[go: up one dir, main page]

RU2110858C1 - Radionuclide flocculator for decontaminating liquid radioactive wastes - Google Patents

Radionuclide flocculator for decontaminating liquid radioactive wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2110858C1
RU2110858C1 RU97105499A RU97105499A RU2110858C1 RU 2110858 C1 RU2110858 C1 RU 2110858C1 RU 97105499 A RU97105499 A RU 97105499A RU 97105499 A RU97105499 A RU 97105499A RU 2110858 C1 RU2110858 C1 RU 2110858C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chitosan
liquid radioactive
flocculator
radioactive wastes
radionuclide
Prior art date
Application number
RU97105499A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97105499A (en
Inventor
Валентин Николаевич Косяков
Ирина Евгеньевна Велешко
Владимир Николаевич Чернецкий
Николай Эдуардович Нифантьев
Original Assignee
Валентин Николаевич Косяков
Ирина Евгеньевна Велешко
Владимир Николаевич Чернецкий
Николай Эдуардович Нифантьев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валентин Николаевич Косяков, Ирина Евгеньевна Велешко, Владимир Николаевич Чернецкий, Николай Эдуардович Нифантьев filed Critical Валентин Николаевич Косяков
Priority to RU97105499A priority Critical patent/RU2110858C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2110858C1 publication Critical patent/RU2110858C1/en
Publication of RU97105499A publication Critical patent/RU97105499A/en

Links

Images

Landscapes

  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: decontamination of liquid radioactive wastes of low and medium activity by means of flocculators. SUBSTANCE: chitosan having mean molecular mass of 5•103- 2•106 and deacetylation degree of 55-98% is proposed for decontaminating liquid radioactive wastes to function as flocculator. EFFECT: improved decontaminating efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке материалов с радиоактивным загрязнением, в частности, к обработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО) низкого и среднего уровня активности с помощью методов флоккуляции. The invention relates to the processing of materials with radioactive contamination, in particular, to the processing of liquid radioactive waste (LRW) of low and medium levels of activity using flocculation methods.

Жидкие радиоактивные отходы низкого и среднего уровня активности составляют сотни миллионов кубометров, их суммарная активность - миллионы кюри, поэтому решение проблемы дезактивации этих отходов до уровня, позволяющего их удаление в окружающую среду, в комбинации с высокой степенью компактирования образующихся при этом вторичных твердых отходов, является актуальным. Liquid radioactive waste of low and medium levels of activity is hundreds of millions of cubic meters, their total activity is millions of curies, therefore, the solution to the problem of decontamination of these wastes to a level that allows their disposal into the environment, in combination with a high degree of compaction of the resulting secondary solid waste, is relevant.

Известен способ дезактивации ЖРО, содержащих ионы радиоактивных тяжелых металлов, например, урана, цезия, стронция, рутения, радия, нептуния и технеция, предусматривающий их обработку флоккуляционным агентом, в качестве которого используют карбоксиметилированную целлюлозу или ее смесь с оксидом переходного металла, и последующее компактирование вторичных отходов с жидким цементным тестом или асфальтом для обеспечения захоронения (EP, патент, 0240985, кл. G 21 F 9/10, 1987). A known method of decontamination of LRW containing ions of radioactive heavy metals, for example, uranium, cesium, strontium, ruthenium, radium, neptunium and technetium, providing for their treatment with a flocculation agent, which is used as carboxymethylated cellulose or its mixture with transition metal oxide, and subsequent compaction secondary waste with cement slurry or asphalt to ensure disposal (EP, patent, 0240985, CL G 21 F 9/10, 1987).

Известен также способ обработки радиоактивных сточных вод прачечных ядерно-технических установок, содержащих радионуклиды 60Co, 58Co, 134Cs, 137Cs, 54Mn, 110Ag, 95Nb, путем обработки их флоккуляционным агентом, представляющим собой суспензию, приготовленную смешением соли трехвалентного железа с раствором железогексацианоферрата при массовом соотношении 1:1 - 1:2 (SU, а. с., 1705878, кл. G 21 F 9/10, 1992)
Известно также использование в качестве флоккуляционного агента для дезактивации жидких отходов, содержащих радиоактивные соединения, в том числе урана и радия, продукта аминолиза полиакрилонитрила с гидроксиламином (DE, патент, 4322663, кл. G 21 F 9/10, 1995).
There is also a method of treating radioactive wastewater of laundries of nuclear facilities containing 60 Co, 58 Co, 134 Cs, 137 Cs, 54 Mn, 110 Ag, 95 Nb radionuclides by treating them with a flocculation agent, which is a suspension prepared by mixing trivalent salt iron with a solution of ironhexacyanoferrate in a mass ratio of 1: 1 - 1: 2 (SU, a.s., 1705878, class G 21 F 9/10, 1992)
It is also known to use as a flocculation agent for the decontamination of liquid wastes containing radioactive compounds, including uranium and radium, the product of aminolysis of polyacrylonitrile with hydroxylamine (DE, patent, 4322663, CL G 21 F 9/10, 1995).

