Удаление радионуклидов и токсичных химических веществ с загрязненной поверхности и из объёма твёрдых и жидких радиоактивных отходов остаётся одной из важных задач прикладной радиохимии и радиоэкологии. Без создания надёжных и доступных как производству, так и отдельному потребителю средств дезактивации невозможно устойчивое развитие национальной атомной энергетики, смежных отраслей промышленности, всего общества. Среди гидрохимических методов дезактивации центральной проблемой является совмещение 1) высокой комплексообразующей способности реагентов, способных десорбировать целевые элементы с поверхности и из объёма загрязненного материала при наименьшем ущербе такому материалу и окружающей среде, и 2) сорбционных методов связывания и выведения из десорбирующего раствора радиоактивных продуктов десорбции. Решение этой проблемы на принципах «зелёной химии» в состоянии обеспечить высокую эффективность будущим технологиям обращения с низко- и среднеактивными радиоактивными отходами путём применения простых и безопасными средств дезактивации поверхностей производственного оборудования, зданий и сооружений, дорожных покрытий. Такие методы дезактивации должны дать адекватный технологический ответ на угрозы возникновения аварийных ситуаций на ядерных объектах, террористические акции с применением «грязной бомбы», угрозы национального масштаба. В настоящее время применяют средства и технику дезактивации, в основном, рассчитанные на производственные условия. Они включают традиционные механические (струя газов, воздуха, воды и водных растворов реагентов под высоким давлением), коллоидно-химические (растворы поверхностно-активных веществ), химические реагенты (синтетические комплексоны типа ЭДТА, растворы сильных окислителей типа перманганата калия, сильных неорганических кислот и щелочей, сжиженный и сверхкритический углекислый газ в сочетании с комплексонами), которые негативно воздействуют как на объект дезактивации, так и на окружающую среду. Например, синтетические комплексоны в природной среде практически не разлагаются. Для разложения ЭДТА и её аналогов требуются жёсткие условия проведения химических реакций - давление, серная кислота, озон, ультрафиолетовое излучение. Попадание Трилона Б, солей ЭДТА в природную среду вызывает связывание микроэлементов, препятствует их фоновому участию в природных процессах. Не улучшает потребительских показателей дезактивации и применение современных реагентных методов с участием токсичных краун- эфиров, полидентатных карбоновых кислот, растворов цианоферрата (III) калия.
Гуминовые кислоты (ГК) - это вещества природного происхождения, которые представляет собой природно-совместимые многофункциональные полиамфолиты (комплексообразователи, сорбенты, осадители), необходимые и потому быстро усваиваемые почвами, биотой. Потребительские свойства ГК, их получение и состав продуктов их термоокисления полностью соответствуют требованиям «зеленой химии» - идеологии уменьшения или исключения использования и образования вредных веществ в химических технологиях. Данные требования не предполагают использование искусственных и выделение побочных продуктов в окружающую среду (и, если эти продукты выделяются, они должны быть родственны тем, что уже находятся в природной среде). Таким образом, идея применения ГК в процессах дезактивации в качестве природных аналогов сорбентов и комплексообразователей, делает технологический процесс дезактивации в целом экологически приемлемым. Вопрос о востребованности таких природных сорбентов, как ГК для применения в технологических процессах для отдельных регионов РФ, в частности, Свердловской области нуждается в конкретизации. Актуальность создания новых физико-химических и технологических подходов к проблеме дезактивации работы на региональном уровне определяется тем, что в ряде регионов (например, Свердловской области, в Уральском регионе в целом), вблизи городов расположены гражданские и военные объекты, на которых применяют потенциально опасные ядерные технологии. Вероятность возникновения тяжёлых радиационных аварийных ситуаций с выбросом радионуклидов в окружающую среду имеет тенденцию к возрастанию в связи с естественным износом оборудования, строительством новых блоков АЭС, мировой практикой их эксплуатации. С другой стороны, современные инженерно-технические средства массового противодействия последствиям таких аварий в отношении населения и окружающей среды в целом в настоящее время практически отсутствуют или крайне недостаточны, весьма экономически затратны. События на АЭС Фукусима-1 в Японии показали, что даже развитая в технологическом отношении страна не способна технически контролировать режим радиационной аварийной ситуации если не имеет собственных научных и технологических разработок в области средств защиты, дезактивации и реабилитации территории, инженерных сооружений, населения. Учитывая масштабный рост числа вводимых энергоблоков в КНР, возрастает риск возникновения аварийных ситуаций со стороны восточного соседа РФ. В связи с этим, разработка физико-химических основ применения сорбционных технологий на основе ГК в качестве контрмер радиоактивному и/или химическому загрязнению технологической инфраструктуры и окружающей среды представляется весьма актуальной научной задачей.
Цель работы: Физико-химическое обоснование возможности применения гуминовых кислот и конкурентных сорбционных систем на их основе для дезактивации и более эффективной очистки техногенных отходов от радиоактивных и стабильных микроэлементов.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи:
1. Детализировать и сравнить состав и физико-химические свойства представителей природных и синтетических гуминовых кислот в водных растворах в качестве основы технологии дезактивации.
2. Описать кинетические закономерности конкурентного взаимодействия гуминовых кислот с ионами токсичных и радиоактивных элементов (стронций, РЗЭ, торий, уран, ^-элементы) в растворе с учётом поведения всей совокупности сопутствующих им химических элементов.
3. Установить, на примере фосфатов РЗЭ со структурой монацита, физикохимию гетерогенного взаимодействия гуминовых кислот с компонентами неорганических минеральных фаз за счёт процессов комплексообразования.
4. Определить химическое влияние ГК на сорбционные свойства неорганических сорбентов различного сорбционного типа (силикаты, цианоферраты) по отношению к химическим аналогам продуктов деления (изотопы стронция, цезия, РЗЭ, тория, урана, ^-элементов).
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
