RU2446492C1 - Способ определения удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных водах - Google Patents
Способ определения удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных водах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2446492C1 RU2446492C1 RU2011100720/07A RU2011100720A RU2446492C1 RU 2446492 C1 RU2446492 C1 RU 2446492C1 RU 2011100720/07 A RU2011100720/07 A RU 2011100720/07A RU 2011100720 A RU2011100720 A RU 2011100720A RU 2446492 C1 RU2446492 C1 RU 2446492C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radionuclides
- sorbent
- specific activity
- activity
- heavy metal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области аналитической радиохимии и технологии обработки радиоактивных вод. Способ определения удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных водах включает их фильтрование через слой сорбента, содержащего ферроцианид тяжелого металла, сульфид тяжелого металла и сорбент для стронция, с выделением на нем радионуклидов и их последующий спектрометрический анализ. В состав сорбента, содержащего ферроцианид тяжелого металла и сульфид тяжелого металла, дополнительно включают анионообменную смолу. Фильтрат, полученный после пропускания вод через трехкомпонентный сорбент, дополнительно фильтруют через слой сорбента для стронция, в качестве которого используют катионообменную смолу. Производят гамма-спектромерическое определение удельной активности радионуклидов, сорбированных на трехкомпонентном сорбенте. Определение удельной активности радионуклидов, сорбированных на катионообменной смоле, производят путем радиометрического измерения их суммарной β-активности в элюате. Изобретение направлено на повышение точности определения удельной активности γ-излучающих радионуклидов и упрощение определения удельной активности γ- и β-излучающих радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных водах. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области аналитической радиохимии и технологии обработки радиоактивных вод.
Определение удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных водах осуществляется путем их предварительного концентрирования (для повышения точности и достоверности измерений) с последующим гамма-спектрометрическим и бета-спектрометрическим измерением активности по отдельным радионуклидам. Необходимость бета-спектрометрического контроля в дополнение к гамма-спектрометрическому обуславливается тем, что один из основных и радиотоксичных радионуклидов в низкоактивных и сбросных водах 89,90Sr практически не обладает γ-излучением и может быть идентифицирован только по β-излучению. Точность такого контроля особенно важна для сбросных вод, содержание в которых отдельных радионуклидов может быть следовым, но должно учитываться в суммарном годовом сбросе. Максимальное концентрирование радионуклидов из низкоактивных вод (коэффициент сокращения объема ≥103) достигается при выведении их на сорбентах, из которых максимальной сорбционной емкостью по ионам практически всех радионуклидов обладают ионообменные смолы (полная емкость 3-5 мг-экв/г).
Простейший способ концентрирования радионуклидов из сбросных вод заключается в последовательном фильтровании их через слои катионообменной и анионообменной смол, что позволяет выводить на фильтрах радионуклиды как в катионной, так и в анионной форме. [Раузен Ф.В., Соловьева З.Я. Удаление радиоактивных изотопов из сбросных вод. - Атомная энергия, 1965, т.18, вып.6, с.623-626]. При этом гамма-спектрометрический анализ радионуклидов может производиться непосредственно на ионитах, а их хорошая обратимость позволяет элюировать радионуклиды кислотой из ионитов для последующего бета-спектрометрического анализа.
Недостатком этого способа является то, что для более полного извлечения радионуклидов из низкоактивных и сбросных вод часто приходится использовать двухстадийную сорбцию - последовательную фильтрацию через 4 слоя ионитов (катионит, анионит, катионит, анионит) [Раузен Ф.В., Соловьева З.Я. Удаление радиоактивных изотопов из сбросных вод. - Атомная энергия, 1965, т.18, вып.6, с.623-626], что ведет к увеличению количества фильтров и ионитов и, соответственно, к снижению в них концентрации радионуклидов, то есть к снижению достоверного контроля удельной активности.
Известен способ выведения радионуклидов из низкоактивных вод, заключающийся в фильтрации вод через смешанный (двухкомпонентный) слой катионообменных и анионообменных смол. Это приводит к резкому возрастанию элементарных актов ионирования и позволяет использовать для контроля удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных водах одностадийную фильтрацию с одним ионитным фильтром смешанного действия [Патент Франции №1131909, МКИ СО2В, 1957].
