Творчий клуб ''Марко та Харко''

Віллен ХОМЕНКО. Ефективні засоби очищення навколишнього середовища від шкідливого забруднення, в тому числі радіоактивного, з використанням природних сорбентів родовищ України

В Україні є багато родовищ з багатомільйонними запасами різних ефективних сорбентів. Це, насамперед, глинисті матеріали: монтморилоніти і їх різновиди – сапоніт, натроніт, соколіт та інші глини типу бентоніта, каоліна, палигорскіта...



 

Природні сорбенти це унікальні матеріали, які дозволяють очищувати різні середовища (повітряний простір, водоймища, стічні води) від токсичних речовин, в тому числі важких металів, радіонуклідів тощо. Їх з успіхом використовують у різних технологічних процесах при виготовлені паперово-картонної продукції, гумовотехнічних виробів, цементу, трансформаторного масла, харчової продукції (виготовленні цукру, винно-горілчаних виробів), фармацевтичній промисловості та ще в багатьох технологічних процесах.

В Україні є багато родовищ з багатомільйонними запасами різних ефективних сорбентів. Це, насамперед, глинисті матеріали: монтморилоніти і їх різновиди – сапоніт, натроніт, соколіт та інші глини типа бентоніта, каоліна, палигорськіта, палигорськіт-морілоніту; слюдянисті матеріали: гідрослюди, вермікуліти та ін.; піщані матеріали: глауконіти, трепел, опока, діатоміти; монолітні породи: перліти, цеоліти і їх підгрупи (кліноптілоліт, модерніт) і цілий ряд інших сорбентів. На Україні використовується менше 25 % від всієї кількості ефективних природних сорбентів. Тільки деякі родовища доведені до промислового видобутку – це Дашухвське родовище (Черкаська обл.) монтморилоніта і палигорськіта; цеоліти підгрупи кліноптілоліт  Сокерніцького родовища Закарпатської області та Береговське родовище перлітів Закарпатської області. На багато різновидів сорбентів відсутні або закінчився термін дії нормативно-технічної документації. Разом з тим, територія України найбільш забруднена (в тому числі Чорнобильська зона) серед країн Європи. Підприємства, що виробляють продукцію із сорбентів, не можуть знайти споживачів. В країнах Європи, Америки, Азії щорічно в середньому використовують до чверті мільйона тон сорбентів в різних галузях промисловості, у сільському господарстві і медицині. Можна навести дані із зарубіжних публікацій: журнал «Industrial Mineral» за 2008 р. Найбільше застосування знайшли такі природні сорбенти: цеоліти, бентоніти, перліти, діатоміти та вермікуліти. Найбільший споживач сорбентів серед країн світу – США (більше 10 тис. т), а також такі країни: Канада, Бразилія, Мексика, Франція, Німеччина, Іспанія, Італія, Данія, Греція, Китай, Японія, Туреччина, Південна Корея. Вартість однієї тони продукції, виготовленої на основі природних сорбентів складає від 50 до 1500 доларів США.

Вироби із природних сорбентів використовують для поглинання радіоактивних і токсичних речовин (в першу чергу радіоактивних відходів АЕС); осушення і очищення природних і промислових газів, в тому числі димових газів; очищення питної води і стічних вод  в різних галузях промисловості і сільському господарстві; очищення мінеральних і харчових масел і жирів; очищення нафтопереробної продукції (регенерація трансформаторного масла).

Природні сорбенти знайшли широке застосування в технологічних процесах при виробництві паперово-картонної продукції, будівельних матеріалів, виробів будіндустрії (цемент, скло, кераміка, теплоізоляція тощо), на  підприємствах по виготовленню полімерних матеріалів, лакофарбової продукції, ливарне виробництво, підприємства харчової продукції ( цукрова промисловість, виробництво фруктових соків і напоїв, вино-горілчані вироби тощо).

Природні сорбенти знайшли широке застосування у фармакологічній промисловості, виробництві продукції сільськогосподарського застосування (комбікормові добавки, пестициди, наповнювачі для покращення структури грунтів).

В свою чергу, Україна має високий науково-технічний потенціал спеціалістів академічних і галузевих інститутів, які провели значні дослідження по вивченню природних сорбентів родовищ України. Коли в кінці квітня 1986 р. трапилось велике лихо – аварія на Чорнобильській АЕС, внаслідок якої була забруднена радіонуклідами значна територія, перед вченими і спеціалістами було поставлене завдання знайти методи очищення довкілля, в тому числі грунту, різних матеріалів, одягу тощо. Але ефективних методів на той час не існувало.

