфата циркония. М.: Энергоатомиздат, 1983. 112 с.

29. Сухарев Ю.И. Синтез и применение специфических оксигидратных сорбентов. M.: Энергоатомиздат, 1987. 120 с.

30. Пушкарёв В.В., Никифоров А.Ф. Сорбция радионуклидов солями гетерополикислот. M.: Энергоатомиздат, 1982. 112 с.

31. Шарыгин J1.M., Гончар В.Ф., Моисеев В.Е. Золь-гель метод получения неорганических сорбентов на основе гидроксидов титана, циркония и олова // Ионный обмен и ионометрия. Межвуз. Сб. Л.: Изд-во ЛГУ. Вып. 5. С. 9-29.

32. Тонкоплёночные неорганические сорбенты и перспективы их применения в радиохимии / Бетенеков Н.Д., Губанова А.Н., Егоров Ю.В. и др. // Радиохимия. 1976. Т. 18. Вып. 4. С. 622-628.

33. Мигалатий Е.В., Никифоров А.Ф., Аникин Ю.В. и др. Физико-химические процессы очистки воды. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. 160 с.

34. Синицын Е.А. Переработка радиоактивных отходов лабораторий. М.: Химия, 1965. 135 с.

35. Когановский A.M. Адсорбция и ионный обмен в процессах водоподготовки и очистки сточных вод. Киев: Наук. Думка, 1983. 240 с.

36. Егоров Е.В., Макарова С.Б. Ионный обмен в радиохимии. М.: Атомиздат. 1971.408 с.

37. Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. Л.: Химия, 1983.294 с.

38. Сорбционные методы концентрирования и разделения редких металлов: Учебное пособие / А.Ф. Никифоров, Е.В. Мигалатий, И.И. Ничкова. Екатеринбург: УПИ, 1992. 50 с.

39. Руденко Л.И., Хан В.Е., Скляр В.Я. Очистка сточных вод пунктов специальной обработки техники от радиоактивного загрязнения // Экология и ресурсосбережение. 2000, № 3. С.51-54.

40. Никольский Б.П. О рациональной классификации ионитов. В кн.: Хроматография: Л., 1956.182 с.

41. Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. Киев: Наукова думка, 1981.208 с.

42. Богданович Н.Г., Грушичева Е.А., Григорьева Г.В. и др. Сорбция и иммобилизация в геоцемент 137Cs и 90Sr с использованием природного минерала трепела / Тез. докл. 3 Российской конференции по радиохимии. Радиохимия-2000. СПб: НПО РИ, 2000. С. 137-138.

43. Тарасевич Ю.И., Овчаренко Ф.Д. Адсорбция на глинистых минералах. Киев: Наукова думка, 1975.352 с.

44. Никифоров A.C., Косарева A.C., Савушкина М.К. Изучение радиационно-термической устойчивости алюмосиликатных материалов // Журнал физической химии, 1991, т. 65, № 8. С. 2210-2214.

45. Дунаева А.Н., Мироненко М.В. Сорбция цезия некоторыми глинистыми минералами // Геохимия, 2000, № 2. С. 213-221.

46. Кокотов Ю.А. Иониты и ионный обмен. Л.: Химия, 1980. 152 с.

47. Тарасевич Ю.И. Современное состояние исследований в Украине в области химии поверхности, адсорбции и ионного обмена // Украинский химический журнал, 2000, т. 66, № 9-10. С. 27-36.

48. Гончарук В.В., Корнилович Б.Ю., Лукачина В.В. Очистка радиоактивно загрязненных вод природными сорбентами // Химия и технология воды, 1996, т. 18, № 2. С. 131-139.

49. Кокотов Ю.А., Попова Р.Ф., Урбанюк А.П. Сорбция долгоживущих продуктов деления почвами и глинными минералами // Радиохимия, 1961, т. 3, №2. С. 199-206.