Недостатком этого способа является низкая эффективность при извлечении радионуклидов из засоленных (более 0,2 г/л) вод, так как полное извлечение радионуклидов достигается только при полном обессоливании вод ионитами [Хоникевич А.А. Очистка радиоактивно-загрязненных вод. - М., Атомиздат, 1974, с.284]. Кроме того, в этом случае если на анионите легко выделяются гамма-спектрометрически определяемые γ-излучающие радионуклиды йода, хрома, молибдена и др., то на катионите выделяются как γ-излучающие радионуклиды цезия, кобальта, железа и др., так и β-излучающие радионуклиды стронция, что требует проведения и аппаратурно-сложного бета-спектрометрического анализа.
Известен способ концентрирования радионуклидов из низкоактивных минерализованных вод путем фильтрования их через слой смешанного сорбента, содержащего не менее двух соединений из группы: ферроцианид меди, нерастворимая соль бария (сульфат или карбонат) и(или) сульфид тяжелого металла (железа, меди или марганца). При этом степень минерализации (даже свыше 1 г/л) вод практически не влияет на эффективность выделения радионуклидов, и при введении корректирующего раствора сульфата натрия выводятся даже следовые количества радионуклидов цезия и стронция. [Патент Великобритании №1312852, МКИ G21F 9/12, опубл. 11.04.1973. Аналог - Патент РФ №468446, МКИ G21F 9/04, опубл. 25.04.1975]. Данный способ по своей сущности и достигаемому эффекту наиболее близок к заявляемому и выбран нами в качестве прототипа.
Недостатком данного способа является то, что таким смешанным сорбентом лишь частично выводятся и, соответственно, анализируются радионуклиды, находящиеся в анионной форме. Так, например, радионуклиды йода можно частично вывести лишь на сульфиде меди. Кроме того, в данном случае в одном слое сорбента в труднорастворимых формах оказываются γ-излучающие радионуклиды цезия и β-излучающие радионуклиды стронция, что требует извлечения из фильтра и последующего растворения кислотой всего объема смешанного сорбента с проведением как гамма- так и бета-спектрометрического анализа.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении эффективности концентрирования и определения удельной активности в минерализованных водах радионуклидов йода и других радионуклидов, находящихся в анионной форме, а также раздельном выделении и определении радионуклидов цезия и стронция.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения удельной активности γ-излучающих радионуклидов и упрощение определения удельной активности γ- и β-излучающих радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных (свыше 1 г/л) водах.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе определения удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных водах, включающем их фильтрование через слой сорбента, содержащего ферроцианид тяжелого металла, сульфид тяжелого металла и сорбент для стронция, с выделением на нем радионуклидов и их последующий спектрометрический анализ, согласно изобретению в состав сорбента, содержащего ферроцианид тяжелого металла и сульфид тяжелого металла, дополнительно включают анионообменную смолу, а фильтрат, полученный после пропускания вод через трехкомпонентныи сорбент, дополнительно фильтруют через слой сорбента для стронция, в качестве которого используют катионообменную смолу, затем производят гамма-спектромерическое определение удельной активности радионуклидов, сорбированных на трехкомпонентном сорбенте, а определение удельной активности радионуклидов, сорбированных на катионообменной смоле, производят путем простого радиометрического измерения их суммарной β-активности. Сорбция γ-излучающих радионуклидов на трехкомпонентном фильтре отдельно от β-излучающего стронция повышает эффективность их концентрирования и, соответственно, точность определения удельной активности. Отдельные виды сорбентов в трехкомпонентном сорбенте могут располагаться в фильтре как в виде смеси, так и отдельными последовательными слоями без смешения. Причем в последнем случае при гамма-спектрометрическом анализе сорбированных на них радионуклидов повышается точность гамма-спектрометрического определения удельной активности отдельных γ-излучающих радионуклидов, сорбированных в каждом слое, и появляется возможность определять, в какой ионной форме эти радионуклиды находятся в воде. В то же время для катионообменной смолы существует возможность ее регенерации, т.е. элюирования сорбированных на ней радионуклидов с последующим простым радиометрическим определением их удельной суммарной β-активности (т.е. без бета-спектрометрии), что приводит к упрощению определения удельной активности γ- и β-излучающих радионуклидов.