Однако относительно невысокая эффективность известных способов дезактивации ЖРО и малая степень компактирования вторичных твердых отходов влекут за собой высокие затраты на их последующее захоронение. However, the relatively low efficiency of the known methods of LRW decontamination and the small degree of compaction of secondary solid waste entail high costs for their subsequent disposal.

Задачей изобретения является полная дезактивация ЖРО низкого и среднего уровня активности при сохранении высокой степени компактирования выделенных радионуклидов. The objective of the invention is the complete decontamination of LRW of low and medium levels of activity while maintaining a high degree of compaction of the isolated radionuclides.

Решение поставленной задачи достигается применением соединения, известного в химической биотехнологии - хитозана со средневесовой молекулярной массой (Mw) 5•103 - 2•106 и степенью дезацетилирования 55-98% в качестве флоккуляционного агента радионуклидов для дезактивации жидких радиоактивных отходов.The solution to this problem is achieved by using a compound known in chemical biotechnology - chitosan with a weight average molecular weight (M w ) of 5 • 10 3 - 2 • 10 6 and a degree of deacetylation of 55-98% as a flocculation agent of radionuclides for decontamination of liquid radioactive waste.

Хитозан с вышеуказанными характеристиками, синтезированный по методике, описанной в работе (Varum К. M., Anthonsen M.W., Grasdalen H., Smidsrod O., Carb. Res., 1991, 221, 17-23), используют в медицинской, пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности, в сельском хозяйстве и других областях. Chitosan with the above characteristics, synthesized according to the method described in (Varum K. M., Anthonsen MW, Grasdalen H., Smidsrod O., Carb. Res., 1991, 221, 17-23), is used in medical, food and pulp and paper industry, agriculture and other fields.

Известно использование хитозана и его производных в качестве флоккуляционного агента в различных областях народного хозяйства. Так, известно применение N-галогенохитозана с содержанием 2-дезокси-2-ацетамидоангидроглюкозных звеньев 1-35%, 2-дезокси-2-аминоангидроглюкозных звеньев 1-90% и 2-дезокси-2-галогенаминоангидроклюкозных звеньев 8-95% в качестве флоккуляционного агента нефтяных масел при очистке промышленных сточных вод (WO 92/08742, кл. C 08 F 1/56, 1992). B производстве животных кормов хитозан используют как флоккуляционный агент для извлечения белков из сточных вод процессов переработки овощей, яиц, птицы; также в качестве флоккуляционного агента клеток и клеточных структур хитозан применяют для извлечения микроорганизмов из жидких сред (Sato M. An application of chitosan as a flocculating agent, Jpn. Soc. Chitin/Chitosan, Tokyo, Gihodo Publishing Co., 1990, 211-235). It is known to use chitosan and its derivatives as a flocculation agent in various fields of the national economy. Thus, it is known to use N-halochitosan with a content of 2- deoxy-2-acetamidoanhydroglucose units 1-35%, 2-deoxy-2-aminoanhydroglucose units 1-90% and 2-deoxy-2-halogenaminoanhydroglucose units 8-95% as flocculation petroleum oil agent in industrial wastewater treatment (WO 92/08742, CL C 08 F 1/56, 1992). In the production of animal feed, chitosan is used as a flocculation agent for the extraction of proteins from wastewater processes of processing vegetables, eggs, poultry; chitosan is also used as a flocculation agent for cells and cellular structures to extract microorganisms from liquid media (Sato M. An application of chitosan as a flocculating agent, Jpn. Soc. Chitin / Chitosan, Tokyo, Gihodo Publishing Co., 1990, 211-235 )

Изобретение направлено на создание нового средства для дезактивации ЖРО за счет выявления новых возможностей применения флоккуляционной технологии с использованием известного соединения - хитозана по новому назначению - в качестве флоккуляционного агента радионуклидов. The invention is aimed at creating a new tool for LRW decontamination by identifying new possibilities for the use of flocculation technology using the well-known compound chitosan for a new purpose as a flocculation agent of radionuclides.