50. Кокотов Ю.А., Попова Р.Ф. Радиохроматографическое исследование137сорбции микроколичеств Cs почвами, глинами и слюдами. В сб. Радиохимические методы определения микроэлементов. М.-Л.: Наука, 1965. С. 76-79.

51. Корнилович Б.Ю. Защита водного бассейна от радиоактивных загрязнений //Химия и технология воды, 1988, т. 20, № 1. С. 70-75.

52. Рябчиков Д.И., Цитович И.К., Торпуджиян М.К. Сравнительное исследование ионообменных свойств серпентинита, глауконита и бентонита. В сб. «Синтез и свойства ионообменных материалов». М.: Наука, 1968. С. 91-94.

53. Третьяков С.Я. Изучение сорбции радионуклидов 90Sr и ,37Cs на природных сорбентах в модельных экосистемах // Радиохимия, 2002, т. 44, № 1. С.89-91.

54. Матерова Е.А., Белинская Ф.А., Милицина Э.А., Скабичевский H.A. Неорганические ионообменники. В сб. «Ионный обмен». Л.: Изд-во ЛГУ, 1965. С. 3-42.

55. Корнилович Б.Ю., Волощук А.М., Вартапетян Р.Ш. и др. Влияние условий получения на свойства гранулированных алюмосиликатных сорбентов для очистки вод // Химия и технология воды, 1993, т. 15, 3 3. С. 236-240.

56. Тарасевич Ю.И. Применение природных сорбентов в качестве дезактивирующих агентов при ликвидации последствий чернобыльской катастрофы // Химия и технология воды, 1996, т. 18, № 2. С. 127-131.

57. Панасюгин A.C., Трофименко Н.Е., Машерова Н.П. и др. Сорбция цезия и стронция из минерализованных водных растворов на природных алюмосиликатах, модифицированных ферроцианидами тяжёлых металлов // Журнал прикладной химии, 1993, т. 66, № 9. С. 2119-2122.

58. Кокотов Ю.А., Попова Р.Ф. О некоторых возможностях применения метода последовательной десорбции при изучении адсорбции ионов из растворов/ В сб. «Радиохимические методы определения микроэлементов». М.-JL: Наука, 1965. С. 59-69.

59. Султанов A.C., Радюк Р.И., Ташпулатов Д. и др. Очистка слабоактивных вод от долгоживущих изотопов природными сорбентами // Радиохимия, 1976, т. 18, № 4. С. 672-675.

60. Исследование влияния радиационно-термических нагрузок на сорбцию цезия бентонитом/ Отчёт ИФХ АН СССР. Балукова В.Д., Савушкина М.К., Денисова B.C.; инв. 4806 н/с. М., 1987. С. 37-40.

61. Никифоров А.С., Савушкина М.К., Косарева И.М. Адсорбция цезия на бентоните в условиях термических и радиационно-термических нагрузок // Журнал физической химии, 1991, т. 65, № 8. С.2215-2220.

62. Сухарев Ю.И., Черногорова А.Е. Перспективы использования глауконитов Челябинской области в процессах водоподготовки. Тез. докл. Международной научно-технической конференция «Перспективные химические технологии и материалы». Пермь, 1997. С. 171.

63. Рогинский С.З., Альтшулер О.В., Яновский М.И. и др. Получение концентратов радиоактивного цезия с использованием ионообменных глауконитовых колонок // Радиохимия, 1960, т. 2, № 4. С. 431-437.

64. Горнак А.И. Влияние предварительной обработки на обменную ёмкость глауконита лоевского месторождения БССР / В сб. «Ионообмен и сорбция из растворов». Минск: Изд-во АН БССР, 1963. С. 149-158.

65. Колосова Г.М., Никашина В.А., Якимова М.Н. и др. О расчёте процессов обмена ионов на глауконитах // Журнал физической химии, 1971, т. 45, №10. С. 2592-2596.

66. Komarneni S., Roy D.M. Effect of layer charge and heat treatment on Cs fixation by layer silicate minerals // Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 1978, v. 40, N.5.P. 893-899.

