[LT] Išradimas priskiriamas cheminės technologijos sričiai, konkrečiai ceolitinių sorbentų gavimo būdui, ir gali būti pritaikytas radionuklidų pašalinimui iš vandeninių tirpalų, dezaktyvuojant objektus ir įrangą, vėliau fiksuojant radionuklidus. Siekiant pagerinti sorbento sorbcines selektyvines savybes bei praplėsti sorbuotinų radionuklidų spektrą, ceolito turinčią žaliavą prisotina šarmų tirpalu, o po to kaitina 305-550 °C temperatūroje. Be to, žaliavą prisotina 5-8 % koncentracijos kalio šarmo tirpalu. Pradinę žaliavą prisotinus 4-5 % koncentracijos kalio šarmo tirpalu, kaitina 0,5-1 h 140-150°C temperatūroje ir po to praplauna vandeniu, kurio pH yra 10-11. Kalio šarmu prisotintą pradinę žaliavą, turinčią 0,5-2 % organinių junginių (perskaičiavus grynai angliai), kaitina 0,5-1,5 h 350-550°C temperatūroje ir tuo pačiu metu tiekia karštą orą.
[EN] The present invention conserns a method of making zeotite sorbent which can be used for removing of radionuclides from water solutions, deactivation of objects and equipment, with further fixation of radionuclides. A raw material containing zeolite is saturated with KOH solution and then is hetaed at 350-550 °C temperature. Jf the raw material is saturated with 4-5 weight % of KOH solution, it is heated during 0,5-1 h at 140-150 °C, than is washed with water having pH 10-11. The raw material saturated with KOH and having 0,5-2 weigt % of organic compounds (re-counted on pure carbon) is heated 0,5-1,5 h at 350-550 °C temperature with providing of hot air.
[0001] Išradimas priskiriamas cheminės technologijos sričiai, konkrečiai ceolitinių sorbentų gavimo būdui, ir gali būti pritaikytas radionuklidų pašalinimui iš vandeninių tirpalų, dezaktyvuojant objektus ir įrangą, vėliau fiksuojant radionuklidus.
[0002] Žinomas ceolitinių sorbentų, turinčių kubinę 12,24+12,27A gardelę (ceolitai A grupės), gavimo būdas (Žiūr. BpeK fl. ųeonuTHbie MoneKyrmpHbie cma - M.: Mnp, 1976, - c.731-764). Ceolitiniai sorbentai gaunami iš aliumosilikatinės žaliavos ją termiškai apdorojant (kristalizacijos stadija) bei po to granuliuojant gautą miltelinį produktą kartu su rišamąja medžiaga (dažniausiai moliu, kurio pridedama apie 10-20 masės%) ir kaitinant 450+600° C temperatūroje. Esminis šių sorbentų trūkumas - santykinai mažas cezio ir stroncio radionuklidų selektyvumas.
[0003] Artimiausias siūlomam išradimui yra (A) tipo ceolitinio sorbento turinčio kubinę 12,24+12,27A gardelę gavimo būdas (žiūr. RU2057582, B01J20/18). Šiuo būdu gaunant (A) tipo ceolitinį sortoentą kubinės struktūros žaliavą savo sudėtyje turinčią ceolito ir iki 0,2% smulkiadispersinės anglies, kaitina 450-600° C temperatūroje.
[0004] Šio būdo trūkumas yra tas, kad ilga gavimo proceso trukmė, be to, pageidaujamas rezultatas pasiekiamas tiktai tuo atveju, jeigu žaliavoje yra smulkiadispersinės anglies.
[0005] Numatomo išradimo tikslas - sorbento sorbcinių - selektyvinių savybių pagerinimas bei sorbuotinų radionuklidų spektro praplėtimas.
[0006] Tikslas pasiekiamas tuo, kad ceolito turinčią žaliavą prisotina šarmų tirpalu, o po to kaitina 350-550° C. Be to, žaliavą prisotina 5-8% koncentracijos kalio šarmo tirpalu. Žaliavą prisotinus 4-5% koncentracijos kalio šarmo tirpalu, kaitina 0,5-1 h 140-150° C temperatūroje ir po to praplauna vandeniu, kurio pH=10-11. Kalio šarmu prisotintą pradinę žaliavą turinčią 0,5-2% organinių junginių (perskaičiavus grynai angliai), kaitina 0,5-1,5h 350-550° C temperatūroje ir tuo pačiu metu tiekia karštą orą.
[0007] Ceolitai - silikatų klasės mineralų grupė. Daugiausia tai aliumosilikatai, kurių formulė N^nOAfeOa^SKVyHhO; kur M - šarminiai arba šarminių žemių metalai, n - oksidacijos laipsnis. Ceolitai pasižymi griežta ir taisyklinga porų struktūra. Šios poros įprastinėmis temperatūros sąlygomis būna užpildytos vandens molekulėmis. Jeigu iš ceolito porų pašalintų vandenį, - poros gali būti vėl užpildytos vandeniu arba kitomis medžiagomis.