По сравнению с известными флоккуляционными агентами, используемыми для дезактивации ЖРО, хитозан обладает следующими преимуществами:
1) при осаждении флокул образуется объемистый осадок с развитой поверхностью, позволяющий использовать для эффективного соосаждения относительно небольшие количества хитозана;
2) наличие в структуре хитозана нескольких функциональных групп (гидроксиметильные, гидроксильные, аминные и ацетиламидные) позволяет его использовать одновременно и как весьма активный сорбент, обладающий ионообменными и хелатными свойствами;
3) хитозан представляет собой беззольный органический материал, обеспечивающий возможность эффективного компактирования выделенных радионуклидов за счет сжигания.
Compared with the known flocculation agents used to decontaminate LRW, chitosan has the following advantages:
1) during the deposition of flocs a voluminous precipitate with a developed surface is formed, which allows the use of relatively small amounts of chitosan for efficient coprecipitation;
2) the presence in the structure of chitosan of several functional groups (hydroxymethyl, hydroxyl, amine and acetylamide) allows it to be used simultaneously and as a very active sorbent with ion-exchange and chelating properties;
3) chitosan is an ashless organic material that provides the ability to efficiently compact the separated radionuclides by burning.

В изобретении предложено два способа введения хитозанов в дезактивируемый раствор: в виде раствора исходного хитозана в кислоте, а также в виде водорастворимой формы, получаемой выдерживанием исходного хитозана в соляной кислоте с последующей промывкой и сушкой. Показано, что на соосаждение радионуклидов с хитозанами это не влияет, в реальной же практике удобнее работать с водорастворимым флоккулянтом. The invention provides two methods for introducing chitosans into a decontaminated solution: in the form of a solution of the initial chitosan in acid, and also in the form of a water-soluble form obtained by keeping the initial chitosan in hydrochloric acid, followed by washing and drying. It was shown that this does not affect the coprecipitation of radionuclides with chitosans, while in real practice it is more convenient to work with a water-soluble flocculant.

В качестве флоккулируемой компоненты была выбрана смесь нескольких долгоживущих радионуклидов, являющихся типичными представителями ЖРО различного происхождения. Использовались следующие радиоактивные изотопы: 54Mn, 60Co, 85Sr, 137Cs и 239Pu. Радиоизотопы цезия и стронция рассматривались в качестве представителей "реакторных" отходов, радиоизотопы кобальта и марганца - в качестве представителей отходов от дезактивации конструкционных материалов, и, наконец, плутоний представлял "химические" отходы, образующиеся при переработке облученного ядерного топлива.A mixture of several long-lived radionuclides, which are typical representatives of LRW of various origins, was chosen as a flocculating component. The following radioactive isotopes were used: 54 Mn, 60 Co, 85 Sr, 137 Cs and 239 Pu. The radioisotopes of cesium and strontium were considered as representatives of "reactor" waste, the radioisotopes of cobalt and manganese as representatives of waste from the decontamination of structural materials, and, finally, plutonium was the "chemical" waste generated during the processing of irradiated nuclear fuel.

Пример 7. Раствор хитозана [Mw(1,5-2,0)•106, степень дезацетилирования 98%] в 0,01M азотной кислоте с концентрацией 1 г/л вводили в модельный раствор с pH 9,5, содержащий радионуклиды Pu239, Co60, Mn54, Sr85 и Cs137. После отделения осадка центрифугированием определяли процент захвата элемента осадком по формуле % = (A0 - At)/A0•100%, где A0 - удельная активность изотопа в исходном растворе, At - удельная активность раствора после осаждения.Example 7. A solution of chitosan [M w (1.5-2.0) • 10 6 , degree of deacetylation 98%] in 0.01 M nitric acid with a concentration of 1 g / l was introduced into a model solution with a pH of 9.5 containing radionuclides Pu 239 , Co 60 , Mn 54 , Sr 85, and Cs 137 . After separation of the precipitate by centrifugation, the percentage of element capture by the precipitate was determined by the formula% = (A 0 - A t ) / A 0 • 100%, where A 0 is the specific activity of the isotope in the initial solution, A t is the specific activity of the solution after deposition.

