Главная » 2014 » Июль » 18 » Скачать Защита водных объектов от техногенных радионуклидов сорбентами на основе опалкристобалитовых пород. Баранова, Ольга Юрьевна бесплатно
10:04 PM
Скачать Защита водных объектов от техногенных радионуклидов сорбентами на основе опалкристобалитовых пород. Баранова, Ольга Юрьевна бесплатно
Защита водных объектов от техногенных радионуклидов сорбентами на основе опалкристобалитовых пород
Диссертация
Автор: Баранова, Ольга Юрьевна
Название: Защита водных объектов от техногенных радионуклидов сорбентами на основе опалкристобалитовых пород
Справка: Баранова, Ольга Юрьевна. Защита водных объектов от техногенных радионуклидов сорбентами на основе опалкристобалитовых пород : диссертация кандидата технических наук : 25.00.36 Екатеринбург, 2006 145 c. : 61 07-5/429
Объем: 145 стр.
Информация: Екатеринбург, 2006
Содержание:
Введение
1 Литературный обзор
11 Радиоактивное загрязнение окружающей среды
12 Радионуклиды в водных объектах
121 Естественные радионуклиды
122 Техногенные радионуклиды
13 Сорбенты для защиты водных объектов
131 Искусственные сорбенты
132 Природные сорбенты
133 Образование и сырьевая база кремнистых сорбентов
2 Состав и свойства кремнистых сорбентов
21 Физические свойства опалкристобалитовых пород
22 Химический состав кремнистых сорбентов
23 Гранулометрический состав кремнистых сорбентов
24 Плотность и пористость кремнистых сорбентов
25 Механические характеристики кремнистых сорбентов
26 Химическая устойчивость кремнистых сорбентов
27 Санитарно-гигиенические показатели сорбентов
28 Радиационно-гигиеническая оценка сорбентов
29 Измерение относительной активности радионуклидов в экспериментах по изучению кинетики сорбции
210 Определение термической устойчивости сорбентов
211 Определение функциональных ионогенных групп сорбентов
212 Исследование функционального состава сорбентов методом ИК-спектроскопии
ВЫВОДЫ
3 Сорбция цезия-137 и стронция-90 из водных растворов кремнистыми сорбентами
31 Теоретические основы сорбционного процесса
32 Расчет кинетических параметров процесса сорбции
33 Исследование кинетики сорбции цезия-137 и стронция-90 66 кремнистыми сорбентами в статических условиях
34 Исследование сорбционных свойств материалов на основе кремнистых пород
35 Исследование сорбции цезия-137 и стронция-90 кремнистыми сорбентами в динамических условиях
ВЫВОДЫ
4 Технические решения по защите водных объектов от цезия-137 и стронция
41 Выбор технологий обработки воды
42 Стендовая установка для очистки воды
43 Технологии защиты водных объектов от техногенных радионуклидов цезия -137 и стронция-90
431 Мембранно-сорбционная технология
432 Реагентно-сорбционная технология
433 Схема защиты водоемов ПО «Маяк»
44 Обращение с отработанными кремнистыми сорбентами
45 Экономические показатели предотвращенного экологического ущерба
46 Экономические показатели внедрения сорбционных модулей с кремнистыми сорбентами в системы очистки радиоактивной сточной воды
ВЫВОДЫ
Введение:
Актуальность проблемы. Уральский регион в настоящее время представляет собой высокоразвитый агропромышленный комплекс. На фоне химического загрязнения природной среды он испытывает на себе самые разнообразные по генезису радиационные воздействия. На территории региона проводились массовые подземные технологические взрывы, испытания ядерного оружия, сосредоточено производство и хранение ядерных боеприпасов, проводится переработка ядерного горючего [1]. Сейчас в регионе функционирует 8 ядерных реакторов, 6 мощных центров по переработке радиоактивных материалов и 6 центров по захоронению ядерных отходов [2]. Несмотря на все меры, связанные с радиационной безопасностью, техногенные радионуклиды продолжают поступать в окружающую среду [3-9].
В случае поступления радиоактивных изотопов в окружающую среду со скоростью, превышающей их распад, они постепенно накапливаются в почве, морских и континентальных осадках, воде и воздухе, а затем и в живых организмах. Поступая в окружающую среду, радионуклиды переносятся воздушными и водными потоками на большие расстояния от источника поступления, оседая на новых местах, что может привести к загрязнению любой территории региона. Уже сейчас средний уровень глобального загрязнения по наиболее потенциально опасным для человека долгоживущим радионуклидам - цезию-137 и стронцию-90 - составляет, у соответственно, 0,08 и 0,045 Ки/км [3], а время полуочищения (протекающего, как и радиоактивный распад, по экспоненте) непроточных природных и искусственных водохранилищ от этих радионуклидов находится в пределах 10-20 лет [3]. В связи с этим изучение и решение проблем защиты водных объектов от загрязнения радионуклидами приобретает сегодня огромную актуальность. Особая роль принадлежит научным исследованиям в области изучения методов очистки природных водных объектов от радиоактивного загрязнения.