67. Николаев В.М., Крылов Е.И. Ионообменная сорбция микроколичеств цезия-134 вермикулитом в динамических условиях. В сб. «Ионообменная технология». М.: Наука, 1965. С. 84-89.

68. Стрелко В.В., Марданенко В.К., Яценко В.В., Патриляк Н.М. Сорбция ионов цезия и стронция вермикулитом в активной форме и модифицированным ферроцианидом меди Cu2Fe(CN)6. // Журнал прикладной химии, 1998, т. 71, № 10. С. 1642-1645.

69. Николаев В.М., Багрецов В.Ф., Лебедев В.М. Сорбция микроколичеств стронция и цезия вермикулитом // Радиохимия, 1963, т. 5, № 1. С. 32-37.

70. Амфлетт С.Б., Сэммон Д.С. Опыт переработки отходов с низкой активностью в большом масштабе. В кн. «Отходы атомной промышленности». Под ред. Н.Е. Брежневой и др. М.: Госатомиздат, 1963. С. 257-276.

71. Зосин А.П., Щербина Н.Ф. Технические сорбенты на основе вермикулита Ковдорского месторождения. В сб. «Химия и технология неорганических сорбентов». Под ред. В.В. Вольхина. Пермь.: ППИ, 1980. С. 86-91.

72. Койвула Р., Лехто Ю. Ионный обмен радионуклидов на природных и модифицированных слюдяных минералах // Радиохимия, 1998, т. 40, № 6. С. 488-491.

73. Багрецов В.Ф., Николаев В.М., Золотавина В.Л. и др. Сорбция микроколичеств стронция и цезия на биотите // Радиохимия, 1960, т. 2, № 6. С. 734-738.

74. Цицишвили Г.В., Андроникашвили Т.Г., Киров Г.Н., Филизова Л.Д. Природные цеолиты. М.: Химия, 1985. 224 с.

75. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. М.: Мир, 1976. 783 с.

76. Вдовина Е.Д., Радюк Р.И., Султанова A.C. Применение природных цеолитов Узбекистана для очистки малоактивных сточных вод. I. Сорбция радиоактивного цезия // Радиохимия, 1976, т. 18, № 3. С. 422-423.

77. Зонхоева Э.Л. Химическая устойчивость забайкальского шабазита // Журнал прикладной химии, 2001, т. 74, № 1. С. 29-31.

78. Barrer R.M., Davies J.A., Rees L.V.C. Thermodynamics and thermochemistry of cation exchange in chabazite // Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 1969, v. 31, N. 1. P. 219-232.

79. Тарасевич Ю.И. Природные цеолиты в процессах очистки воды // Химия и технология воды, 1988, т. 10, № 3. С. 210-218.

80. Бобонич Ф.М., Волошина Ю.Г., Князева Е.Е., Волошинец В.Г. Особенности сорбции цеолитами двухзарядных жёстких и мягких катионов-кислот // Журнал прикладной химии, 1998, т. 71, № 1. С. 60-63.

81. Толмачёв A.M., Никашина В.А., Челищев Н.Ф. Ионообменные свойства и применение синтетических и природных цеолитов. В сб. «Ионный обмен». М.: Наука, 1981. С. 45-63.

82. Челищев Н.Ф., Володин В.Ф. Ионный обмен щелочных металлов на природном эрионите//ДАН СССР, 1977, т. 217, № 1. С. 122-125.

83. Челищев Н.Ф., Володин В.Ф. Ионообменные свойства природного морденита // ДАН СССР, 1977, т. 232, № 3. С. 649-652.

84. Никифоров А.Ф., Мигалатий Е.В., Южанинов А.Г Сорбционные и мембранные методы очистки воды. Свердловск: УПИ, 1989. 120 с.

85. Дубинин М.М., Баран Б.А., Беленькая И.М., Криштофори И.И. Ионообменные свойства морденита // Межвузовский сб. «Неорганические ионообменные материалы». Вып. 1. Под ред. Б.Н. Никольского. Л.: Изд-во ЛГУ, 1974. С. 162-170.

