По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 628.16.081.32 DOI:10.33920/pro-5-2403-04

Адсорбция изотопа кобальта из жидких радиоактивных отходов углеродными наноструктурированными материалами термохимической активации шлам-лигнина

Логинова (Кокина) Е. С. Северный Арктический (федеральный) университет им. М.В. Ломоносова, Институт судостроения и морской арктической техники (Севмашвтуз), Е-mail: e.kokina@narfu.ru
Бойкова Т.Е. Северный Арктический (федеральный) университет им. М.В. Ломоносова, Институт судостроения и морской арктической техники (Севмашвтуз)
Богданович Н.И. Северный Арктический (федеральный) университет им. М.В. Ломоносова, Высшая школа естественных наук и технологий
Воронцов К.Б. Северный Арктический (федеральный) университет им. М.В. Ломоносова, Высшая школа естественных наук и технологий

Одной из актуальных проблем современной промышленности является накопление отходов. Отходами ядерной отрасли являются жидкие радиоактивные отходы, целлюлозно-бумажной промышленности — шлам-лигнин. Для решения вопроса накопления отходов данных отраслей предложена методика селективной очистки жидких радиоактивных отходов продуктами переработки отходов целлюлозно-бумажной отрасли. Эффективным способом переработки шлам-лигнина является пиролиз, в результате активации продукта пиролиза щелочными реагентами в лабораторных условиях получены активированные угли, которыми предположительно можно селективно извлекать из жидких радиоактивных отходов изотопы радионуклидов. В проведенном исследовании изучена способность углеродных наноструктурированных материалов термохимической активации шлам-лигнина к извлечению изотопа Со₂₇⁵⁹ в виде аммиачного комплекса. Исследовано влияние условий проведения пиролиза: температуры (Т), времени (τ) и дозировки активатора (D) на функции отклика: емкость монослоя, теплоту адсорбции, величину предельной адсорбции и характеристическую энергию адсорбции, по которой можно судить о пористой структуре активированного угля. Применен метод планированного эксперимента — рототабельный центральный композиционный план. Для наглядности по экспериментальным данным построены поверхности отклика. Проведенный анализ позволил разработать практические рекомендации для ведения процесса пиролиза с целью получения товарного продукта — активированных углей из шлам-лигнина.

Литература:

1. Валинурова Э.Р., Кадырова А.Д., Кудашева Ф.Х., Шарафиева Л.Р. Очистка воды от ионов кобальта активированным углеродным волокном // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. — 2007. — № 9. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ochistka-vody-ot-ionov-kobalta-aktivirovannym-uglerodnym-voloknom (дата обращения: 21.01.2023).

2. Волков В.П. Сорбционные процессы действующих производств [Текст] / В.П. Волков. — Москва: Руда и Металлы, 2014. — 158 с. [1] л. цв. портр.: ил., табл.; 22 см.; ISBN 978-5-98191-076-0.

3. Вершинин В.И., Власова И.В., Никифорова И.А. Аналитическая химия. — 2017.

4. Мясоедова Г.В., Никашина В.А. Сорбционные материалы для извлечения радионуклидов из водных сред // Российский химический журнал. — 2006. — Т. 50, № 5. — С. 55–63.

5. Слюнчев О.М. и др. Опыт использования баромембранных процессов для очистки жидких радиоактивных отходов // Радиоактивные отходы. — 2018. — № 1. — С. 42–53.

6. Шарыгин Л.М., Муромский А.Ю. Новый неорганический сорбент для ионоселективной очистки жидких радиоактивных отходов // Атомная энергия. — 2000. — Т. 89, № 2. — С. 146–150.

7. Дегтярёв А.А., Тараканов А. Г. Сравнение методов исследования сорбции воды на оксиде титана // Бутлеровские сообщения. — 2017. — Т. 50, № 4. — С. 105–111.

8. Марченко З. Фотометрическое определение элементов. — М.: МИР, 1971. — 482 с.

9. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. — М.: Мир, 1979. — 564 с.

10. Адсорбция из растворов на поверхностях твердых тел. Под ред. Г. Парфита и К. Рочестера. — М.: Мир, 1986. — 488 с.

11. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. — М.: Мир, 1984. — 306 с.

