200635. lajstromszámú szabadalom • Eljárás radióaktiv és/vagy nehézfém szennyezéseket tartalmazó vizek kezelésére és a kivont szennyezések biztonságos elhelyezésére
1 HU 200 635 A 2 A találmány tárgya eljárás radioaktív és/vagy nehézfém szennyezéseket tartalmazó vizek - ipari-, szenny-, ivó- és egyéb vizek -, illetve más folyékony fázisok kezelésére és akivont szennyezések biztonságos elhelyezésére. Radioaktív és/vagy nehézfém szennyezések eltávolítása és a kivont szennyezések biztonságos elhelyezése világszerte egyre nagyobb problémát jelent. Az alkalmazott módszerek lényege, hogy az oldatban lévő radioaktív és/vagy nehézfém ionokat kivonják. Ez történhet kémiai úton, például csapadékképzéssel, ioncserével vagy adszorpciós úton, például aktívszéncn történő megkötéssel. Ilyen módszert ismertet például a 61.195.400 számú japán közzétett szabadalmi bejelentés (Kokai). A DE 3.048.543 számú leírás olyan eljárást ismertet, amelynél a kezelendő anyagot szilárd adszorbenssel hozzák érintkezésbe. A szilárd anyag lehet spinnell, permutit és/vagy zeolit. Hasonló eljárást ismertet a GB 2.133.607 számú leírás is, amelynél a szűrőanyagot üvegbe ágyazzák. Az EP 180.308 számú leírás olyan eljárást ismertet, amelynek során a hulladékot zcoliltal érintkeztetik, majd üvegporral keverve szinterezik. A fenti eljárások közös hátránya, hogy eltávolítási hatásfokuk nem megfelelő, valamint a képződött szilárd fázis térfogata viszonylag nagy. A találmány kidolgozásakor azt tűztük ki célul, hogy olyan eljárást biztosítsunk, amely gyakorlatilag 100%os hatásfokú tisztítást és egyben a szilárd fázis térfogatának csökkentését eredményezi. Kísérleteink során felismertük, hogy a radioaktív és/vagy nehézfém szennyezések vizes oldatokból megfelelően kezelt zeolitásvánnyal, valamint agyagásvánnyal történő érintkeztetéssel kivonhatok. Felismertük továbbá, hogy a zeolit két lépcsőben történő hőkezelése fokozott megkötőképességet eredményez, valamint azt is, hogy az agyagásvánnyal történő érintkeztetés hatásfoka kationaktív polielektrolit adagolásával növelhető. A találmány tárgya tehát eljárás radioaktív és/vagy nehézfém szennyezéseket tartalmazó vizek kezelésére és a kívánt szennyezések biztonságos elhelyezésére. A találmány szerint úgy járunk el, hogy a tisztítandó vizet légköri nyomáson keverős reaktorban térfogatára számítva 1—100 kg/m3 mennyiségű legfeljebb 90 pm szemcseméretű két lépcsőben hőkezelt, alkálifém-halogeniddel vagy -hidroxiddal aktivált zeolitásvánnyal érintkeztetjük, majd az elegyhez annak térfogatára számítva 1-100 kg/m legfeljebb 130 pm szemcseméretű anyagásványt, valamint az agyagásvány tömegére számítva 0,5-5 t% kationaktív polielektrolitot adagolunk a második keverős reaktorban, majd a kapott elegyet ülepítjük, a folyadékfázist dekantáljuk, majd a folyadékfázist 0,2-2 pm szemcseméretű két lépcsőben hőkczclt alkáliféin-halogeniddel vagy -hidroxiddal aktivált zeolitágyon átszűrjük, a szennyezéseket tartalmazó fázist cementtel és kívánt esetben mésszel összekeverve ismert módon beton idomtestekké alakítják. Az eljárásban felhasznált két lépcsőben hőkczclt zeolitot a következőképpen állítjuk elő. A