Научная статья на тему 'Выбор оптимальных условий предварительного увлажнения иодного сорбента при его испытании'

Выбор оптимальных условий предварительного увлажнения иодного сорбента при его испытании Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
71
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГАЗООЧИСТКА / СОРБЦИЯ ИОДА / СОРБЦИЯ ИОДИСТОГО МЕТИЛА / ИОД-131 / ИОДНЫЕ СОРБЕНТЫ. GAS PURIFICATION / SORPTION OF IODINE / SORPTION OF METHYL IODIDE / IODINE-131 / IODINE SORBENTS

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Меркушкин Алексей Олегович, Обручиков Александр Валерьевич

В работе предложен метод предварительного увлажнения гранулированного иодного сорбента на основе активированного угля при его испытании. Метод основан на насыщении угля водяными парами в статических условиях в герметичном боксе. Показано, что при таком способе предкондиционирования временные затраты на испытание серии из более, чем 4-х образцов сорбента, значительно сокращаются.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Меркушкин Алексей Олегович, Обручиков Александр Валерьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHOOSING THE OPTIMAL CONDITION OF PRE-HUMIDIFYING OF IODINE SORBENT AT ITS TESTING

This paper presents the method for pre-humidifying a granulated charcoal iodine sorbent at its testing. Method is based on the saturation of sorbent by water vapor at static conditions in a hermetic chamber. It was shown that this way of pre-humidifying allows to significantly reduce time required for testing of sorbent with four or more samples in series.

Текст научной работы на тему «Выбор оптимальных условий предварительного увлажнения иодного сорбента при его испытании»

УДК 621.039.75

А.О. Меркушкин, А.В. Обручиков

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УВЛАЖНЕНИЯ ИОДНОГО СОРБЕНТА ПРИ ЕГО ИСПЫТАНИИ

В работе предложен метод предварительного увлажнения гранулированного угольного иодного сорбента при его испытании. Метод основан на насыщении угля водяными парами в статических условиях в герметичном боксе. Показано, что при таком способе предкондиционирования значительно сокращаются временные затраты на испытание серии сорбентов из 4-х образцов и более.

This paper presents the method for pre-humidifying a granulated charcoal iodine sorbent at its testing. Method is based on the saturation of sorbent by water vapor at static conditions in a hermetic chamber. It was shown that this way of pre-humidifying allows to significantly reduce time required for testing of sorbent with four or more samples in series.

Присутствие водяных паров в очищаемых воздушных потоках рабочих помещений АЭС в значительной степени сказывается на работе угольного адсорбера и надежности локализации радиоиода в сорбенте [1]. Влажность оказывает влияние на эффективность сорбции метилиодида при значениях выше 50%, а существенное снижение улавливания наблюдается при влажности выше 70%, когда начинает происходить капиллярная конденсация в микропорах сорбента [2].

Было показано, что при изучении качества иодных сорбентов [3, 4] необходимо осуществлять их предварительное увлажнение (предкондиционирование) с тем, чтобы исключить влияние теплоты адсорбции воды на сорбцию метилиодида. На этом основании была разработана методика испытания гранулированных иодных сорбентов на контрольно-исследовательском иодном стенде РХТУ им. Д.И. Менделеева [5].

Целью настоящей работы являлся выбор оптимальных условий предкондицио-нирования иодного сорбента для более рационального использования времени работы стенда и трудозатрат оператора установки. В качестве исследуемого материала были использованы образцы промышленного сорбента СКТ-3И на основе гранулированного активированного угля, содержащего 2% ТЭДА.

Одну часть угля помещали в секционированную колонку, которую подключали к иодному стенду. Через сорбент пропускали паровоздушную смесь с относительной влажностью 90±2% при температуре 30 оС. Скорость газового потока была выбрана так, чтобы время контакта его с объемом сорбента составляла 0,25 с. Другая часть СКТ-3И была помещена в герметичный бокс объемом 0,5 м3 с принудительной циркуляцией воздуха, в котором поддерживалась относительная влажность 93±2% при комнатной температуре. Сорбент помещали пластиковый поддон, толщина слоя сорбента составляла 0,7 см.