По сравнению с известными способами, применяемыми для контроля удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных водах, использование согласно изобретению ионообменных смол обеспечивает эффективное концентрирование и определение удельной активности γ- и β-излучающих радионуклидов в минерализованных водах, что не следует явным образом из уровня техники, так как применение ионообменных смол при засоленности вод более 0,2 г/л неэффективно [Хоникевич А.А. Очистка радиоактивно-загрязненных вод. - М., Атомиздат, 1974, с.284] и, следовательно, заявляемый способ соответствует критерию изобретательского уровня.
Способ осуществляется следующим образом.
Низкоактивные или сбросные минерализованные воды пропускают через слой трехкомпонентного сорбента, включающего в свой состав сульфиды тяжелых металлов (никеля, кобальта, меди, цинка, марганца или железа), предпочтительнее FeS, ферроцианиды тяжелых металлов (никеля, кобальта, меди, цинка, марганца или железа), предпочтительнее ферроцианид кобальта-калия, и анионообменную смолу (анионит), предпочтительнее АВ-17-8 чс, предпочтительнее в равных массовых долях. При этом на многокомпонентном сорбенте выводятся радионуклиды активированных продуктов коррозии (т.е. железа, кобальта, марганца и др.) и цезия, а также радионуклиды, находящиеся в анионной форме, в том числе йода. Поскольку радионуклиды йода эффективно выводятся на анионите, то, в отличие от прототипа, в качестве тяжелых металлов в сульфидах и ферроцианидах могут использоваться не только медь, но и никель, цинк, марганец, железо, кобальт и т.д., обладающие не меньшей сорбционной эффективностью по цезию, рутению, кобальту и др. [Никифоров А.С., Куличенко В.В., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М., Энергоатомиздат, 1985, с.36-37]. В то же время радионуклиды стронция практически полностью проходят в фильтрат. Затем фильтрат трехкомпонентного сорбента пропускают через слой катионита, предпочтительнее КУ-2-8 чс, на котором радионуклиды стронция, в отличие от цезия, эффективно сорбируются даже при значительной (свыше 1 г/л) минеаализации вод. Определение удельной активности γ-излучающих радионуклидов производят путем непосредственного гамма-слектрометрического анализа трехкомпонентного сорбента, а β-излучающих радионуклидов - путем радиометрического определения суммарной β-активности элюата (кислотного регенерата) катионитного фильтра.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1 (Аналог 1). Минерализованные (солесодержанием 4,5 г/л морские воды) сбросные воды, содержащие по 5·10-3 Бк/л 137Cs, 90Sr, 60Co, 131I, фильтровали с линейной скоростью 4 мл/мин·см2 через фильтры с высотой слоя по 20 мм последовательно расположенных катионита КУ-2-8 чс, анионита АВ-17-8 чс, катионита КУ-2-8 чс и анионита АВ-17-8 чс до их насыщения. Гамма-спектрометрический анализ ионитов показал выделение на сорбентах 137Cs~95%, 60Со~90%, 131I~90%. При элюировании HNO3 радионуклидов из катионитовых фильтров с последующим бета-спектрометрическим анализом было установлено, что выделено на сорбентах 90Sr~99%.
Пример 2 (Аналог). Отличается от примера 1 тем, что фильтрацию сбросных вод проводили через фильтр с высотой слоя 40 мм, представляющего собой смесь катионита КУ-2-8 чс и анионита АВ-17-8 чс, до их насыщения. Гамма-спектрометрический анализ ионитов показал выделение на сорбентах 137Cs~80%, 60Со~90%, 131I~90%. При элюировании HNO3 радионуклидов из катионитовых фильтров с последующим бета-спектрометрическим анализом было установлено, что выделено на сорбентах 90Sr~99%.
Пример 3 (Прототип). Отличается от примера 2 тем, что фильтрацию сбросных вод проводили через фильтр с высотой слоя 60 мм, представляющего собой смесь гранулированных в размерах ионитов сорбентов на основе сульфата бария, сульфида железа и ферроцианида меди, до их насыщения. Гамма-спектрометрический анализ ионитов показал выделение на сорбентах 137Cs~90%, 60Со~80%, 131I~20%. При элюировании HNO3 радионуклидов из катионитовых фильтров с последующим бета-спектрометрическим анализом было установлено, что выделено на сорбентах 90Sr~95%.
