CC BY
53
УДК 614.777.614.73]:628.163
ДЕЗАКТИВАЦИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ПРИРОДНЫМИ СОРБЕНТАМИ
Е. И. Орлова, Г. И. Гнеушева, В. А. Смиренная, В. М. Жогова
В случае выпадения радиоизотопов и загрязнения ими открытых водоемов в результате взрывов атомного и термоядерного оружия может возникнуть необходимость очистки питьевых вод от радиоактивных элементов.
Большая часть исследований в этой областа посвящена очистке питьевой воды в условиях централизованного водоснабжения с применением химических реагентов. Вопросы же дезактивации воды простейшими естественными сорбентами нашли свое отражение всего лишь в 2 работах. Так, Бепуаг и УйсеНк для удаления р-активных веществ из воды применяли активированный уголь, почву, песок и различные смеси их. Авторы показали, что вода, содержащая продукты ядерного взрыва, может быть дезактивирована путем фильтрации ее через слой почвы, песка, активированного угля и их смеси. Эффективность дезактивации воды активированным углем колебалась от 49 до 92%, почвой — от 70 до 97%, песком — от 78 до 96% общей р-активности. Однако авторы не приводят изотопный состав радиоактивного загрязнения воды и не сообщают об эффективности очистки ее от наиболее опасных радиоизотопов. Кроме того, они не освещают условия проведения опыта (скорость фильтрации, объем пропущенной воды, навеска сорбента, диаметр фильтра и т. д.), что не дает возможности использовать полученные ими данные. Е. И. Орлова, Т. П. Гор-батенкова и др. указывают, что для дезактивации питьевой воды от стронция, церия, цезия, рутения и циркония могут быть использованы суглинок и песок, но они непригодны для очистки воды от изотопов молибдена и йода. Поэтому дальнейшее изучение вопросов применения других природных сорбентов для дезактивации воды представляется нам весьма актуальным.
В настоящей работе приводятся данные об очистке питьевой воды от радиоактивного стронция (Бг89'90), цезия (Се137), церия (Се144), рутения (Ки106), молибдена (Мо99) и йода (Л131) различными разностями песка и глины, а также различными марками углей. В качестве исходного раствора в опытах использована природная вода гидрокарбонатного кальциевого состава, содержащая исследуемый изотоп. Радиоактивность растворов в зависимости от изотопа составляла 1•Ю-5— 5 • Ю-5 кюри/л.
Очистку питьевой воды от радиоактивных изотопов с помощью природных сорбентов производили следующим образом. К определенному объему воды, содержащей исследуемый радиоизотоп, добавляли навеску сорбента и перемешивали в течение 1—3 часов. Затем отбирали часть раствора в центрифужную пробирку, центрифугировали и алик-вотную часть осветленного раствора наносили на подложку, раствор испаряли досуха под инфракрасной лампой. Радиоактивность полученной мишени определяли на установке Б с применением торцового счетчика типа МСТ-17. Зная исходную и остаточную радиоактивность воды, вычисляли степень очистки питьевой воды, выраженную в процентах.
Как показали исследования, проведенные ранее, продолжительность контакта радиоактивного раствора с сорбентом является одним из факторов, влияющих на степень очистки питьевой воды. При изучении действия этого фактора на сорбцию радиоизотопов была использована
различная продолжительность перемешивания раствора с верхнеюрской глиной.
Полученные разультаты представлены в табл. 1.
Изучение влияния продолжительности перемешивания на поглощение Бг90, Се137 и Ии106 каменным и древесным углем показало, что сорбция этих радиоизотопов практически не зависит от времени контакта твердой фазы с жидкой, при этом каменный уголь сорбирует до 53% Сбило 24% Ии, а древесный уголь— до 19,3% Се и 72,9% Ии. Что касается Бг, то он практически не поглощается ни каменным, ни древесным углем.
Опыты по сорбции Л131 различными видами углей показали, что время перемешивания рабочего раствора и сорбента не влияет на сорбцию этого радиоизотопа.
Для выяснения влияния величины навески сорбента на эффективность очистки воды проведены опыты, в которых объем жидкой фазы оставался постоянным и равным 100 мм, а навеска угля изменялась от 0,1 до 10 г. Полученные результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2 Влияние навески сорбента на очистку воды от Л131
№ угля Вид угля Навеска угля (в г)
0,1 0,5 .,0 10,0
1 2 3 Кислый УО............. Обыкновенный активированный № 2 Обыкновенный активированный № 3 91,87 76,2 63,5 98,17 83,7 76,0 99,1 99,67
При увеличении навески угля в 100 раз сорбция Л131 кислым углем возрастает от 91,87 до 99,67%.
Кроме того, проведены опыты по изучению возможности применения некоторых марок активированного угля для очистки воды от радиоизотопов Бг, Сэ и Ии. При этом использованы наилучшие условия сорбции, а именно: отношение твердой фазы к жидкой (т : ж) было равно 1 : 100, контакт твердой фазы с жидкой продолжался 1 час, последующее отстаивание 20 часов. Результаты опыта приведены в табл. 3.
Из табл. 3 видно, что активированный уголь поглощает Ии106 от 90 до 99,8%- 5г90 и Се137 сорбируются на таком угле в незначительном количестве.
Результаты поглощения активированным углем Бг90 и Сб137 показывают, что ограничиваться применением его для дезактивации воды, загрязненной радиоактивными веществами неизвестного состава, нельзя. Применение угля необходимо сочетать с использованием таких природных сорбентов, как песок и глина, которые хорошо поглощают указанные выше изотопы.