86. Киселёва И.А., Навротски А., Белицкий И.А., Фурсенко Б.А. Термодинамические свойства кальциевых цеолитов стильбита и стеллерита // Геохимия, 2001, № 2. С. 197-203.

87. Челищев Н.Ф., Беренштейн Б.Г. Термоустойчивость цеолитов группы гейландита клиноптилолита. Неорганические ионообменные материалы: Тез. докл. 2-й всесоюз. конф. Ленинград, 25-27 ноября 1980/ГКАЭ и др. JL: Радиевый ин-т им. В.Г. Хлопина, 1980. С. 75-76.

88. Альтшулер Г.Н., Шкуренко Г.Ю. Катионный обмен на гейландите // Журнал физической химии, 1997, т. 71, № 2. С. 334-336.

89. Альтшулер Г.Н., Шкуренко Г.Ю. Равновесие катионного обмена на природном гейландите // Известия АН СССР. Серия химическая, 1990, № 7. С. 1474-1477.

90. Чернявская Н.Б. Сорбция стронция на клиноптилолите и гейландите // Радиохимия, 1985, т. 27, № 5. С. 618-621.

91. Богатырёв В.Л., Белицкий И.А., Виллевальд Г.В. и др. Контактные ионообменные взаимодействия в системах с участием цеолитов // Известия АН СССР. Серия химическая, 1994, № 8. С. 1505-1506.

92. Собхоева Т.С., Латышева Л.Е., Скорникова С.А. и др. Сравнительные характеристики клиноптилолитов восточной Сибири и Грузии и катализаторов на их основе // Журнал прикладной химии, 2000, т. 73, № 12. С. 1965-1969.

93. Тарасевич Ю.И., Кардашева М.В., Поляков В.Е. Избирательность ионного обмена на клиноптилолите // Коллоидный журнал, 1997, т. 59, № 6. С.813-818.

94. Чернявская Н.Б., Константинович A.A., Андреева Н.Р. и др. Применение отечественного клиноптилолита для очистки от радионуклидов цезия сбросных вод // Радиохимия, 1983, т. 25, № 3. С. 411-414.

95. Бобонич Ф.М., Князева Е.Е., Ильин В.Г. и др. Синтез поглотителей ионов стронция на основе природных алюмосиликатов // Журнал прикладной химии, 1998, т. 71, №4. С. 588-591.

96. Панасюгин A.C., Ратько А.И., Трофименко Н.Е., Машерова Н.П. Сорбция Cs композиционными ферроцианидно-алюмосиликатными сорбентами // Радиохимия, 1995, т. 37, № 6. С. 537-541.

97. Hovery D.G., Thomas Н.С. Ion exchange on the mineral clinoptilolite // The journal of physical chemistry, 1965, v. 69, N 2. P. 531-537.

98. Челищев Н.Ф., Беренштейн Б.Г., Беренштейн Т.А. и др. Ионообменные свойства клиноптилолита // ДАН СССР, 1973, т. 210, № 5. С. 1110-1112.

99. Богданович Н.Г., Коновалова Э.Е., Старков О.В. и др. Сорбционное выделение из жидких радиоактивных отходов цезия и стронция и их иммобилизация в геоцементы // Атомная энергия, 1998, т. 84, № 1. С. 16-20.

100. Литвиненко В.Г., Вереитенова Л.Т. Извлечение цезия и стронция из растворов цеолитами Шивыртуйского месторождения // Химия и технология воды, 1991, т. 13, № 4. С. 304-306.

101. Милютин В.В., Гелис В.М., Леонов Н.Б. исследование кинетики сорбции радионуклидов цезия и стронция сорбентами различных классов // Радиохимия, 1998, т. 40, № 5. С.-418-420.

102. Гончарук В.В., Клименко H.A., Максин В.И. Основные принципы создания типовой технологии очистки природных и сточных вод от радиоактивных загрязнений // Химия и технология воды, 1996, т. 18, № 2. С. 147-151.