Пример 4 (Заявляемый способ). Отличается от примера 3 тем, что фильтрацию сбросных вод проводили через фильтр с высотой слоя 60 мм, представляющего собой смесь гранулированных в размерах ионита сорбентов на основе сульфида железа и ферроцианида кобальта-калия и анионита АВ-17-8 чс, а затем через слой высотой 20 мм катионита КУ-2-8 чс до их насыщения. Гамма-спектрометрический анализ ионитов показал выделение на сорбентах 137Cs~99%, 60Со~90%, 131I~90%. При элюировании HNO3 радионуклидов из катионитовых фильтров с последующим радиометрическим анализом было установлено, что выделено на сорбентах 90Sr~99%.
Пример 5 (Заявляемый способ). Отличается от примера 4 тем, что фильтрацию сбросных вод проводили через фильтр с высотой слоя 60 мм, представляющего собой раздельно размещенные слои гранулированных в размерах ионита сорбентов на основе сульфида железа, ферроцианида кобальта-калия и анионита АВ-17-8 чс, а затем через слой высотой 20 мм катионита КУ-2-8 чс до их насыщения. Гамма-спектрометрический анализ ионитов показал выделение на сорбентах 137Cs~99%, 60Со~95%, 131I~95%, причем 60Со выделялся на всех трех слоях сорбентов. При элюировании HNO3 радионуклидов из катионитовых фильтров с последующим радиометрическим анализом было установлено, что выделено на сорбентах 90Sr~99%.
Предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает повышение эффективности концентрирования и определения удельной активности в минерализованных водах радионуклидов йода и других радионуклидов, находящихся в анионной форме, а также раздельное выделение и определение удельной активности радионуклидов цезия и стронция. При этом достигается упрощение определения удельной активности γ- и β-излучающих радионуклидов, так как радионуклиды стронция в отсутствие остальных радионуклидов, сорбированных на трехкомпонентном фильтре-сорбенте, контролируются путем простого радиометрического определения суммарной β-активности элюата катионита.
Предлагаемый способ является промышленно применимым, т.к. необходимые для его реализации сорбенты и реагенты для их получения выпускаются в промышленных масштабах.
Claims (2)
1. Способ определения удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных водах, включающий их фильтрование через слой сорбента, содержащего ферроцианид тяжелого металла, сульфид тяжелого металла и сорбент для стронция, с выделением на нем радионуклидов и их последующий спектрометрический анализ, отличающийся тем, что в состав сорбента, содержащего ферроцианид тяжелого металла и сульфид тяжелого металла, дополнительно включают анионообменную смолу, а фильтрат, полученный после пропускания вод через трехкомпонентный сорбент, дополнительно фильтруют через слой сорбента для стронция, в качестве которого используют катионообменную смолу, затем производят гамма-спектромерическое определение удельной активности радионуклидов, сорбированных на трехкомпонентном сорбенте, а определение удельной активности радионуклидов, сорбированных на катионообменной смоле, производят путем радиометрического измерения их суммарной β-активности в элюате.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отдельные виды сорбентов в трехкомпонентном сорбенте располагаются последовательными слоями без смешения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011100720/07A RU2446492C1 (ru) | 2011-01-12 | 2011-01-12 | Способ определения удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных водах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011100720/07A RU2446492C1 (ru) | 2011-01-12 | 2011-01-12 | Способ определения удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных водах |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2446492C1 true RU2446492C1 (ru) | 2012-03-27 |
Family
ID=46030988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011100720/07A RU2446492C1 (ru) | 2011-01-12 | 2011-01-12 | Способ определения удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных водах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2446492C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524497C2 (ru) * | 2012-07-17 | 2014-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эксорб" | Способ извлечения радионуклидов из водных растворов |