В перших числах травня 1986 р. спеціальна Урядова комісія із фахівців звернулась в наукові установи з проханням дати свої пропозиції по дезактивації поверхні грунту навколо зруйнованого 4-го блоку ЧАЕС. Виконання таких робіт давало б змогу ближчого підходу до аварійного блоку для виконання подальших робіт по ліквідації наслідків аварії.

Автор у складі творчої групи, яка була створена із працівників Інституту колоїдної хімії і хімії води НАН України, не тільки сформулювали технічне рішення, але й провели попереднє дослідження в Інституті ядерних досліджень НАН України. Попередні проведені дослідження запропонованого технічного рішення по очищенню поверхні грунту від радіонуклідів показали задовільні результати.

В основу рішення був взятий природний сорбент, який поглинав радіоактивні атоми стронцію, цезію тощо. Природний сорбент у вигляді високодисперсних частинок сорбента змішувався з мінеральним в’яжучим матеріалом, в який в свою чергу вводили спеціальні добавки, які не знижували фізико-механічні характеристики затверділої композиції, а давали змогу регулювати строками тужавіння в наперед заданий проміжок часу і допомагати проявлятися ефекту поглинання радіоактивних частинок структурою сорбента.

Запропоноване технічне рішення  по дезактивації поверхні грунту було відібрано спеціальною Урядовою комісією для подальшого впровадження для очистки поверхні грунту від радіонуклідів навколо зруйнованого                  4-го блоку ЧАЕС.

Для того, щоб зрозуміти механізм поглинання радіоактивних елементів сорбентами, розглянемо механізм сорбції і десорбції, які протікають між сорбентом і радіоактивними частинками (атомами) зовні.

Природні сорбенти – це мінерали, які здатні поглинати різні хімічні елементи і речовини (радіонукліди, важкі метали, отруйні речовини тощо).

Сорбція – це процес поглинання хімічних елементів і речовин з навколишнього середовища (повітряного простору, водних середовищ, твердих матеріалів тощо). Загально відомі такі види сорбції: абсорбція,  адсорбція, хемосорбція і капілярна конденсація.

Абсорбція – поглинання абсорбента всім об’ємом сорбента (адсорбента). При абсорбції молекули адсорбента дифундують через поверхню розділу фаз і розміщуються по всьому об’єму абсорбента, розташовуючись між молекулами або вузлами кристалічної решітки.

Адсорбція – поглинання абсорбента поверхнею адсорбента. Молекули сорбента утримуються адсорбційною силою товщиною в одну (мономолекулярна адсорбція), дві або декілька молекул (полімолекулярна адсорбція), зберігаючи властивість дифундувати паралельно поверхні і покидає її внаслідок теплового переміщення. Енергія зв’язку адсорбційних молекул з поверхнею адсорбції згодом складає декілька ккал/моль.

 В технічній практиці використовують природні і штучні сорбенти. Природні сорбенти майже на порядок дешевше штучних, при цьому вони не поступаються їм по ефективності. Вони можуть адсорбувати дипольні і кварупольні молекули різних речовин (амоній, вуглекислий газ та ін.).

До важливих технічних сорбентів належать мілкозерністі (високодисперсні) і пористі тверді матеріали, питома поверхня яких досягає багатьох сотень квадратних метрів.

Молекулярно-ситові (кожний мінерал сорбує молекули тільки конкретного розміру).

Каталітичні (енергія активності молекул в решітці мінерала для деяких мінералів знижується).

Катіонообмінні (слабо зв’язані катіони на внутрішній поверхні пор і «вікон» мінералів легко заміщуються друг з другом, причому відмінною особливістю вказаних іонообмінників є їх висока вибірковість до іонів великого розміру (стронцію, цезію).

Для виготовлення дезактиваційних і протекторних композицій був проведений аналіз структурних характеристик природних сорбентів, які знаходяться на різних родовищах України, Росії, Грузії, Туркменії. Перш за все це мінерали класу цеолітів (кліноптілоліт, модерніт та ін.), опал-кристаболітові породи (опоки, діатоміти, трепели), глинисті породи (монтморилоніт, палигорськіт, бентоніт, сапоніти), гідрослюдисті породи, вермікуліт, глауконіт, перліт.