Содержание марганца, кобальта, стронция и цезия в пробах определялось с помощью гамма-спектрометрии по соответствующим характерным пикам на установке АМА-3-Ф. The content of manganese, cobalt, strontium and cesium in the samples was determined using gamma spectrometry from the corresponding characteristic peaks on the AMA-3-F installation.

Содержание плутония определялось путем измерения альфа-активности проб на установке "Протока" с газонаполненным детектором. Результаты всех измерений приведены в таблице 1. The plutonium content was determined by measuring the alpha activity of the samples in a Protok installation with a gas-filled detector. The results of all measurements are shown in table 1.

Пример 2. Исходный хитозан [Mw(1,5 - 2,0)•106, степень дезацетилирования 98%] выдерживали в течение нескольких часов в десятикратном по массе по отношению к хитозану количестве раствора 1,5 н соляной кислоты, отфильтровывали, промывали 50%-ным водным спиртом до нейтральной реакции и высушивали. Полученный препарат растворяли в воде (1 г/л по хитозану) и вводили в тот же модельный раствор, что и в примере 1; аналогично определяли процент захвата каждого элемента. Результаты не отличаются от результатов измерений в примере 1.Example 2. The initial chitosan [M w (1.5 - 2.0) • 10 6 , the degree of deacetylation of 98%] was kept for several hours in ten times the mass with respect to chitosan the amount of a solution of 1.5 n hydrochloric acid, was filtered, washed with 50% aqueous alcohol until neutral and dried. The resulting preparation was dissolved in water (1 g / l according to chitosan) and introduced into the same model solution as in example 1; similarly determined the percentage of capture of each element. The results do not differ from the measurement results in example 1.

Примеры 3 - 6. Examples 3 to 6.

Аналогично примеру 1 проводили обработку модельного раствора с использованием хитозанов со степенью дезацетилирования 78, 74, 63 и 55% (для примеров 3 - 6 соответственно). Результаты дезактивации раствора сведены в таблицу. Analogously to example 1, a model solution was processed using chitosans with a degree of deacetylation of 78, 74, 63 and 55% (for examples 3 to 6, respectively). The results of the decontamination of the solution are summarized in table.

Пример 7. Раствор хитозана (Mw 5•103 степень дезацетилирования 95%) в 0,01М азотной кислоте с концентрацией 1 г/л вводили в модельный раствор (как в примере 1). Далее весь процесс проводили аналогично примеру 1.Example 7. A solution of chitosan (M w 5 • 10 3 degree of deacetylation of 95%) in 0.01 M nitric acid with a concentration of 1 g / l was introduced into the model solution (as in example 1). Further, the whole process was carried out analogously to example 1.

Claims (1)

Применение хитозана со средневесовой молекулярной массой 5 • 103 - 2 • 106 и степенью дезацетилирования 55 - 98% в качестве флоккуляционного агента радионуклидов для дезактивации жидких радиоактивных отходов.The use of chitosan with a weight average molecular weight of 5 • 10 3 - 2 • 10 6 and a degree of deacetylation of 55 - 98% as a flocculation agent of radionuclides for the decontamination of liquid radioactive waste.
RU97105499A 1997-04-07 1997-04-07 Radionuclide flocculator for decontaminating liquid radioactive wastes RU2110858C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97105499A RU2110858C1 (en) 1997-04-07 1997-04-07 Radionuclide flocculator for decontaminating liquid radioactive wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97105499A RU2110858C1 (en) 1997-04-07 1997-04-07 Radionuclide flocculator for decontaminating liquid radioactive wastes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2110858C1 true RU2110858C1 (en) 1998-05-10
RU97105499A RU97105499A (en) 1998-09-20