12. Воронцов К.Б., Богданович Н.И., Седова Е.Л., Соловьева П.В. Формирование адсорбционных свойств углеродных наноструктурированных материалов термохимической активации шлам-лигнина // Известия ВУЗов. Лесной журнал. — 2021 — № 4. — С. 181–189.

13. Иваненко В.И., Корнейков Р.И., Локшин Э.П., Петров А.М. Извлечение токсичных металлов из высокосолевых водных растворов // Труды Кольского научного центра РАН. — 2015. — № 5 (31).

14. Муратов О.Э., Степанов И.К., Царева С.М. Методы переработки жидких радиоактивных отходов // Экология промышленного производства. — 2012. — № 3. — С. 30–43.

15. Милютин В.В., Некрасова Н.А., Каптаков В.О. Современные сорбционные материалы для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов цезия и стронция // Радиоактивные отходы. — 2020. — №13. — С. 80–89.

16. Мясоедова Г.В., Никашина В.А. Сорбционные материалы для извлечения радионуклидов из водных сред // Российский химический журнал. — 2006. — № 5. — С. 55–63.

17. Авраменко В.А., Железнов В.В., Майоров В.Ю., Пузь А.В., Сокольницкая Т.А. Проблемы переработки жидких радиоактивных отходов, содержащих морскую воду // Современные проблемы науки и образования. — 2013. — № 5.

18. Попова А.С., Бойкова Т.Е., Богданович Н.И., Канарский А.В., Канарская З.А. Оценка эффективности метода очистки жидких радиоактивных отходов с использованием ионообменного метода // Вестник технологического университета. — 2021. — Т. 4, № 6.

19. Богданович Н.И., Кузнецова Л.Н., Третьяков С.И., Жабин В.И. Планирование эксперимента в примерах и расчетах. — Архангельск: САФУ, 2010. — 126 с.

Исследование посвящено актуальной проблеме накопления жидких радиоактивных отходов в ядерной отрасли и вопросам их переработки. В судостроении жидкие радиоактивные отходы образуются при эксплуатации, ремонте и утилизации судов гражданского и кораблей военно-морского флота с ядерными энергетическими установками. Радиоактивные отходы различаются по уровню удельной активности, агрегатному состоянию, радионуклидному, химическому и физико-химическому составам. Выделяют жидкие радиоактивные отходы следующих видов: трапные воды; контурные воды ремонтируемых, модернизируемых, утилизируемых ядерных энергетических установок атомных подводных лодок; воды промывки; отработавшие дезактивационные растворы; воды хранения первого контура (консервирующие растворы); жидкие технологические среды из цистерн грязной воды, жидкие технологические среды перегрузки сорбентов; воды санпропускников; жидкие технологические среды, удаляемые из радиохимических и радиометрических лабораторий. Данные отходы имеют нейтральную или слабощелочную среду. Более щелочная среда (рН = 12–13) характерна для кубовых остатков выпарных установок и ряда дезактивационных растворов. Радионуклидный состав является смешанным, определяющий вклад в активность отходов вносят радионуклиды Cо60, Sr90, Cs137, Fe55 и Н3. Основной задачей переработки ЖРО является снижение их объема, перевод в твердую форму для недопущения утечки в окружающую среду, для чего применяются методы глубокого упаривания с последующими цементированием, битумированием, остекловыванием.

Влияние на эффективность извлечения радионуклидов оказывают активная реакция среды (рН), солевой состав, степень минерализации ЖРО. Из высокосолевых водных растворов, с высоким содержанием солей нерадиоактивных элементов извлечение радионуклидов затруднено [13, 17]. При очистке жидких радиоактивных отходов используют минимум четыре основных группы методов: термические, мембранные, осадительные и сорбционные [14]. Наиболее широкое применение нашли сорбционные методы [15]. Как правило, для извлечения радионуклидов используются, после предварительной грубой очистки, ионообменные смолы, в том числе разработанные в России иониты на основе оксогидроксофосфатов титана (IV) [13], а также органические и неорганические сорбенты: цеолит, кремний, кварц и активированный уголь [18].

Для Цитирования:
Логинова (Кокина) Е. С., Бойкова Т.Е., Богданович Н.И., Воронцов К.Б., Адсорбция изотопа кобальта из жидких радиоактивных отходов углеродными наноструктурированными материалами термохимической активации шлам-лигнина. Безопасность и охрана труда в лесозаготовительном и деревообрабатывающем производствах. 2024;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: