Введение к работе
Актуальность проблемы Современная радиоэкологическая обстановка на территории Уральского региона обусловлена многолетней деятельностью предприятий ядерного топливного цикла, последствиями радиационных аварий и катастроф на производственных объектах, подземных ядерных взрывов и захоронений радиоактивных отходов, накопленных в результате осуществления военных программ Радиоактивному загрязнению подверглись все компоненты окружающей среды, включая искусственные водохранилища и естественные водоемы в зоне влияния предприятий ЯТЦ Основными радионуклидами, определяющими радиоактивное загрязнение водных объектов, являются долгоживущие 90Sr и 137Cs Через грунты дна водоемов радионуклиды с фильтрационными водами поступают в подземный водоносный горизонт, что может привести к выходу радионуклидов на поверхность и загрязнению открытой гидрографической сети
Для исключения или уменьшения радиационного воздействия на население, вызванного загрязнением водоемов, необходимо проведение реабилитационных мероприятий по снижению содержания радионуклидов в их водах Одним из наиболее перспективных и технологичных является сорбционный метод извлечения радионуклидов из водных сред Узлы сорбционной очистки входят в большинство технологических схем действующих водоочистных сооружений, эффективность работы которых зависит от используемых сорбционных материалов В работе рассмотрен сорбционный метод очистки водных объектов от техногенных радионуклидов с использованием природных неорганических сорбентов
Природные неорганические сорбенты, в частности алюмосиликатные минералы, обладают повышенной избирательностью к ионам Cs+ и Sr2+, что позволяет ожидать высокую эффективность их применения при очистке воды от потенциально опасных изотопов 137Cs и 90Sr Доступность и дешевизна природных минералов являются важным экономическим преимуществом их применения для дезактивации, как слабоактивных жидких отходов, накопленных в открытых водоемах, так и природных вод (в том числе питьевого назначения) в случае аварийных ситуаций
Наличие в Уральском реї ионе крупного Карийского месторождения глауконита, делает актуальной разработку на его основе сорбентов, пригодных к использованию в качестве загрузки фильтровальных сооружений для очистки радиоактивно загрязненных вод
Целью работы является получение нового гранулированного сорбента на
основе природных алюмосиликатов для извлечения радионуклидов цезия и
стронция из водных сред с использованием водоочистных фильтров Для этого
в работе предусмотрено решение следующих основных задач
выбор критериев оценки природных гранулированных сорбентов на основе
анализа требований, предъявляемых к зернистым материалам, при
использовании их в качестве фильтрующей загрузки водоочистных
фильтров,
разработка технологической схемы и выбор условий получения механически устойчивого і ранулированного сорбента,
исследование влияния процесса гранулирования на физико-химические, эксплуатационные и сорбционные характеристики природных алюмосиликатов,
получение композиционных сорбентов на основе разработанного гранулированного носителя для повышения его сорбционных характеристик,
определение основных сорбционных характеристик композиционных сорбентов на основе гранулированного алюмосиликатного носителя в статических и динамических условиях,
испытание и определение ресурса работы фильтра с загрузкой гранулированным алюмосиликаюм при очистке природной воды от радионуклидов цезия, стронция, катионов тяжелых металлов, ионов жесткости
Работа выполнялась в рамках научно-технической программы Министерства образования по приоритетному направлению развития науки, технологий и техники РФ «Экология и рациональное природопользование», финансировалась по единому заказ-наряду Агенства федерального образования
В диссертационную работу вошли результаты исследований, выполненных автором по договорам с ООО «Глауконит», ведущим разработку Карийского месторождения глауконита На кварц-глауконитовый концентрат («Глауконит» ТУ 2164-003-45670985-05), используемый в нашей работе в качестве исходного материала, Управлением Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Челябинской области выдано санитарно-эпидемиологическое заключение № 74 50 03 216 П 000609 05 07 от 11 05 2007 г
Результаты исследований исходного глауконита, в которых мы принимали участие, вошли в разработку «Применение минерала глауконит как реагента для очистки питьевой и промышленной воды», представленной ООО «Глауконит» на VII Московском Международном салоне инноваций и инвестиций в 2007 г, и награжденной серебряной медалью
Научная новизна работы. В диссертационной работе впервые
определены механические и сорбционные характеристики ряда природных алюмосиликатных минералов, показана конкурентоспособность по сорбционным свойствам Карийского глауконита с исследованными материалами при извлечении радионуклидов из водных сред,
изучено влияние различных связующих компонентов и параметров конвективной обработки на механические и сорбционные свойства гранулированного алюмосиликата, предложены параметры процесса обжига в технологии получения гранулированных алюмосиликатных сорбентов,
разработана технологическая схема получения гранулированного сорбента из природных алюмосиликатных минералов с использованием в качестве связующего золей соединений многовалентных металлов,
определены физико-химические эксплуатационные и сорбционные свойства новых образцов гранулированных алюмосиликатов,
синтезированы новые композиционные сорбенты на основе разработанного гранулированного носителя для очистки природных и слабоактивных сточных вод от радионуклидов ,37Cs и 90Sr в статических и динамических условиях
Практическая значимость. Разработана технология гранулирования природных алюмосиликашв, позволяющая использовать их в качестве фильтрующей загрузки водоочистных фильтров Созданы технические условия «Неорганический сорбент Глауконит гранулированный» для производства ООО «Глауконит»
Синтезированный, в соответствии с техническими условиями, гранулированный глауконит по результатам лабораторных испытаний рекомендован для очистки питьевой воды от радионуклидов 137Cs и 90Sr при обеспечении радиационной безопасности населения за счет минимизации последствий чрезвычайных ситуаций Проведена оценка ресурса фильтра с загрузкой гранулированным сорбентом
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на Международной научно-технической конференции «Техника и технология очистки и контроля качества воды» (Томск, 1999), Научно-технической конференции "Экологические проблемы промышленных регионов" (Екатеринбург, 2000), Первой молодежной научно-практической конференции "Ядерно-промышленный комплекс Урала проблемы и перспективы" (Озерск, 2001), Научно-технической конференции «Экологическая безопасность Урала» (Екатеринбург, 2002), Межотраслевой научно-технической конференции "Дни науки ОТИ МИФИ" (Озерск, 2002), IV Российской конференции по радиохимии «Радиохимия-2003» (Озерск, 2003), Всероссийской конференции «Актуальные проблемы физической химии твердого тела» (Екатеринбург^ 005), Международной конференции «Теоретические аспекты использования сорбционных и хроматографических процессов в металлургии и химической технологии» (Екатеринбурі, 2006), IX международном симпозиуме «Чистая вода России - 2007» (Екатеринбург, 2007)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 7 статей в реферируемых научных журналах На защиту автор выносит:
технологическую схему получения гранулированных алюмосиликатных сорбентов,
результаты оценки физико-химических и эксплуатационных свойств наиболее перспективных образцов гранулированных алюмосиликатов,
результаты сравнительных исследований сорбционных свойств гранулированных материалов и их природных аналогов по отношению к радионуклидам 7Cs, Sr,
результаты исследований сорбционных свойств композиционных неорганических сорбентов на основе механически прочного и химически
стойкого гранулированної о алюмосилікатного носителя, « результаты испытании водоочистного фильтра с загрузкой
гранулированным сорбентом Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 144 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка использованных источников, 4 приложений Работа иллюстрирована 37 рисунками и 19 таблицами Список цитируемой литературы содержит 166 ссылок