Склад ряду глинистих сорбентів класу силікатів змінювався в ряду силікатів-алюмосилікатів кальція, натрія, магнія, заліза та інших металів, включаючи монтморилоніт, бейделіт та інші мінерали. Внаслідок того, що кристалічна структура породоутворюючих мінералів відрізняється одна від одної, по-різному проявляються їх фізико-хімічні, в тому числі адсорбційні та іонообмінні властивості. Так, в бентонітових глинах, глауконітах, цеолітах визначальним є катіонообмінні властивості. В палигорськітах, бентонітах, сапонітах визначальним є тиксотропні і каталітичні властивості.

Сорбційні якості сорбентів залежать від багатьох факторів: від їх структури, способу з’єднання їх структурних елементів (тетраедрів, октаедрів) і їх наявності в елементарній ячейці. Наприклад, відрізняють декілька кристалічних типів глинистих мінералів: мінерали першого типу складаються із з’єднаних шарів кремнеземокислих тетраедрів і алюмосилікатних октаедрів в співвідношенні 1:1 (каолініт, глауконіт); мінерали другого типу – із тих самих елементів в співвідношенні 2:1 (гідрослюда, монтморилоніт); до мінералів стрічково-шарової  структури відносяться палигорськіти.

Таким чином, оцінка ефективності природних сорбентів – багатофункціональна, і було би правильно проводити оцінку конкретного сорбента по відношенню до конкретної речовини.

Механізм різних сорбентів (адсорбентів) також має свою різноманітність. Природні сорбенти на мінеральній основі, як правило, починають адсорбувати всією поверхнею адсорбента, тобто фізичними (не хімічними) перетвореннями адсорбента. Молекули адсорбента утримуються на поверхні адсорбента силами міжмолекулярної взаємодії. Вони утворюють адсорбційний шар товщиною в одну молекулу (мономолекулярна адсорбція), зберігаючи властивість дифундувати паралельно поверхні і покидати її завдяки тепловому руху.

Всі природні сорбенти мають властивість молекулярно-ситових, кожний мінерал сорбує молекули тільки конкретного розміру. Так, наприклад,  наведемо сорбенти мінералів групи цеолітів з різними розмірами ячеєк в ангстремах (один Å = 10-10 м): анальцим – 2,2; шозібіт – 3,9;     модерніт, кліноптілоліт – 4,0; еріоніт – 5,0; фошазіт – 9,0.

Адсорбційний процес проходить під дією молекулярних сил між частинками поверхні адсорбента навколишнього адсорбата. Процес проходить по каталітичному принципу – енергія активності молекул в решітці мінералів знижується.

Процес адсорбції, як правило, у природних сорбентів проходить по           катіонообмінному принципу. Це означає, що слабко зв’язані катіони на внутрішній поверхні пор і «вікон» мінералів легко заміщуються один  одним, при цьому відмітною особливістю вказаних іонообмінників є їх висока відбіркова здатність до іонів великих розмірів: цезія-137, стронція-90 та ін.

Поглинання речовини із навколишнього середовища може протікати з утворенням різних хімічних з’єднань в об’ємі або на поверхні сорбента. При адсорбції в порах сорбента, шар адсорбованої речовини утворює увігнутий меніск, над яким тиск насиченого пара (Рm) нижче тиску насиченого пара над плоскою поверхнею (Рs). При цьому Рs ˃ Р ˃ Рm. Поглинаючий пар конденсується в порах сорбента, різко збільшуючи його поглинаючу здатність (сорбційну ємність), яка визначається в мг.екв. 100 г зразка (мг.екв/100 г зразка).

Капілярна конденсація утворюється лише при змочуванні сорбента рідким конденсатом. В реальних сорбційних процесах різні механізми діють одночасно, причому можуть впливати ще й інші фактори.

В кінці 60-х років в Інституті колоїдної хімії і хімії води НАН України під керівництвом проф. М.М. Круглицького були проведені дослідження по визначенню фізико-механічних, хімічних і сорбційно-адсорбційних властивостей глинистих природних сорбентів майже всіх родовищ України. Для оцінки ефективності сорбентів різних родовищ наведемо результати сумарної об’ємної ємності глинистих мінералів. Сумарна об’ємна ємність визначалась по поглинанню катіонів: кальція, магнія і натрія в мг./екв на            100 г зразка монтморилоніта: Пижевського родовища – 100,3; Черкаського родовища – 70,8; Куреновського родовища – 94,03. В свою чергу, каолініт Глуховецького родовища – 3,8; каолін Дубровського родовища – 9,4; галузіт Михайловського родовища – 6,6; гідрослюда Черкаського родовища – 9,4; палигорскіт Черкаського родовища – 29,4.