103. Тарасевич Ю.И. Физико-химические основы и технологии применения природных и модифицированных сорбентов в процессах очистки воды // Химия и технология воды, 1998, т. 20, № 1. С. 42-51.

104. Остапенко В.Т., Тарасевич Ю.И., Кулишенко А.Е., Кравченко Т.Б. Применение клиноптилолитов в технологии коагуляционной очистки природной воды // Химия и технология воды, 2000, т. 22, № 2. С. 169-179.

105. Экспериментальная проверка технологии очистки радиоактивных вод ПуСО, водоёма охладителя, тупикового канала, вод теплиц: Отчёт/ВНИИНМ. 13-01-02. 89-0371Р. Б.В. мартынов, Н.П. Трушков и др.; инв. 4202 н/с. - М., 1990. С. 35-38.

106. Савкин A.E., Дмитриев С.А., Лифанов Ф.А. и др. Возможность применения сорбционного метода для очистки жидких радиоактивных отходов АЭС // Радиохимия, 1999, т. 41, № 2. С. 172-176.

107. Корнилович Б.Ю., Спасенова J1.H., Косоруков A.A. и др. Очистка вод от цезия-137 и стронция-90 с использованием природных и активированных карбонатсодержащих материалов // Химия и технология воды, 1992, т. 41, № 1. С. 48-52.

108. Багрецов В.Ф., Пушкарёв В.В. Взаимодействие полуобожённого доломита (магномассы) с различными элементами, находящимися в водных растворах в микроконцентрациях // Радиохимия, 1960, т. 2, № 4. С. 446-450.

109. Кузнецов В.А., Генералова В.А. исследование сорбционных свойств гидроксидов железа, марганца, титана, алюминия и кремния по отношению к 90Sr и l37Cs // Радиохимия, 2000, т. 42, № 2. С. 154-157.

110. Сырьевая база кремнистых пород СССР и их использование в народном хозяйстве / Под ред. В.П. Петрова. М.: Недра, 1976. 105 с.

111. Иваненко В.Н., Белик Я.Г. Кремнистые породы и новые возможности их применения. Харьков: Харьковский университет, 1971. 148 с.

112. Генералов П.П. Геологические аспекты изучения опалового сырья Западной Сибири // Основные проблемы геологии Западной Сибири. Тр. ЗапСиб НИГНТИ. Тюмень, 1985. С. 163-173.

113. Генералов П.П., Плёнкин А.П., Степанов Л.А. и др. Геолого-промышленная оценка и эффективность использования опал-кристобалитовых пород Тюменской области // Геология нерудного сырья Западной Сибири .Тр. ЗапСиб НИГНТИ. Тюмень, 1987. С. 10-18.

114. Дистанов У.Г. Опал-кристобалитовые породы // Неметаллические полезные ископаемые СССР. М.: Недра, 1984. 286 с.

115. Дистанов У.Г. Геолого-промышленные типы месторождений осадочных кремнистых пород СССР. Критерии их прогноза и поисков //

116. Происхождение и практическое использование кремнистых пород: Сб. ст. АН СССР. М.: Наука, 1987. С. 157-167.

117. Петров В.П. Практическое значение кремнистых горных пород // Происхождение и практическое использование кремнистых пород: Сб. ст. АН СССР. М.: Наука, 1987. С. 168-172.

118. Надольский O.K. Диатомиты, трепелы и опоки Ульяновской области // Краеведческие записки Ульяновского краеведческого музея. Вып. 2. 1958. С. 319-329.

119. Тарасевич Ю.И. Высокодисперсные минеральные адсорбенты // Журнал Всесоюзного химического общества. 1989, № 2. С. 61-69.

120. Холодов В.Н. Эволюция кремненакопления в истории Земли // Происхождение и практическое использование кремнистых пород: Сб. ст. АН СССР / Под ред. В.Н. Холодов, В.Н. Седнецкий. М.: Наука, 1987. С. 31-49.