[0008] Sintetinius ceolitus gauna kristalizuojant 80+100° C temperatūroje mišinį iš silikatų ir Na aliuminato. Susidariusius kristalus (1+1 S^m) maišo su 15+20% plastiško molio ir iš gauto mišinio formuoja 2+4mm diametro granules. Dėl katijonų mainų pvz. CaCI2 tirpale, ceolitai iš Na-formos įgauna Ca-formą. Granuliuoto ceolito piltinis tankis - 0,62+0,78 kg/m3, atsparumo riba slėgiui 8+15 mPa, dinaminės drėgmės imlumas - 90+160 mg/cm3. Bendros paskirties ceolito molių santykis S\O^A\2Oz - nuo 1 iki 2, o atsparių rūgštims - nuo 6 iki 10. Pradinė žaliava turi 80+85% ceolito. Gatavame produkte (po demineralizavimo) yra 78+81% ceolito.
[0009] Atlikti eksperimentai parodė, kad prisotinus ceolito žaliavą šarmu, terminio apdirbimo (kaitinimo) metu ceolito gardelės aliuminis ir silicis ištirpsta, virsdami KAI02 ir K2Si03 druskomis, kurios yra ypatingai efektyvūs sorbentai
[0010] Be to, šarminio apdirbimo metu, sorbento matricoje susiformuoja transportinių porų (kanalėlių) sistema. Tuo pačiu žymiai pagerėja tikslinių tirpalo komponentų joninės kaitos sorbento kalio jonais kinetiniai parametrai. Ceolito gardelėje jonų kaitos katijonu yra kalio jonas, kurio joninis spindulys yra artimiausias analogiškam cezio ir stroncio jonų parametrui. Tai yra vienas iš veiksnių lemiančių geras cezio ir stroncio sugėrimo jonų kaitos charakteristikas - difuzijos koeficientus, paskirstymo konstantas ir, galų gale, cezio ir stroncio radionuklidų dinaminės kaitos tūrį. KAI02 ir K2Si03 druskos (aliuminatas bei kalio silikatas) yra efektyvūs koloidiniame arba pusiau branduolinių kompleksų būvyje esančių radionuklidų sugėrikliai.
[0011] 1 pavyzdys. 100g ceolito prisotina 5-8% KOH tirpalu, kaitina 0,5-1,5h 350-550° C temperatūroje. Gauna 92-95g (A) ceolito sorbento, kurio tankis yra 0,8-0,85 g/cm3, stiprumas gniuždymui sudaro 7,5 N/granulei. 2 pavyzdys. 100g ceolito prisotina 4-5% KOH tirpalu, kaitina 0,5-1,0h 140-150° C temperatūroje, po to praplauna vandeniu, kurio pH=10-11. Gauna 88-92g sorbento, kurio charakteristikos analogiškos nurodytoms 1 pavyzdyje. 3 pavyzdys. 100g apdoroto ceolito, kuriame yra organinių medžiagų (jų kiekis, perskaičiavus į gryną anglį, būtų apie 0,5-2%), prisotina 5-8% KOH tirpalu, kaitina 0,5-1 h 350-550° C temperatūroje, tuo pat metu į krosnį tiekdami karštą orą. Gauna 90-92g sorbento, turinčio aukščiau aprašytus parametrus.
[0012] Tyrimo rezultatus pateikiame lentelėje. Gautų ceolitinių sorbentų sorbcinės--selektyvinės savybės lyginamos su prototipo savybėmis. Lyginama, prisilaikant sąlygų, artimų toms, kuriose buvo tiriami sorbentai, gauti pagal technologiją išdėstytą prototipo aprašyme.
[0013] Iš lentelėje pateiktų duomenų matyti, kad sorbentai, gauti siūlomu būdu, pasižymi geresnėmis cezio ir stroncio radionuklidų sorbcinėmis-selektyvinėmis savybėmis, negu sorbentai, gauti pagal prototipo gavimo būdą.
1. Ceolitinio sorbento gavimo būdas, apimantis ceolito turinčios žaliavos iškaitinimą aukštoje temperatūroje, besiskirintis tuo, kad ceolito turinčią žaliavą visų pirma prisotina šarmų tirpalu, o po to kaitina 350-550° C temperatūroje.
2. Būdas pagal 1 punktą besiskirintis tuo, kad žaliavą prisotina 5-8% koncentracijos kalio šarmo tirpalu.
3. Būdas pagal 1 ir 2 punktus, besiskirintis tuo, kad pradinę žaliavą prisotina 4-5% koncentracijos kalio šarmo tirpalu, kaitina 0,5-1 h 140-150° C temperatūroje ir praplauna vandeniu, kurio pH=10-11.
4. Būdas pagal 1-3 punktus, besiskirintis tuo, kad kalio šarmu prisotintą pradinę žaliavą, turinčią 0,5-2% organinių junginių (perskaičiavus grynai angliai), kaitina 0,5-1,5h 350-550° C temperatūroje ir tuo pačiu metu tiekia karštą orą.