Сумарна ємність монтморилонітних глинистих матеріалів різко відрізняється від глинистих матеріалів групи каолініта, галузіта, каоліна, гідрослюди, палигорскіта та пояснюється жорсткістю їх кристалічної структурної решітки, що не дозволяє проходити катіонам всередину структури кристалічної решітки та в міжшаровий простір.

В протилежність каолініту частина Si-тетраедрів силікатних шарів кристалічної структури монтморилоніта повернута своїми вершинами гідроксильною групою (ОН) на зовнішню сторону. Поглинання катіонів в даному випадку трактується як заміщення водню гідроксилом, що супроводжується збільшенням ємкості обміну для цих мінералів.

Значні коливання ємкості обміну для досліджуваних монтморилонітів пов’язані з ступінню недосконалості і наявності дефектів в їх кристалічній структурі. Найбільш недосконалий монтморилоніт Пижевського родовища, який має максимальне значення ємкості катіонного обміну. Невелика ємкість обміну для палигорскіту пояснюється тим, що іонний обмін протікає майже виключно по вищих поверхнях частинок і надзвичайно ускладнений у внутрішньокристалічних каналах. Це також справедливо і для палигорскіт-монтморилонітової глини.

Для визначення ефективності сорбційних якостей глинистих мінералів українських родовищ приведемо результати визначення об'ємної ємкості по поглинанню катіонів кальція, магнія, натрія аналогічних глинистих порід, які знаходяться за межами України (в мг.екв на 100 г): бентонітова глина Махарадзівського родовища (Грузія) – 80,4; бентонітова глина Огланлінського родовища (Туркменістан) – 75,3.

Американський вчений А.Ф. Грін в книзі «Мінералогія глин» (MC. Grim-Hill Book Company, Нью-Йорк, 1953) наводить значення об'ємної ємкості ряда мінеральних сорбентів (в мг.екв на 100 г при рН7): каолініт – 3…15; хлоріти – 10…40; гідрослюда – 10…40; глиниста порода групи монтморилонітів – 70…100.

Приведені дані по обмінній ємкості природних сорбентів корелюються з отриманими нами результатами. До ефективних природних сорбентів з повним правом можна віднести мінерали класу цеолітів, які є природними кристалами алюмосилікатів, тобто каркасні алюмінати лужних і лугоземельних елементів, які утримують в своїй структурі молекули води. Характерною особливістю цеолітів є те, що вказана в їх структурі вода (цеолітова вода) має властивість легко виділятися із мінералу і вертатися в нього назад, не руйнуючи його структуру.

Цеоліти зберігають високу активність не тільки при низьких, але і при підвищених температурах. Якщо при 100 оС такі сорбенти, як: силікогель, активний окисел алюмінію, активоване вугілля майже повністю гублять свої адсорбційні властивості, то цеоліти при тій же температурі поглинають до     15 % води.  Навіть при температурі 200 оС цеоліти адсорбують до 4 % води. Цеоліти здатні  адсорбувати дипольні і квадрупольні молекули води, вуглекислий газ тощо.

Структура визначає властивості: адсорбційні, молекулярно-ситові, катіонообмінні та каталітичні.

Елементарною будовою блока кристалічної решітки цеоліта є кремнево,- алюмокисневі тетраедри, в яких атоми кисню розміщені в центрі, або на вершині піраміди. Тетраедри створюють складну конструкцію – кубооктаедрів.

Серед усіх розвіданих родовищ цеолітів на Україні (Ганичське, Подполешанське, Верхнє, Новоселицьке, Вульховське та інші) тільки декілька можна віднести до ефективних сорбційних матеріалів. Цеоліти на згаданих родовищах мають низькі показники пористості (6…8 %), водопоглинання (1,5…5 %), об'ємної ємкості (3…6 мг.екв на 100 г).

Проведені дослідження показали, що два родовища цеолітів на Україні мають високі сорбційні характеристики по відношенню до стронція і цезія. Так, наприклад, кліноптілолітовий туф Сокерніцького родовища Закарпатської області фракцією 0,071…0,25 мм, питомою поверхнею 15…  18 м2/г поглинають Cs-137 – 78…94 %, а  Sr-90 – 35…60 % із навколишнього середовища. Кліноптілоліт – модернітовий туф Родищінської площини   фракцією 0,071…0,25 мм поглинають Cs-137 – 97,5…99,8 %, а  Sr-90 –                   5…10 %.

Глауконіт – гідроксілалюмосилікат групи слюдистих мінералів і зустрічається у вигляді тонкодісперсних агрегатів, які можуть бути різної форми: лускоподібних, округлих та ін.

Зарубіжний досвід показує, що глауконіт широко застосовується для очистки вод від забруднення радіонуклідами, в якості подлоточного матеріалу при вилученні радіонуклідів на промивних фільтрах. Глауконіти є іонообмінними відбірковими наповнювачами довгоживучих радіоактивних ізотопів Cs137 та Sr90, знижуючи сумарну β-активність стічних вод до двух порядків, а добавка глауконітів в водоймища може попереджувати забруднення водоймищ радіонуклідами.

Проведені дослідження показали, що поглинання глауконітом фракції 0,07…0,25 мм може досягати: Cs137 до 75 %, а Sr90 до 65 %.

Серед глинистих мінералів, які мають високі сорбційні властивості, слід відмітити палигорскіт Дашухвського родовища Черкаської області (товщина шару до 2,0 м). Палигорскіт відносять до універсальних поглиначів різних токсичних речовин. Четвертий шар глинистої породи Дашухвського родовища Черкаської області (товщина шару до 1,5 м) має монтморилоніта і палигорскіта у рівних пропорціях. Проведені дослідження показали, що вказані глинисті породи поглинають радіонуклідів Cs-137 до 90…100 %,               а Sr-90 до 70-85 %. Вказані сорбенти ефективні для зниження сумарної радіоактивності природних вод.

В якості сорбентів була вивчена глиниста порода – сапоніти Варваровського родовища Хмельницької області в межах так званої Горинської площини. Загальна середня потужність  сапонітових глин Варваровського родовища сягає до 40 м. Проведені дослідження по поглинанню радіонуклідів із води: Cs-137 – 42…97 %, Sr-90 – 24…30 %.

Вивчаючи зарубіжний досвід використання природних сорбентів для очищення довкілля від шкідливих і отруйних речовин, важких металів і в тому числі радіонуклідів можна з повним правом віднести вермікуліт. Він уявляє собою триоктоедричну гідрослюду, в міжпакетному просторі якої знаходяться обмінні катіони з оболонками із молекул води. Структура кульовидна, утворює мілко- і крупно лускаті скупчення, які входять в гнізда.

Природний вермікуліт має дуже хороші сорбційні характеристики, катіонний обмін складає до 150…200  мг.екв на 100 г речовини. З науково-технічної інформації відомо, що у США та інших зарубіжних країнах вермікуліт успішно використовують як адсорбат цезію 137, стронцію 90, для переробки відпрацьованого ядерного палива, очищення від радіоактивних домішок стічних вод, в якості адсорбента газоподібних продуктів вибуху у шахтах тощо.

Україна має великі ресурси природного вермікуліту, насамперед, Волинське, Придніпровське, Артемівське, Побужське родовища та інші. Вони мають сотні мільйонів тон високоякісної породи. Однак, родовища вермікуліту до цього часу законсервовані і не мають промислового видобутку.

В Україну вермікуліт надходить із Росії (Ковдорське родовище Мурманської області). Проведені дослідження показали, що іонообмінна ємкість вермікуліту значно перевищує значення усіх природних сорбентів (від двох до десяти раз): монтморилоніту, каолініту, цеоліту, глауконіту, палигорскіту, сапоніту, хлоріту, ілліту та інших. Очистка природної води, забрудненої Cs-137 та Sr-90 складає до 100 %.

Внаслідок різниці кристалічних структур породоутворюючих мінералів властивості природних сорбентів проявляються неоднаково. Так, у опалкристобалітових і цеолітових породах визначними є поверхнево-активні і фільтрувальні властивості, в бентонітах і глауконітах, цеолітових і вермікулітових породах – іонообмінні, в палигорскіті – катіонні, бентоніті – тіксотропні і каталітичні, у спучених вермікулітах і перлітах – фільтрувальні (висока мікропористість досягається в результаті обжига і спучення).

Виходячи із вищеописаних аргументів представляється можливість вибору того чи іншого сорбенту для конкретних умов їх використання. Проведені дослідження природних сорбентів родовищ України дали можливість встановити їх ефективність щодо поглинання радіоактивних елементів.

По сорбційному поглинання до Sr природні сорбенти можна поставити в слідуючій послідовності: цеоліт (кліноптілоліт і модерніт) → сапоніт → бентонітова глина (монтморилоніт) → глауконіт → палигорскіт, а по відношенню щодо поглинання Cs природні сорбенти можна поставити в слідуючій послідовності: палигорскіт →  бентонітова глина (монтморилоніт) → сапоніт → глауконіт.

Таким чином, як вище згадувалося, для виготовлення дезактиваційної композиції по очищенню поверхні грунту від радіонуклідів був вибраний найбільш ефективний природний сорбент.

В червні-липні 1986 р. дезактиваційна композиція була застосована для очищення поверхні грунту від радіонуклідів навколо 4-го блока ЧАЕС. Ступінь очистки поверхні грунту складав до 90 %. Після чого поверхня грунту очищалася від композиції і відправлялася в контейнерах в спеціально відведене місце («могильник»).

Композиція наносилася на поверхню грунту за допомогою спеціальної установки, яка працювала по принципу вібророзсіювання за допомогою вібраційних механізмів. Строки тужавіння і твердіння регулювалися  в діапазоні від 0,3 до 4,0 годин. Міцність композиції після твердіння складає 3,0 МПа. В процесі твердіння композиція поглинає в свою структуру радіонукліди, після чого поверхня грунту очищається, а затверділу масу відправляють в спеціальні контейнери на довгострокове зберігання.

Паралельно був розроблений пінний варіант дезактиваційної композиції, яка має деякі переваги, в тому числі економії компонентів та підвищенні виробничі потужності при нанесенні композиції на поверхню.

В період з травня 1986 р. по 1990 р.  були розроблені і впроваджені цілий ряд дезактиваційних і протекторних композицій. Був розроблений спосіб дезактивації текстильних матеріалів спільно з науковими працівниками НДІКТ інституту побутового обслуговування Мінпобуту України. Розроблена композиція і спосіб дезактивації текстильних матеріалів був опробуваний в червні 1986 р. і був впроваджений у виробництво в 1987-88 рр. майже на всіх дезактиваційних пунктах України. Причому рівень радіоактивного забруднення поверхні тканин доводився до фонового значення (0,08 мР/год). Рівень радіоактивного забруднення утворених стічних вод досягав нормативно-допустимого рівня. Для широкого впровадження композиції і способа дезактивації текстильних матеріалів не потрібно вкладувати додаткові капітальні вкладення і високої кваліфікації працівників.

В серпні 1986 р. була розроблена композиція по дезактивації робочого одягу та армійського обмундирування в польових умовах. Композиція була розроблена і впроваджена в Чорнобильській зоні спільно з представником Саратовського вищого військово-інженерного училища хімічного захисту.

Результати впровадження розробки показали: при початковому забрудненні армійського обмундирування по  γ = 1,5 мР/год і по                                β = 4000 расп./см2 . хв., очистка тканин доводилась до фонового значення навколишнього середовища в даний період випробувань (по γ = 0,5 мР/год і по β = 800 расп./см2 . хв.). Проведення дезактиваційних процесів в польових умовах не перевищувало 1,5 години, а вартість дезактивації армійського обмундирування на той період складала 10…15 копійок за 1 кг.

Композиція і спосіб дезактивації армійського обмундирування  отримала призове місце на конкурсній комісії Академії хімічного захисту Міністерства оборони СРСР в 1991 р.

На початку 1987 р. було отримано від Штабу цивільної оборони України завдання на розробку композиції по дезактивації металевих поверхонь вертикальної і складної конфігурації, в даному випадку машин і механізмів.

Дезактиваційна композиція була розроблена в липні 1986 р., а випробування проводили 19…23 серпня 1986 р. на КППіД «Старі соколи». На рис.1 показан процес дезактивації техніки в зоні аварії ЧАЕС на КППіД «Старі соколи», а на рис. 2 – спеціалісти, які приймали участь в дезактиваційних роботах.

Результати випробувань розробленої композиції показали коефіцієнт дезактивації не пофарбованих чорних металів по γ і β випромінюванню склав 5…10, нержавіючої сталі – 40…80, алюмінію нефарбованого – 10..15.

Композиція була рекомендована для подальшого впровадження в зоні аварії ЧАЕС.

В кінці 1986 р. була розроблена композиція для захисту і очищення поверхні шкіри від радіоактивних і бактеріологічних забруднень. Робота «Сорбент» була виконана групою фахівців, в яку входили автор та спеціалісти Київського НДІ радіології і онкології МОЗ України, а також Інституту колоїдної хімії і хімії води НАН України.

В порівнянні з серійно виготовляємим дезактиваційним і бактеріцидним засобом «Захист» (ТУ 64-6-33-73), яке виготовлялося в Росії і використовувалося в Україні, засіб «Сорбент» не визиває механічних подразнень шкіри. Ступінь очищення шкіряного покрову композицією «Сорбент» 97,8+0,7 %, а засобом «Захист»  93,8+3,3 %. МОЗ України рекомендувало розроблений засіб «Сорбент» для широкого впровадження.

В період з 1987р. по 1989 р. були розроблені протекторні композиції по захисту техніки, будівельних конструкцій від проникнення в їх структуру радіонуклідів. Всі відомі способи захисту будівельних конструкцій (метал, бетон) від радіоактивного забруднення дуже трудомісткі, дорогі і для їх реалізації необхідне спеціальне обладнання. Так, наприклад, відомий спосіб захисту будівельних конструкцій шляхом нанесення на поверхню лакофарбових покриттів і наступним видаленням після радіоактивного забруднення (Nucb. Engng № 37.14821, 1986). Радіоактивно забруднені лакофарбові покриття знімають механічним способом (Патент Японії Р44899, G 2159/30, 1985) або вогневим рихленням (Ебельп В. та ін. Дезактивація бетонних поверхонь шляхом вогневого рихлення COTT Eur Cemmunictils [Pen] EUP, 1984, 8869, 61 рр.).

Розроблені протекторні композиції були випробувані в 1988-89 рр. на виробничій базі Саратовського вищого військового училища хімічного захисту.

Плівкоутворюючі покриття мають високі показники по поглинанню            γ і β радіонуклідів. Коефіцієнт очистки не пофарбованих чорних металів складав 10…15, пофарбованих чорних металів 9…11.

Всі нанесені на поверхню протекторні композиції легко змиваються на дезактиваційній площадці. Композиції технологічні при виготовленні і нанесенні на поверхню.

Були розроблені протекторні композиції для захисту різноманітних будівельних конструкцій. Суть їх полягала в тому, що протекторне покриття попередньо в заводських умовах наноситься на поверхню рулонного матеріалу і в один чи декілька шарів накладається на підготовлену поверхню будівельної конструкції. Для того, щоб зняти з поверхні конструкції забруднене протекторне покриття його зволожують і легко відривають від поверхні конструкції.

Проведені дослідження протекторних композицій показали високі фізико-механічні характеристики:

-         межа міцності при розриві – 0,3 МПа;

-         міцність зчеплення (адгезія) композиції з основою – 0,2 МПа;

-         водостійкість не менше 72 години;

-                     температурний інтервал експлуатації від мінус  40 оС до плюс                 200 оС.

Всі розроблені дезактиваційні і протекторні композиції мають неабияку актуальність до цього часу. По оцінці експертів в зоні відчуження знаходиться до 3 млн. м3 радіаційно забруднених конструкцій та відходів.

Поховати вказану кількість радіаційно забруднених матеріалів нереально і неефективно. Нами пропонується організувати в зоні відчуження переробку вказаних матеріалів і відходів шляхом їх подрібнення із послідуючою дезактивацією, що дозволить їх утилізувати і використати в якості будівельних матеріалів для будівництва в зоні відчуження доріг і т.п.

Подрібнення вказаних матеріалів можливо організувати за допомогою електрогідравлічних установок. Технологія основана на використанні енергії електричного розряду в рідкому середовищі та перетворення її в механічну з високим коефіцієнтом корисної дії. Вказані пропозиції чекають своїх інвесторів для того, щоб зону відчуження очистити від радіонуклідів і перетворити вказану зону в чисту зону, де можна відновити нормальну життєдіяльність.

 



Создан 18 ноя 2013



  Комментарии       
Имя или Email


При указании email на него будут отправляться ответы
Как имя будет использована первая часть email до @
Сам email нигде не отображается!
Зарегистрируйтесь, чтобы писать под своим ником