Л№2 ЯТЦ ОП на АЭС / Л№3 ОПнаАЭС / РАО и сорбенты / Проект 2 РАО

Проект 2-15

Разработка неорганических сорбентов для селективного извлечения радионуклидов цезия и стронция из сточных и природных вод и технология их промышленного получения

В ходе работы, ВАХЗ разработана технология получения диэтилфосфоната аминоэтилтиола. Исходный диэтилфосфат синтезировали окислением диэтилфосфита в двухфазной системе четыреххлористый углерод/водный раствор NaOH и ТЭБАХ по Тодту-аттертону. В качестве окислителей употребляли оксид азота.

Меркаптоэтилдиэтиламоний диэтилфосфат получен при взаимодействии АМ с диэтилфосфатом в среде абсолютного эфира при 200С. Состав и строение подтверждены элементарным анализом и ЯМР-спектром. Изготовлена партия в 0.5 кг и передана на испытания.

Проводился поиск оптимальных условий модифицирования природных цеолитных материалов для селективной сорбции цезия. На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы:

Химическая или термическая модификация цеолитов не приводят к существенному улучшению их свойств, поэтому не могут быть рекомендованы для практического применения.

Для кристалло-химической модификации цеолитов моноклинной и гексагональной структур наиболее предпочтительным является использование их термонестабильных форм, например гейландита.

Для улучшения селективных свойств природных цеолитов по отношению к цезию оптимальным является режим термо-химического модифицирования (последовательность обработки сначала термическая, а затем химическая), а по отношению к стронцию химико-термическая.

Данную модификацию целесообразно проводить непосредственно на месте использования цеолитов, совместив ее с операциями их отмучивания и рассева.

Разрабатывались методы реактивации (регенерации) отработанных цеолитных материалов для их последующего использования в качестве селективных сорбентов радионуклидов цезия и стронция при очистке природных вод и различных типов ЖРО. Отработанные цеолиты по результатам рентгеноструктурных исследований полностью сохраняют первоначальную кристаллическую структуру Поэтому основной задачей является восстановление их гидрофильных свойств. Это достигается их поочередной щелочной и термообработкой.

Проведенные исследования показали, что наилучшим типом для получения селективного к стронцию сорбентом, являются цеолиты К-3А. Для увеличения их селективных свойств предусмотрено кипячение отработанных сорбентов в калиевой щелочи. Сорбент на основе отходов К-3А, имеющий товарную марку ЦМП, получен в опытно-промышленном масштабе. Рекомендуется использовать данный сорбент в высокосолевых минерализованных растворах. Разработанные методы модификации позволяют достаточно просто получать в промышленных масштабах гранулированные (с размером зерен 0.25-4 мм) в количестве 50-100 т/год.

Разработана технология промышленного получения неорганических сорбентов для селективного извлечения радионуклидов цезия и стронция из сточных и природных вод.

В настоящее время можно наметить три основные направления использования сорбционных способов очистки ЖРО, в том числе природных вод:

системы аварийной локализации ЖРО на АЭС;

передвижные установки для очистки воды от токсичных примесей, в том числе от радионуклидов;

системы очистки вод хозяйственного и бытового назначения в том числе для индивидуальной защиты.

Сорбционные системы очистки ЖРО и вод должны быть созданы для непредвиденных крупномасштабных аварий любого вида. Ориентировочные расчеты показывают, что например при наличии специальных сорбционных фильтров объемом 5-10 куб.м они могут очистить 20-30 тыс куб.м раствора активностью 10-6-10-7 Ки/л, до допустимых уровней загрязнения вод.

В рамках данной работы был проведен комплекс работ по разработке процессов получения нескольких типов сорбентов:

Исследован процесс получения композиционных ферроцианидных сорбентов (КФС) на основе ферроцианидов никеля и меди с различным содержанием конечного продукта - смешанного ферроцианида калия и переходного металла на пористом носителе с использованием в качестве последнего крупнопористого силикагеля МСКГ и алюмсиликата АС-230. Налажено опытно-промышленное производство двух новых типов гранулированных сорбентов: для сорбции цезия- композиционных ферроцианидсодержащих сорбентов марок НЖА и МЖА, для сорбции стронция цеолитов марок ЦБФ и ЦМП в количестве по 6 т в год.

Изучены сорбционно-селективные свойства данных сорбентов в различных по составу типах жидких радиоактивных отходов. Показано, что по своей эффективности они не уступают американским цеолитам JE-95 и A-51 и могут быть использованы для очистки малосолевых, солевых ЖРО и сточных вод спецпрачечных.

Разработаны технологические процессы получения селективных сорбентов для сорбции цезия и стронция на основе природных материалов, включая каолиновые глины и минералы типа клиноптилолита, распространенных на территории СССР. Полученные сорбенты эффективно сорбируют радионуклиды из природных вод и слабосолевых ЖРО.

Проведена работа по синтезу сорбентов на основе оксидов и фосфатов металлов IV группы. Разработанный метод синтеза позврляет получать тонкопленочный неорганический сорбент. Были синтезированы лабораторные партии гидролитически устойчивого фосфата титана. В качестве исходного сырья для получения образцов ФТ использовали отходы металургического титанового производства.

По результатам данной работы были выпущены ТУ 002.90 на "Сорбенты НЖА, МЖА", причем для высшего сорта сорбента НЖА - марки НЖА-4с предусмотрено использование при очистке контурных вод АЭС.

Соисполнителями работ по договору являлись: ВНИИНМ, ВНИИХТ, ИКХ ХВ, ВНИИводполимер, ВНИПИЭТ, Кооп. "Красный котельщик", ВАХЗ,