bányászott kőzetet légnedvességig megszárítjuk, 1 cm körüli méretűre zúzzuk, majd a kristályvíz eltávolítására 300-600 ”C-on hőkezeljük, ezután az anyagot 130 gm alatti méretűre őröljük, osztályozzuk, (a kezelendő víz pH-jától függően) alkálifém-halogeniddel vagy -hidroxiddal, előnyösen NaCl-dal vagy NaOH-dal aktiváljuk, majd újabb - 300 °C körüli hőmérsékleten, megfelelő nyomáson, semleges gáz környezetben végzett - hőkezelés után mikroőrlésnek vetjük alá. Az eljárás során az első lépésben végzett zcolittal történő érintkeztetést, kívánt esetben legfeljebb 1,2 MPa nyomáson egy a keverős reaktorral sorbakötött nagynyomású reaktorban tovább folytathatjuk. Az érintkeztetést előnyösen 10-30 nm, szemcscmérctű zcolittal végezhetjük. Az adagolt anyagásvány szemcseméretét előnyösen 5-40 |im között választhatjuk meg. A zeolittal és az agyagásvánnyal történő érinlkcztetésnél előnyös, ha a keverés intenzitását változtatjuk. A kapott folyadékfázis intenzitását, illetve nehézfémtartalmát folyamatosan mérjük, amennyiben nem értünk el kellő tisztítást, az előbbi zcolitos-agyagásványos kezelést egyszer vagy többször megismételhetjük, a folyadékfázist recirkuláltathatjuk. A találmány szerinti eljárás folyamatábráját az 1. ábrán szemléltetjük. A szennyezett folyadék az 1 első keverős reaktorba kerül, ahol atmoszférikus nyomáson történik a zeolittal történő érintkeztetés. A folyadék ezután vagy közvetlenül a 3 második keverős reaktorba kerül, ahol az agyagásvánnyal érintkeztetjük, vagy ezen kezelést megelőzően a folyadékot a 2 nagynyomású reaktorba vezethetjük, ahol is a zeolittal történő kezelést tovább folytathatjuk. A 3 második keverős reaktorból a folyadékfázis a 4 zeolitágyra kerül. A szilárd fázist, szűrés után keletkező szilárd anyaggal elegyítjük. A találmány szerinti eljárás előnyösen alkalmazható atomreaktorok primerköri hulladékvizének tisztítására. Az eljárás lényeges előnye az, hogy a csapadékba nem kerülnek olyan anyagok, például bórax, amelyek a betonképződést akadályozzák. A bórax a folyadékfázisból visszanyerhető és újra hasznosítható. Az eljárással a sugárzó anyag az ismert megoldásokhoz képest lényegesen kisebb térfogatra tömöríthető, szivárgás és kioldásmentesen beton idomokban, környezetet nem szennyező módon elhelyezhető. A találmány szerinti eljárást a következő példákkal szemléltetjük közelebbről a korlátozás szándéka nélkül. 1. példa Modellkísérletet végeztünk, amelynek során csapvízben 134Cs izotópot tartalmazó CsCl-t oldottunk. A lílCs felezési ideje ti/2=2,19 év, a méréseket 0,605 McV és 0,800 McV jellemző energiatartományban végeztük. Cs koncentráció: 0,7 mg/cm3 aktivitás: 807 Bq radioaktív koncentráció: 673 Bq/cm3 fajlagos aktivitás: 1,35 Bq/g Cs Az izotópot tartalmazó csapvíz 1 literéhez 3 g aktivált zeolitot adtunk, változó intenzitással kevertük 10 percig, hozzáadtunk 3 g, polielektrolittal kezelt agyagásványt, többszöri felkeverés után ülepítettük, dckantáltuk, zeolitágyon átszűrtük. Mértük az intenzitást a kezelést előtt és a kezelés után a 10 mérés átlagában megadott eredményeket a következő táblázat tartalmazza: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