Таким образом, основной задачей исследования являлось изучение кинетики накопления влаги в активированном угле в первом и втором случае с дальнейшим сравнением сорбционной способности увлажнённых образцов СКТ-3И.

На рисунке 1 показана кривая зависимости массы воды, поглощённой углём, от времени пропускания газового потока через колонку. Оптимальное время предконди-ционирования угля составляет 15-16 часов, что хорошо согласуется со стандартными методиками испытания [5, 6].

Кинетика накопления влаги в угле в статических условиях, представлена на рисунке 2. Экспериментальные данные указывают на необходимость увлажнения сорбента таким способом в течение не менее 2-х суток.

Дальнейшее исследование показало, что независимо от способа предварительного увлажнения сорбционная способность образцов СКТ-3И остается одинаковой (табл. 1). Оценку качества иодных сорбентов проводили в соответствии со стандартной методикой [4]. Средние значения индексов сорбционной способности, рассчитанные исходя из экспериментальных данных о распределении радиоактивного метилиодида вдоль слоя сорбента, отличаются друг от друга на 6%, что говорит о воспроизводимости результатов эксперимента.

Несмотря на то, что в статических условиях увлажнение сорбента происходит существенно медленнее, чем в кинетических, габаритные размеры бокса позволяют размещать в нем до 20 образцов одновременно. С учетом времени подачи радиоиода на сорбент при их серийных испытаниях можно значительно сократить временные затраты оператора установки (табл. 2).

Табл. 1. Сорбционная способность образцов СКТ-3И

№ секции Распределение активности CH3131I вдоль слоя сорбента, имп/с

Увлажнен в колонке Увлажнен в боксе

1 33159 24368

2 6959 5249

3 1487 1166

4 435 413

5 126 127

Проскок, имп/с 42 49

Индекс а, с-1 66,4±3,1 62,4±2,8

Табл. 2. Временные затраты на испытание иодных сорбентов

Время испытания с учетом предвари-

Количество тельного увлажнения, ч

образцов Увлажнение в ко- Увлажнение в

лонке боксе

1 19 53

2 38 56

3 57 59

4 76 62

5 95 65

6 114 68

7 133 71

8 152 74

Таким образом, при серийных испытаниях (начиная с 4-х образцов) гранулированного йодного сорбента целесообразно использовать оптимизированную методику предварительного увлажнения - в статических условиях в герметичном боксе.

Библиографический список

1. Kovach, J. L. Parametric Studies of Radioiodine, Hydrogen Iodide, and Methyl Iodide Removal // Proc. of 22nd DOE/NRC Air Cleaning Conf. Report NUREG/CP-0130, CONF-9020823.1992. P.646-660.

2. Peterson G. W., Rossin J. A., Smith P. B., Wagner G. W. Effects of Water on the Removal of Methyl Bromide Using Triethylene Diamine Impregnated Carbon // Carbon. January 2010. Vol. 48. Issue 1. P. 81 - 88.

3. Deuber H., Gerlach K., Kaempffer R. Investigations on the Ageing of Activated Carbons in the Exhaust Air of a Pressurized Water Reactor (PWR 4) / IAEA-TECDOC-521, Vienna. 1989. P. 63 - 74.

4. Deitz V. R., Blachly C. H. New Charcoal Impregnants for Trapping Methyl Iodide // Proceedings of 14th U.S. ERDA Air Cleaning Conference. 1976. P. 217 - 232.

5. ГОСТ Р 54443-2011 Сорбенты иодные для атомных электростанций. Метод определения индекса сорбционной способности. 21 с.

6. D3803-91(2009) Standard Test Method for Nuclear Grade Activated Carbon, - ASTM International. 2009. 18 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.