Сорбирующие вещества и иониты

При попадании радиоактивной пыли в воду основная масса радиоактивных изотопов остается связанной с носителем, поэтому возникающее загрязнение носит характер механической примеси к воде взвешенных частиц. Но часть радиоактивных изотопов растворяется, в результате чего в водном растворе образуются катионы или анионы радиоактивных металлов. Удаление из воды нерастворенных взвешенных частиц не представляет больших трудностей и может быть достигнуто обычным фильтрованием загрязненной воды. Однако удаление изотопов, растворенных в воде, значительно усложняется. Поэтому при дезактивации воды применяют вещества, обладающие способностью задерживать радиоактивные изотопы в результате сорбции (сорбенты) или ионного обмена (иониты).

В качестве сорбентов можно применять многие вещества, обладающие определенной сорбционной емкостью, т.е. свойством как бы поглощать и накапливать радиоактивные изотопы. Наибольшее практическое знание среди таких сорбентов имеет карбоферрогель.

Карбоферрогель представляет собой мелкозернистый активированный уголь, предварительно обработанный для увеличения его сорбционной емкости некоторыми химическими веществами. Его применяют в качестве наполнителей фильтров, через которые медленно пропускают загрязненную воду.

Так же, как и в промышленности при извлечении из растворов солей металлов, обессоливания воды или уменьшения ее жесткости, при дезактивации воды можно применять разнообразные иониты. Известно несколько типов ионитов: природные искусственные алюмосиликаты (цеолит, пермутит, глауконит и др.), сульфированные угли (сульфоугли), синтетические (ионообменные) смолы.

Сущность процессов ионного обмена, на которых основано удаление радиоактивных изотопов из растворов воды, состоит в химическом взаимодействии между катионами и анионами, содержащими радиоактивные изотопы, с одной стороны, и функциональными группами в составе молекул применяемых ионитов, с другой.

Один из доступных ионитов − сульфоуголь, т. е. каменный уголь, обработанный серной кислотой. В последние годы наиболее важное место среди ионитов заняли синтетические ионообменные смолы. Эти синтетические иониты, обладающие высокой обменной способностью и механической прочностью, нерастворимы в воде, кислотах и щелочах. Благодаря этому промышленность выпускает большой ассортимент ионитов различных марок, которые находят широкое применение.

Ионообменные смолы используют в фильтрах, через которые пропускают загрязненную воду. Наилучшего эффекта достигают при фильтровании воды через шихту из последовательных слоев анионита и катионита.

Кислоты, щелочи и окислители

Наряду с веществами, обладающими моющими, комплексообразующими и сорбирующими свойствами, при дезактивации применяют неорганические кислоты − серную, соляную, азотную, окислители типа марганцевокислого калия и перекиси водорода и щелочные вещества типа кальцинированной соды и др.

Роль этих веществ в процессе дезактивации сводится, главным образом, к тому, что они способствуют отрыву радиоактивных изотопов от загрязненного материала, переводу их в растворенное состояние и удалению вместе с дезактивирующим раствором.

Так как неорганические кислоты, щелочи и окислителя − это химически агрессивные вещества, поэтому их можно применять только при обработке материалов, не поддающихся разрушению и коррозии.

Дезактивирующие растворы

Все перечисленные вещества и препараты, за исключением сорбентов и ионитов, используют для дезактивации сооружений, оборудования, техники и разнообразного имущества, а также одежды и обуви, в виде различных водных дезактивирующих растворов. Существует довольно много рецептур дезактивирующих растворов подобного типа, состав некоторых из них приводится ниже.

Рецептура 1. 30% водный раствор «контакта Петрова». Его готовят постепенным растворением при интенсивном перемешивании 3 л «контакта Петрова» в 7 л воды.

Рецептура 2. 30% водный раствор «контакта Петрова» с добавкой поваренной соли и щавелевой кислоты. Для его приготовления в 7 л воды растворяют 500 г поваренной соли, затем добавляют 100 г щавелевой кислоты и к полученному раствору при хорошем перемешивании доливают 3 л «контакта Петрова».

Рецептура 3. Дезактивирующие растворы на основе препаратов «Новость» или ОП-7 (ОП-10). Эти растворы можно готовить по нескольким вариантам: с добавками кислот, щелочей и гексаметафосфата натрия, не замерзающими при работе в зимних условиях.

Рецептура 4. Дезактивирующий раствор на основе моющего порошка СФ-2У (СФ-2) готовят, растворяя 5 г порошка в 10 л воды (для работы в летних условиях) или в 10 л аммиачной воды, содержащей 20−25% аммиака (для работы зимой).

Рецептура 5. Этот раствор применяют для обработки поверхностей, не портящихся от воздействия серной кислоты и сильного окислителя и не поддающихся дезактивации растворами рецептур 1, 2, 3 и 4. В 10 л воды, нагретой до 60 ^оС, растворяют 400 г марганцовокислого калия. После охлаждения к раствору добавляют при перемешивании 50 г концентрированной серной кислоты (удельный вес 1,84). Загрязненные поверхности обрабатывают этим раствором, а через 10−12 мин. раствором рецептуры 2.

Для дезактивации ценного оборудования, имущества и приборов, материалы которых не выдерживают воздействия сравнительно агрессивных кислотных и щелочных дезактивирующих растворов, применяют 1−2%-ные водные растворы гексаметафосфата натрия или уксусной и щавелевой кислот, которые получают, растворяя 100−200 г фосфата натрия или кислоты в 10 л воды.

Хлопчатобумажные ткани дезактивируют раствором сульфанола с гексаметафосфатом натрия. В 5 л теплой воды растворяют 50 г сульфанола, отдельно в таком же объеме воды растворяют 100 г гексаметафосфата натрия и охлажденные растворы смешивают. Для дезактивации шерстяной одежды, изделий из капрона, нейлона, лавсана и других синтетических материалов рекомендуется дезактивирующий раствор из препарата «Новость» с гексаметафосфатом натрия. Его готовят так же, как раствор с сульфанолом.

Перечисленные рецептуры дезактивирующих растворов далеко не исчерпывают всего перечня их возможных разновидностей. В настоящее время для промышленности и применения в быту в большом ассортименте выпускают разнообразные моющие средства, которые в водных растворах вполне пригодны для дезактивации. Если этих синтетических моющих средств нет, то, несмотря на меньшую эффективность, для дезактивации используют обычные мыльно-содовые растворы.