С целью изучения влияния различных видов песка и глины на поглощение некоторых радиоактивных изотопов поставлены опыты при тех же условиях. Результаты приведены в табл. 4.
Наряду с изотопами, приведенными в табл. 4, исследована сорбция Л131 и Мо" на песке, верхнеюрской глине, золе, моренном суглинке, ка-
Таблица I
Влияние продолжительности перемешивания на сорбцию радиоизотопов черной верхнеюрской глиной
Время перемешивания Очистка питьевой воды (в%)
5гю Се"7 «и106 Се1"
15 МИН. 82,8 99,3 76,0 99,5
1 час 86,0 99,5 79,3 99,5
3 часа 83,6 99,55 80,5 99,6
24 „ 87,2 99,8 87,2 99,9
Таблица 3
Дезактивация питьевой воды с помощью активированного угля
Процент очистки питьевой воды
№ угля Наименование угля
вг"' Се'37 Яи'"»
1 Березовый активный, газовый . . 18,6 41,5 95,3
2 СКТ, гранулированный торфяной,
газовый ............. 15,6 74,0 99,8
3 АР-3 гранулированный рекупера-
ЦИ011НЫЙ ............ 18,4 77,2 99,4
4 КАД, йодный........... 15,6 43,6 97,9
5 КАД, молотый.......... 15,8 42,5 98,6
6 АГ-3, гранулированный, газовый 13,6 43,2 98,3
7 Осветляющий уголь, порошок:
марка А, сухой щелочной . . 68,5 32,6 98,8
8 марка Б, влажный кислый . . 36,8 37,6 90,0
9 АГН, дробленый орешек ..... 19,3 40,7 97,3
10 АГ-5, гранулированный, газовый,
мелкий ............. 31,0 38,6 99,5
Таблица 4
Поглощение радиоизотопов различными разностями песка и глины
Процент очистки питьевой воды
Сорбент
Эг« Се137 Ни1« Се1"
Песок среднезернистый четвертичный, древнеаллю-
виальныи ...................... 83,2 99,2 71,7 99,6
Песок мелкозернистый флювиогляциальный...... 75,8 99,1 71,2 99,2
Песок мелкозернистый слюдистый, глауконтовый . . . 84,0 99,7 74,6 99,3
Песок черный, мелкозернистый верхнеюоекий, с фос-
форитами ...................... 73,8 99,7 76,7 91,8
Песок среднезернистый ................ 42,4 99,1 83,8 98,3
Супесь пролювиальная ................ 95,4 98,8 — 99,8
Супесь с гравием пролювиальная ........... 99,5 99,83 94,5 99,9
Моренный суглинок.................. 95,8 99,99 96,0 99,5
Черная верхнеюрская глина ............. 86,0 99,8 92,1 99,9
менном и древесном угле. Эти исследования показали, что Моээ и Л131, находящиеся в виде молибдат- и йодид-ионов, не поглощаются перечисленными сорбентами.
Возможность применения природного сорбента для дезактивации воды определяется не только степенью очистки ее от радиоизотопов, но и качеством дезактивированной воды. В связи с этим мы определяли органолептические свойства очищенной воды, проводили санитарно-хи-мические и бактериологические исследования. Во время анализов воду после очистки естественными сорбентами фильтровали через песок, отмытый от глинистых частиц.
Результаты санитарно-химических анализов свидетельствуют о том, что солевой состав воды не изменяется, она не имеет привкуса и запаха. На основе бактериологического анализа исходной и дезактивированной воды, проведенного общепринятыми методами, можно отметить, что применение песка и глины для очистки питьевой воды от радиоактивных веществ не сопровождается бактериальным загрязнением очищаемой воды1 .
1 Заключение относительно влияния сорбентов представляется сомнительным, ибо
результаты опытов зависели от характера сорбентов и степени их загрязненности. —
Ред.
Выводы
1. Изучение дезактивации питьевой воды различными разностями песка и глины, а также каменным и древесным углем показало, что наиболее эффективными сорбентами являются супесь, суглинок и глина. При этом степень очистки воды от радиоизотопов Sr, Се, Cs и Ru составляла от 86 до 99,99% в зависимости от изотопа.
2. Наилучшим сорбентом для радиоизотопов J, присутствующих в растворе в виде йодид-ионов, является активированный уголь марки «кислый УО». При отношении твердой фазы к жидкой, равном 1:10, степень очистки достигает 99,7%.
3. Радиоизотопы Sr и Cs сорбируются исследованными видами угля в незначительном количестве.
4. Исследования дезактивации и качества очищенной воды показали, что для проведения очистки питьевой воды от радиоизотопов в домашних условиях можно использовать различные виды глины. При наличии в воде короткоживущих радиоизотопов J следует применять для дезактивации ее наряду с глиной активированный уголь марки «кислый УО». Воду после очистки необходимо кипятить.
ЛИТЕРАТУРА
Орлова Е. И., Горбатенкова Т. П. и др. Гиг. и сан., 1965, № 2, с. 50,— S е n v а г С. В., Y й с е П k U., Atom. Prakis, 1963, Bd. 9, S. 222.
Поступила 4/IV 1965 г.
DESACTIVATION OF DRINKING WATER WITH NATURAL SORBENTS
E. I. Orlova, G. I. Gneusheva, V. A. Stnirennaya, V. M. Zhogova
The authors show sandy soil, loam and clay to be the best sorbents for the majority of radioactive isotopes. The most effective sorbent for iodine isotope is the acid activated charcoal, trade mark Yo.