121. Шумейко С.И. Роль биогенного фактора в кремненакоплении // Происхождение и практическое использование кремнистых пород: Сб. ст. АН СССР / Под ред. В.Н. Холодов, В.Н. Седнецкий. М.: Наука, 1987. С. 61-72.

122. Власов В.В., Дистанов У.Г. О составе кремнезёма кремнистых пород палеогена Среднего Поволжья // ДАН СССР. 1959. Т. 128, № 6. С. 114-116.

123. Каледа Г. А. основные черты эволюции кремнистого осадконакопления // геохимия кремнезёма: Сб. ст. АН СССР / Под ред. Н.М. Страхова. М.: Наука, 1966. С. 369-385.

124. Кремнистые породы СССР / Под ред. Дистанова У.Г. Казань: Татарское книжное издательство, 1976. 412 с.

125. Жабин A.B. Минеральный состав в глинистой части альбских отложений КМА // Литология и полезные ископаемые Воронежской антеклизы. Воронеж: 1982. С. 136-139.

126. Савко А.Д., Жабин A.B., Дмитриев Д.А. Морфология частиц цеолитов группы гейландита и минералов свободного кремнезёма (на примереотложений Воронежской антеклизы) // Вестн. Воронеж, ун-та. Сер. геологическая. 2001, № 12. С. 51-56.

127. Инструкции по применению местных зернистых материалов в водоочистных фильтрах / АКХ им. К.Д. Памфилова, Минжилкомхоз РСФСР, НИИКВОВ. М.: Стройиздат.1987. 32 с.

128. Воскресенский П.И. Техника лабораторных работ, М., Госхимиздат, 1962. 534 с.

129. Руководство по методам контроля за радиоактивность окружающей среды / Под ред. Соболева И.А., Беляева E.H. М.: Медицина, 2002. 432 с.

130. СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Санитарные правила и нормы М.: Минздрав России. 2001. 73 с.

131. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99): Гигиенические нормативы. М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999. 116 с.

132. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99): Санитарные правила и нормы СанПиН 2.6.1.-99. М.: Минздрав России. 1999. 51 с.

133. Ионообменные материалы, их синтез и свойства. / Казанцев Е.И., Пахолков B.C., Кокошко З.Ю. и др. Свердловск: УПИ, 1969. 49 с.

134. Практикум по ионному обмену: Учебное пособие / Селешенов В.Ф., Славянская Г.В., Хохлов В.Ю. и др. Воронеж: Воронеж, гос. ун-т, 2004. 160 с.

135. Накомото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М: Мир. 1966.411с.

136. Белами J1. Инфракрасные спектры молекул. Пер. с англ. / Под ред. Д.Н. Шигерина. М.: ИЛ, 1957.444 с.

137. Никифоров А.Ф., Свиридов В.В., Фоминых И.М. и др. Сорбция радионуклидов из природных вод природными и модифицированными цеолитами // Вестник УГТУ-УПИ. 2004, № 17 (47). С. 78-86.

138. Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами (СГЮРО-2002) СП 2.6.6.1168-02. СПб.: Изд-во ДЕАН, 2003. 64 с.

139. ГОСТ 25661-83. Установки для финишной очистки воды. Общие технические требования. Электронная версия. www.kodeks-luks.ru, codex@ural.ru.

140. ГОСТ 12.1.048-85 ССБТ. Контроль радиационный при захоронении радиоактивных отходов. Номенклатура контролируемых параметров. Электронная версия, www.kodeks-luks.ru,codex@ural.ru.

141. НП-053-04. правила безопасности при транспортировании радиоактивных материалов. Электронная версия, www.kodeks-luks.ru, codex@ural.ru

142. Обращение с низко и среднеактивными отходами в Уральском регионе / Чемерис Н.В., Волобуев П.П., Изюмов М.А. и др. М.: Энергоатомиздат. 2001. 128 с.

143. ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков. Электронная версия, www.kodeks-luks.ru, codex@ural.ru.

