Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2007

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Секция «Экологические аспекты использования ядерной энергии»

ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ФЕРРОЦИАНИДНЫХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ГИДРАТИРОВАННОГО ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ

Семенищев В.С., Воронина А.В., Бетенеков Н.Д.

Уральский государственный технический университет – УПИ

Среди неорганических сорбентов наиболее перспективными для извлечения цезия из низко- и среднеактивных жидких радиоактивных отходов являются смешанные ферроцианиды переходных металлов. Описан способ получения смешанных ферроцианидов никеля-калия на основе гидратированного диоксида циркония (марка Т-3 производства ЗАО ПНФ «Термоксид»), и приведены результаты исследования сорбции цезия из водопроводной воды полученными модифицированными сорбентами.

Исследована зависимость сорбции никеля немодифицированным сорбентом Т-3 от концентрации никеля в исходном растворе при рН=7–7,1. Установлено, что при выдержке сорбента в течение недели в растворе NiSO₄ при исходной концентрации от 1 до 5,5 г/л (по Ni) сорбируется от 7 до 8 мг Ni/г сорбента, тогда как при исходной концентрации 13 г/л сорбируется уже 27,4 мг Ni/г сорбента.

При синтезе опытных образцов №№ 1-6 насыщение никелем проводили в идентичных условиях, при которых количество сорбированного никеля составило от 7 до 9 мг Ni/г сорбента. Условия второй стадии модифицирования всех образцов приведены в табл. 1.

Рисунок. Изотерма сорбции цезия из водопроводной воды (образец № 1, время контакта фаз t=2 недели).

На основании математической обработки экспериментальных данных определены равновесные коэффициенты распределения цезия (K_d) в области выполнения закона Генри и статическая обменная емкость сорбентов (СОЕ), представленные в таблице.

На синтезированных сорбентах (кроме образца № 7, так как он получился неоднородным) была изучена сорбция Cs-137 из водопроводной воды в статических условиях. На рисунке представлен типичный вид изотермы сорбции цезия из водопроводной воды (образец № 1, время контакта фаз =2 недели).

Таблица. Условия второй стадии модифицирования и сорбционные характеристики ферроцианидных сорбентов на основе Т-3.

№ образца	Условия II стадии модифицирования: концентрация K4[Fe(CN)6], температура раствора, время обработки	lg(Kd), мл/г ( = 2 недели)	СОЕ, мг/г не менее
1	0,96 М, 50 ^oС, 1 час, подогрев	4,5 ± 0,4	34
2	0,96 М, 50 ^oС, 1 час	3,9 ± 0,5	38
3	0,87 М, 40^oС, 1 час	4,1 ± 0,8	195
4	0,87 М, 40 ^oС, 1 сутки	4,9 ± 1,2	195
5	0,7 М, 40^oС, 1 час	4,6 ± 0,2	53
6	0,7 М, 35^oС, 1 сутки	4,6 ± 1,2	195
7	0,87 М, 35^oС, 1 час*	-	-
8	0,7 М, 40^oС, 1 сутки*	5,2 ± 1,2	192

* Для данных образцов модифицирование проводили сначала раствором K₄[Fe(CN)₆], затем раствором NiSO_4..

Изотерма сорбции цезия в статических условиях с учетом сорбции стеклянной посудой получена для материала-носителя (Т-3). Определено, что величина коэффициента распределения цезия немодифицированным носителем составляет не более 15–40 мл/г и статическая обменная емкость не менее 23 мг/г.

Таким образом, модифицирование сорбента Т-3 в смешанный ферроцианид никеля-калия позволяет существенно повысить его специфичность к радионуклидам цезия и увеличить его сорбционную емкость.