RU2672473C1 (ru) * | 2017-10-17 | 2018-11-15 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эксорб" | Способ определения содержания радионуклидов в растворах и устройство для его осуществления (варианты) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1312852A (en) * | 1970-09-01 | 1973-04-11 | Belgonucleaire Sa | Decontamination processes for radio-active liquids |
GB1412492A (en) * | 1972-01-12 | 1975-11-05 | Ceskoslovenska Komise Atom | Process for purifying waste waters by sorption |
RU2200994C2 (ru) * | 2001-05-14 | 2003-03-20 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН | Способ очистки водных радиоактивных растворов от радионуклидов |
-
2011
- 2011-01-12 RU RU2011100720/07A patent/RU2446492C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1312852A (en) * | 1970-09-01 | 1973-04-11 | Belgonucleaire Sa | Decontamination processes for radio-active liquids |
GB1412492A (en) * | 1972-01-12 | 1975-11-05 | Ceskoslovenska Komise Atom | Process for purifying waste waters by sorption |
RU2200994C2 (ru) * | 2001-05-14 | 2003-03-20 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН | Способ очистки водных радиоактивных растворов от радионуклидов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
НИКИФОРОВ А.С. и др. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с.25-37. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524497C2 (ru) * | 2012-07-17 | 2014-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эксорб" | Способ извлечения радионуклидов из водных растворов |
RU2672473C1 (ru) * | 2017-10-17 | 2018-11-15 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эксорб" | Способ определения содержания радионуклидов в растворах и устройство для его осуществления (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Srivastava et al. | Novel biomaterials: decontamination of toxic metals from wastewater | |
Vaaramaa et al. | Removal of metals and anions from drinking water by ion exchange | |
Gaur | Determination of Cs-137 in environmental water by ion-exchange chromatography | |
JP5841933B2 (ja) | 新規吸着剤、その製造方法およびその使用 | |
Rout et al. | Enhanced removal of dissolved metal ions in radioactive effluents by flocculation | |
JP2014145687A (ja) | 放射性ストロンチウム含有排水の処理装置 | |
RU2446492C1 (ru) | Способ определения удельной активности радионуклидов в низкоактивных и сбросных минерализованных водах | |
Kumar et al. | Removal of cesium and strontium from acid solution using a composite of zirconium molybdate and zirconium tungstate | |
CN105617982A (zh) | 一种去除放射性水中110mAg的无机吸附剂及其制备方法 | |
Lehto et al. | Soluble and particle-bound and 210Po 210Pb in groundwaters | |
Mishra et al. | Biosorptive behaviour of rice hulls for Cs-134 from aqueous solutions: A radiotracer study | |
Kumar et al. | Adsorptive and kinetic studies of resin for removal of Cs+ and Sr2+ from aqueous solution | |
Attallah et al. | Selective removal of cesium using zirconium (IV) tungstate as an inorganic ion exchanger from aqueous solution | |
US20200377386A1 (en) | Phospate recovery by acid retardation | |
RU2330340C9 (ru) | Способ извлечения радионуклидов из водных растворов | |
Mishra et al. | Inorganic ion-exchangers in radioactive waste management: Part XVI: Uptake of some metal phosphates (stannic and zirconium) for 134 Cs | |
Banerjee et al. | Removal of radiocesium from low level radioactive effluents by hexacyanoferrate loaded synthetic zeolite: laboratory to pilot plant scale demonstration | |
Mishra et al. | Biosorptive behavior of some dead biomasses in the removal of Sr (85+ 89) from aqueous solutions | |
JP2012225892A (ja) | 溶液から放射性物質を除去する方法 | |
JP6464475B2 (ja) | 放射性ストロンチウムの分析方法 | |
Kim et al. | Development of an agent suited for adsorbing Cs-137 from ash and soil waste solutions | |
Harjula et al. | Development of a selective cesium and strontium removal system for the JAERI Tokai-Mura site-laboratory tests | |
Barr et al. | Americium separations from nitric acid process effluent streams | |
Izatt et al. | The application of molecular recognition technology (MRT) in the nuclear power cycle: from uranium mining and refining to power plant waste separation and recovery, as well as element analysis and isotope purification 9075 | |
Mishra et al. | Biosorptive behavior of mango (Mangifera indica) and neem (Azadirachta indica) barks for 134 Cs from aqueous solutions: A radiotracer study |