Самая эффективная защита вод от загрязнения - это, во-первых, применение технологий, которые позволяют многократно использовать техническую воду; во-вторых, независимо от того, используется она повторно или сбрасывается в водоемы после технологического процесса, она должна быть предварительно очищена. При этом техногенные радионуклиды должны быть переведены в твёрдую фазу и в виде радиоактивных отходов надёжно изолированы.
Одним из методов, успешно применяемых для извлечения различных примесей из водных сред, является сорбция природными сорбентами [4]. Наиболее перспективными из них по экономическим и технологическим показателям, являются кремнистые сорбенты, в частности, опалкристобалитовые породы из месторождений Свердловской области, состоящие преимущественно из активного кремнезёма [5]. До настоящего времени эти минералы в качестве коллекторов радионуклидов не применялись. Поскольку опалкристобалитовые породы являются местным природным материалом, его использование в качестве фильтрующей загрузки экономически целесообразно для Уральского региона. Отработанные сорбенты, на основе кремнистых пород, как твёрдые радиоактивные отходы, могут быть направлены на остекловывание и последующее хранение в специальных сооружениях.
Объект исследований: сточные и поверхностные воды, содержащие техногенные радионуклиды цезия-137 и стронция-90; сорбенты на основе опалкристобалитовых пород (АС - алюмосиликат; МС - силикат с повышенным содержанием оксидов магния; МСК - модифицированный аналог сорбента МС).
Предмет исследований: процессы сорбции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 кремнистыми сорбентами.
Цель диссертационной работы: снижение отрицательного воздействия техногенных радионуклидов цезия-137 и стронция-90 на водные объекты путем перевода их в экологически безопасное состояние с помощью сорбентов на основе кремнистых пород.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
• определить эксплуатационные свойства сорбентов на основе кремнистых пород Уральского региона с точки зрения полноты очистки природных и сточных вод от радионуклидов цезия-137 и стронция-90;
• определить кинетические и емкостные характеристики сорбентов в отношении техногенных радионуклидов цезия-137 и стронция-90;
• установить природу сорбционного взаимодействия радионуклидов цезия-137 и стронция-90 с сорбентами на основе кремнистых пород;
• разработать технические решения по защите и реабилитации водных объектов от техногенных радионуклидов.
Научная новизна предлагаемой работы состоит в том, что впервые
• определены эксплуатационные свойства сорбентов на основе кремнистых пород;
• установлены физико-химические закономерности процесса сорбции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 кремнистыми материалами в статических и динамических условиях;
• установлена ионообменная природа взаимодействия техногенных радионуклидов с кремнистыми сорбентами;
• разработаны технические решения и способы очистки радиоактивных природных и сточных вод, направленные на защиту водных объектов от радионуклидов цезия-137 и стронция-90.
Методы исследования. В работе использовался комплекс методов исследования, включающий: теоретические изыскания, лабораторное и натурное моделирование; комплексный анализ полученных автором и имеющегося в литературе материала, химический и радиометрический анализ воды, физико-химический и радиометрический анализ кремнистых сорбентов; анализ сорбентов по санитарно-гигиеническим показателям. Для количественного описания экспериментальных данных использованы стандартные методы и пакет прикладных программ для ПЭВМ (Microsoft Excel; Statistica 6.0).
На защиту выносятся:
• результаты исследования эксплуатационных свойств сорбентов на основе кремнистых пород;
• результаты исследований кинетики, статики и динамики процессов извлечения радионуклидов цезия-137 и стронция-90 из водных растворов;
• технические решения по защите и реабилитации водных объектов и водотоков от цезия-137 и стронция-90.
Практическая значимость работы. На основании научных результатов диссертации и имеющихся литературных данных разработаны технологии очистки сточных вод и реабилитации водных объектов от радиоактивных загрязнений цезия-137 и стронция-90. Предложена схема защиты водоемов ПО «Маяк». Определена величина эколого-экономического ущерба от сброса радиоактивной воды из каскада водохранилищ в р. Теча. Показана экономическая целесообразность применения сорбента АС.
Реализация результатов работы. Мембранно-сорбционная и реагентно-сорбционная технологии испытаны на водных системах различного состава, в том числе на воде водохранилища № 11 ПО «Маяк». Полученные данные использованы при проектировании установок для защиты водных объектов от техногенных радионуклидов. Акт внедрения прилагается.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и отдельные её результаты доложены и обсуждены на IV Российской конференции по радиохимии (Озёрск, 2003 г.); Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2004г.); VII Международной специализированной выставке и конференции «Акватерра-2004» (Санкт-Петербург, 2004 г.); Всероссийском молодёжном научном симпозиуме «Безопасность биосферы-2005» (Екатеринбург, 2005 г.);
VII Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург,2006г.)
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 7 научных статей, из них 6 в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертационных исследований.
Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, перечня цитируемой литературы, включающего 162 источника и 3 приложения. Материал работы изложен на 145 страницах, содержит 22 таблицы и 28 рисунков.