Family

ID=20191663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97105499A RU2110858C1 (en) 1997-04-07 1997-04-07 Radionuclide flocculator for decontaminating liquid radioactive wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2110858C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2144225C1 (en) * 1998-08-03 2000-01-10 Государственный научный центр РФ Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара Method for selective extraction and concentration of uranium and plutonium
RU2189651C2 (en) * 2000-08-25 2002-09-20 ФГУП "Производственное объединение "Маяк" Method for pre-treatment of high-activity concentrate to be hardened by vitrification
RU2253625C1 (en) * 2004-05-31 2005-06-10 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения)(Институт химии ДВО РАН) Method of water purification and a complex floculating agent for the method realization
RU2279405C2 (en) * 2004-08-23 2006-07-10 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Method of treating water to remove petroleum derivatives
US7189326B2 (en) 2001-07-25 2007-03-13 Ahlstrom Corporation Use of material based on organic and/or inorganic fibres and chitosan for fixing metal ions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Muzzarelli R.A.A. Ghitin, Oxford, Pergamon Press, 1977, p. 139 - 150. Kjell M. Varum et al. Determination of the degree of N-acetylation and the distribution of N-acetyl groups in partially N-deacetylated chitins (chitosans) by high-field n.m.r. spectroscory. Carb. Res., 1991, 221, p. 17 - 23. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2144225C1 (en) * 1998-08-03 2000-01-10 Государственный научный центр РФ Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара Method for selective extraction and concentration of uranium and plutonium
RU2189651C2 (en) * 2000-08-25 2002-09-20 ФГУП "Производственное объединение "Маяк" Method for pre-treatment of high-activity concentrate to be hardened by vitrification
US7189326B2 (en) 2001-07-25 2007-03-13 Ahlstrom Corporation Use of material based on organic and/or inorganic fibres and chitosan for fixing metal ions
AU2002333995B2 (en) * 2001-07-25 2007-08-09 Ahlstrom Corporation Use of a material based on organic and/or inorganic fibres and chitosan for fixing metal ions
RU2253625C1 (en) * 2004-05-31 2005-06-10 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения)(Институт химии ДВО РАН) Method of water purification and a complex floculating agent for the method realization
RU2279405C2 (en) * 2004-08-23 2006-07-10 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Method of treating water to remove petroleum derivatives

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6402953B1 (en) Adsorption means for radionuclides
Srivastava et al. Novel biomaterials: decontamination of toxic metals from wastewater
CA2101261C (en) Method of composite sorbents manufacturing
US7309437B2 (en) Compositions and methods for removal of toxic metals and radionuclides
US4156646A (en) Removal of plutonium and americium from alkaline waste solutions
RU2110858C1 (en) Radionuclide flocculator for decontaminating liquid radioactive wastes
US5120441A (en) Method for removal of metal atoms from aqueous solution using suspended plant cells
Chiera et al. Removal of radioactive cesium from contaminated water by whey protein amyloids–carbon hybrid filters
CA1154885A (en) Method of decontaminating nuclear power plant waste liquids or removing radioactive components therefrom
Bing et al. Removal of radioactive cesium from solutions by zinc ferrocyanide
Fuks et al. Clay-salt slimes of the JSC “Belaruskali” as potential engineering barriers in the radioactive waste repositories: Sorption of Cs (I), Sr (II), Eu (III) and Am (III)
RU2021009C1 (en) Method for producing composite sorbents and composite sorbent
Fuks et al. Sorption of selected radionuclides from liquid radioactive waste by sorbents of biological origin: The alkaline earth alginates
Pshinko et al. Concentration of U (VI) on a complexing sorbent for its determination by the spectrophotometric method
Dulama et al. Combined radioactive liquid waste treatment processes involving inorganic sorbents and micro/ultrafiltration
Datta et al. Recent trends in the application of biowaste for hazardous radioactive waste treatment
RU2388085C1 (en) Method purifying sand from radioactive nuclides
John et al. Application of new inorganic-organic composite absorbers with polyacrylonitrile binding matrix for separation of radionuclides from liquid radioactive wastes
Mishra et al. Biosorptive behavior of mango (Mangifera indica) and neem (Azadirachta indica) barks for 134Cs from aqueous solutions: A radiotracer study
RU2088988C1 (en) Decontamination technique for natural and engineering entities contaminated with radionuclides
RU2090944C1 (en) Method for decontaminating highly radioactive water from radionuclides
Micic et al. Application of electrochemically synthesized ferrates (VI) for the removal of Th (IV) from natural water samples
JPH09501354A (en) Solvent extraction
Kosyakov et al. Preparation, properties, and application of modified mikoton sorbents
Sokolik et al. Effect of humic substances on plutonium and americium speciation in soils and soil solutions