144. Методика определения предотвращенного экологического ущерба. МДС 40-3. 2000. Методические рекомендации по обеспечению правил и норм СанПиН 2.1.4.59-96. Электронная версия, www.kodeks-luks.ru,codex@ural.ru.

145. РД 52.24.627-2001. Методы прогностических расчетов распространения по речной сети зон высокозагрязненных вод и использованиедля прогнозов трассерных экспериментов, имитирующих аварийные ситуации. Электронная версия, www.kodeks-luks.ru,codex@ural.ru.

146. ГОСТ Р 51871-2002. Устройства водоочистные. Общие требования к эффективности и методы ее определения. Электронная версия, www.kodeks-luks.ru, codex@ural.ru.

147. Лихачева О.В. Исследование сорбционных свойств и определение областей применения фитосорбентов // Автореф. канд. хим. наук. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. 24 с.

148. Руденко Л.И., Хан В.Е., Скляр В.Я. Очистка сточных вод пунктовспециальной обработки техники от радиоактивного загрязнения // Экология и ресурсосбережение. 2000, № 3. С.51-54.

149. Санитарно-эпидемиологическое заключениенаим»ионя«<и»» учое*пймия1. ЦГСЭН в Свердловской обл.* ! 1

150. ГОСУДАРСТВЕННАЯ САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА

151. РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГЛАВНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ САНИТАРНЫЙ ВРАЧпо Свердловской областилимоном,ти/» Ч'щмицт* ш¡пометой/

152. САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ6601.15.216.П.000846.03.03 от 19.03.2003 г.

153. Настоящим санитарно-эпидемиологическим заключением удостоверяется, что V производство, применение (использование) и реализация новых видов продукции; продукция, ввозимая на территорию Российской Федерации

154. Опоки дробленые модифицированные (ОДМ-2Ф)

155. ОРШй?Ш^КПУР,И85б0Я,ВИ"Е9»еринбург. ул. Челюскинцев, 60-79 (Российская Федерация)1. Федерация)

156. Основанием для признания продукции, соответствующей (не соответствующей) государственным санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам являются (перечислить рассмотренные протоколы исследований, наименование учреждения,

157. У* ЗАО -Пернми пг«ч«11мм»< дчг'И

158. Показатель. Единица измерения НД на метод исследований. Фактическое Содержание. Норматив.

159. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ: Образец поступил 10 час.30 мин. «11» 03 2003 г. Код-Регистрацнонный Л»299в журнале; № 299протокола испытанийрН . ед. рН РД 52.24.495-93 6,8 . + 0,1 6-9

160. Общая жесткость мг-экв/л ГОСТ 4151-72 0,26 + 0,0 7,0

161. Кремний мг/л РД 52.24.433-95 14 + 1,3 10,0

162. Кальций мг/л РД 52.24.403-95 5.1 + 0,3

163. Магний мг/л ГОСТ 51309-99 <0,1

164. Алюминий мг/л ПНДФ 14.1:2:4.135-98 0,061 + 0,018 0,5

165. Железо мг/л ПНДФ 14.1:2:4.135-98 ' 0,725 + 0,181 0,3

166. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ: Образец поступил 10 час.30 мин. «11» 03 2003 г. Код -Регистрационный № 300в журнале; Кг 300протокола испытанийрН ед.рН ' РД 52.24.495-93 6.4 + 0,1 6-9

167. Общая жесткость мг-экв/л ГОСТ 4151-72 0,26 + 0,0 7,0

168. Кремний мг/л РД 52.24.433-95 4,5 + 0,5 10,0

169. Кальций мг/л РД 52.24.403-95 <0,1

170. Магний мг/л ГОСТ 51309-99 3,2 + 0,2

171. Алюминий мг/л ПНДФ 14.1:2:4.135-98 0,043 + 0,013 0,5

172. Железо мг/л ПНД <514.1:2:4.135-98 0,053 + 0,013 0,3

173. Ф.И.О., должность лица ответственного за оформление данного протокола: Власов И.А. зав. отделом факторного надзора за средой обитания населения.

174. Заключение по результатам испытаний:

175. Проба воды № 299 по содержанию кремния и железа не соответствует требованиям СанПиН 2.1 А. 1074-01.

176. Проба воды № 300 в объеме проведенных исследований соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01.

177. Руководитель ИЛЦ / В.Б. Гурвич.

178. Протокол лабораторных испытаний

179. АТТЕСТАТ «Системы» № ГСЭН. ШЛ ЦОА. 069 от 30 августа 2000 г. Зарегистрирован в Госреестре № РОСС Яи. 0001.510116 от 31 августа 2000 г.1. Щш,нЬГРГврач'ЦТСЭН1. М'нто Х-'/'Аяловсвди» области : >1Б:И. Никонов.2003 г.

180. ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ299,300от 20.03.2003 г.

181. Наименование предприятия, организации (заявитель): 000«БМБ».

182. Наименование образца (пробы), дата изготовления: № 299 вода до фильтра, ул. Мира, 17;300 вода после фильтра, ул. Мира, 17.

183. Изготовитель (фирма, предприятие, организация):

184. Дата и время отбора 10 час. 00 мин. 11.03.2003 г.

185. Условия доставки: автотранспортом. Доставлен в ИЛЦ 10 час. 30 мин. 11.03.2003 г.

186. Дополнительные сведения: Акт отбора № 136 от 11.03.2003 г.'6. НД на продукцию:

187. НД регламентирующие объем лабораторных исследований и их оценку: СанПиН 2.1.4.1074-01.

188. Показатель. Единица измерения НД на метод исследований. Фактическое Содержание. Норматив.

189. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ: Образец поступил 10 час.30 мин. «11» 03 2003 г. Код -Регистрационный № 299в журнале; № 299протокола испытанийрН ед.рН РД 52.24.495-93 6,8 + 0,1 6-9

190. Общая жесткость мг-экв/л ГОСТ 4151-72 0,26 + 0,0 7,0

191. Кремний мг/л РД 52.24.433-95 14 + 1,3 10,0

192. Кальций мг/л РД 52.24.403-95 5.1 + 0,3

193. Магний мг/л ГОСТ 51309-99 <0,1

194. Алюминий мг/л ПНДФ 14.1:2:4.135-98 0,061 + 0,018 0,5

195. Железо мг/л ПНДФ 14.1:2:4.135-98 ' 0,725 + 0,181 0,3

196. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ: Образец поступил 10 час.30 мин. «11» 03 2003 г. Код -Регистрационный № 300в журнале; № 3(Юпротокола испытаний

197. РН ед. рН ' РД 52.24.495-93 6,4 + 0,1 6-9

198. Общая жесткость мг-экв/л ГОСТ 4151-72 0,26 + 0,0 7,0

199. Кремний мг/л РД 52.24.433-95 4,5 + 0,5 10,0

200. Кальций мг/л РД 52.24.403-95 <0,1

201. Магний мг/л ГОСТ 51309-99 3,2 + 0,2

202. Алюминий мг/л ПНДФ 14.1:2:4.135-98 0,043 + 0,013 0,5

203. Железо мг/л ПНДФ 14.1:2:4.135-98 | 0,053 + 0,013 0,3

204. Ф.И.О., должность лица ответственного за оформление данного протокола: Власов И.А. зав. отделом факторного надзора за средой обитания населения.1. О"

205. Заключение по результатам испытаний:

206. Проба воды Ш 299 по содержанию кремния и железа не соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01.

207. Проба ■ воды № 300 в объеме проведенных исследований соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 """" "" "1. Руководитель ИЛЦ1. В.Б. Гурвнч.1. Акт внедрения1. АКТвнедрения мембранно-сорбционной технологии очистки воды от радионуклидов

208. Полученные данные использованы при проектировании установок, предназначенных для защиты водных объектов от техногенных радионуклидов.

209. А.П. Цевин -О.Ю. Баранова / А.Ф. Никифоров