Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2007

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Секция «Экологические аспекты использования ядерной энергии»

ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ МАГНЕТИТА

Беланова Е.А., Кочкина Г.В.

Озерский технологический институт (филиал) МИФИ

В настоящее время очистка сточных вод предприятий ядерного топливного цикла приобретает особое значение. В целом проблему создают малоактивные и среднеактивные отходы из-за их больших объемов, в которых содержатся такие биологически опасные долгоживущие радионуклиды, как ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ¹⁴⁴Ce, ⁶⁰Со и др. Среди известных методов очистки широкое распространение нашел метод сорбции на природных неорганических сорбентах. В силу распространения магнетита Fe₃O₄ как в природе, так и в отходах металлургического производства, а также его достаточной пористости [1], представляет интерес изучить возможность применения его в качестве сорбента.

В работе изучалась сорбционная способность магнетита по отношению к стронцию-90 и кобальту-59.

Эксперименты проводились на модельных растворах: изучены зависимости степени сорбции радионуклидов от различных условий (количества добавляемого сорбента при условии постоянства объема раствора, рН раствора при соотношении твердой и жидкой фазы (Т:Ж) 10:1 мг/мл, концентрации присутствующего в растворе стабильного изотопа, концентрации комплексообразователя). Дополнительно изучено влияние присутствия кобальта (II) в структуре магнетита на сорбцию ⁹⁰Sr и ⁵⁹Со. Время сорбции во всех опытах составило 1 час в условиях постоянного перемешивания.

Исследование степени сорбции от массы исследуемых сорбентов в нейтральной среде показало: степень сорбции ⁹⁰Sr не меняется, начиная с Т:Ж 10:1 мг/мл, как на Fe₃O₄, так и на Fe₃O₄•СоО, и составляет соответственно в среднем 60 и 70% (от начальной активности
⁹⁰Sr – 4,4•10⁴ Бк/л). Зато степень сорбции ⁵⁹Со при увеличении данного соотношения заметно меняется, не достигнув постоянной величины. Так при увеличении Т:Ж от 5:1 до 50:1 мг/мл степень сорбции ⁵⁹Со на Fe₃O₄ увеличивается от 5 до 20% (от начальной концентрации ⁵⁹Со – 1г/л), а на Fe₃O₄•СоО – от 15 до 65%.

Кислая среда не способствует закреплению ⁹⁰Sr и ⁵⁹Со на твердой поверхности обоих сорбентов. Присутствие стабильного стронция не улучшает степень очистки в нейтральной и кислой средах от ⁹⁰Sr. Присутствие таких комплексообразователей в растворе, как ЭДТУ, салициловой кислоты, купферона ухудшают сорбцию кобальта на исследуемых сорбентах.

Таким образом, на основании выше сказанного можно сделать вывод, что степень сорбции ⁹⁰Sr и ⁵⁹Со при различных условиях на Fe₃O₄•СоО несколько выше сорбции на Fe₃O₄. Наилучшие показатели очистки (95-100%) для стронция-90 и кобальта-59 были достигнуты при соотношении твердой и жидкой фазы 10:1 мг/мл в условиях рН=12, причем для стронция-90 дополнительным условием является присутствии стабильного стронция с концентрацией 10^-6 – 10^-4моль/л.

Литература

1. Волкова Т.С., Танкович Е.С., Ряков А.В. Получение и свойства железофосфатного цемента. / Тезисы докладов научно-практической конференции «Дни науки – 2006». В 2^х томах. Том 1. Озерск: ОТИ МИФИ, 2006, - 128 с.