автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Разработка способов сокращения расхода реагентов и объема отходов при очистке жидких радиоактивных отходов ионообменным методом

На правах рукописи

Корзина Юлия Евгеньевна

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ СОКРАЩЕНИЯ РАСХОДА РЕАГЕНТОВ И ОБЪЕМА ОТХОДОВ ПРИ ОЧИСТКЕ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ ИОНООБМЕННЫМ МЕТОДОМ

05.17.01 - Технология неорганических веществ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003467651

Работа выполнена в ФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. А.А. Бочвара и ЗАО «Научно-производственная компания «Медиана-Фильтр»

Научный руководитель: доктор технических наук,

старший научный сотрудник Рябчиков Борис Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

старший научный сотрудник Милютин Виталий Витальевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Хубецов Сослан Борисович

Ведущая организация ГУЛ Московское Научно-производственное

объединение «Радон»

Защита состоится _ 2009 г. на заседании

диссертационного совета Д 212.204.05 при Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева (125047 Москва, Миусская пл., д. 9) в__в часов.

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Автореферат разослан_

Ученый секретарь ^

диссертационного совета """ " -*" Алехина М.Б.

Д 212.204.05

На правах рукописи

Корзина Юлия Евгеньевна

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ СОКРАЩЕНИЯ РАСХОДА РЕАГЕНТОВ И ОБЪЕМА ОТХОДОВ ПРИ ОЧИСТКЕ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ ИОНООБМЕННЫМ МЕТОДОМ

05.17.01 - Технология неорганических веществ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в ФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. А.А. Бочвара и ЗАО «Научно-производственная компания «Медиана-Фильтр»

Научный руководитель: доктор технических наук,

старший научный сотрудник Рябчиков Борис Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

старший научный сотрудник Милютин Виталий Витальевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Хубецов Сослан Борисович

Ведущая организация ГУЛ Московское Научно-производственное

объединение «Радон»

Защита состоится /Л А^А £ 2009 г. на заседании

диссертационного совета Д 212.204.05 при Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева (125047 Москва, Миусская пл., д. 9) в ¿с сРЬ-ар <2. ¿> <2 на^ в Н -^-часов.

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Автореферат разослан_

Ученый секретарь диссертационного совета у^у. Алехина М.Б. Д 212.204.05

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

С каждым годом человечеству требуется все больше энергии, а запасы органического топлива небезграничны. Уже сегодня ядерная энергетика - это технически развитая и апробированная временем отрасль энерготехнологии, занимающая заметное место в мировом производстве электроэнергии — около 16%. Ее дальнейшее крупномасштабное развитие зависит во многом от прогресса в обеспечении безопасности, в т. ч. от решения вопроса об обращении с радиоактивными отходами.

Одним из источников попадания радионуклидов в окружающую среду являются жидкие радиоактивные отходы (далее ЖРО), образующиеся при работе предприятий атомной промышленности на всех этапах ядерного топливного цикла, при работе с радиоактивными веществами в лабораториях научно-исследовательских институтов, медицинских учреждений, а также спецпрачечных и других объектов, использующих радиоактивные вещества.

ЖРО низкого и среднего уровней активности, как правило, отличаются относительно низкой засоленностью, наличием различных радионуклидов и большими объемами.

Одним из основных методов очистки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности (далее - ЖРО НУА) до настоящего времени остается ионный обмен. Из-за введения дополнительных реагентов на стадии регенерации ионообменных материалов образуется большой объем вторичных отходов, которые подлежат дальнейшей переработке (упаривание, отверждение) и захоронению. В регенерационные растворы переходят не только извлеченные соли и радионуклиды, но и соли - продукты нейтрализации избыточных количеств кислоты и щелочи, что приводит как минимум к удвоению массы солей, отправляемых на захоронение.

Отверждение и захоронение радиоактивных отходов является наиболее затратной стадией переработки ЖРО. Можно существенно улучшить технико-

экономические показатели всего процесса очистки ЖРО, сократив объем вторичных отходов на стадии регенерации ионитов. Этого можно добиться путем использования новых ионообменных материалов, регенерации ионообменных фильтров в противоточном режиме вместо прямоточного, фракционирования и повторного использования отдельных фракций регенерационных растворов.

Цель работы

Целью данных работ являлся поиск способов повышения эффективности, экологичности и экономичности процесса ионообменной очистки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности, за счет снижения расхода реагентов и сокращения объема вторичных отходов.

Для достижения поставленной цели в ходе работы решались следующие основные задачи:

- Анализ существующих методов очистки ЖРО;

- Исследование физико-химических и гидродинамических характеристик слабокислотных и сильнокислотных катионитов различных производителей;

- Определение степени смешения различных пар катионитов при послойном расположении слабокислотного катионита над сильнокислотным в одном аппарате и выбор пары несмешивающихся катионитов;

- Разработка методики расчета соотношения объемов катионитов при их послойном размещении для обеспечения синергетического эффекта;

- Определение наиболее эффективного способа регенерации ионообменного фильтра;

- Исследование эффективности очистки водопроводной воды и жидких радиоактивных отходов Московской станции переработки методом противоточного Н-катионирования на послойно размещенных слабо- и сильнокислотном катеонитах;

- Оптимизация предложенной технологической схемы переработки ЖРО;

- Разработка аппаратурного оформления процесса;

- Получение технологических и технико-экономических показателей процесса.

Научная новизна

Впервые предложено использование послойной загрузки слабокислотного катеонита над сильнокислотным в одном фильтре и регенерации в противоточном режиме по способу иРСОКЕ в процессе обессоливания жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности.

Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность применения в этом процессе слабокислотных катионитов. Установлены условия применения слабокислотных катионитов. Получены зависимости величины обменной емкости и вида выходной кривой от условий регенерации слабокислотного катионита.

Получены дифференциальные кривые распределения частиц слабо- и сильнокислотных катионитов по диаметрам и по скоростям. Исследована степень смешения различных пар катионитов при их послойном расположении и выбрана пара несмешивающихся катионитов.

Предложена методика расчета соотношения объемов слабо- и сильнокислотного катионитов при послойном размещении.

Предложен режим регенерации послойно загруженного фильтра по способу ЦРСОЫЕ, исключающий перемешивание слоев в процессе работы.

Экспериментально доказано, что очистка ЖРО методом послойно-противоточного Н-катионирования, позволяет: увеличить рабочую обменную емкость в 1,5- 2,0 раза; фильтроцикл - в ~3 раза; улучшить качество очистки; повысить коэффициент концентрирования в 3-5 раз; сократить расход реагентов в 2,5-3 раза и получить регенерат не содержащий избытка кислоты в минимальном объеме, по сравнению с традиционным Н-катионированием на сильнокислотном катионите.

Практическая значимость

Разработана принципиально новая технология обессоливания жидких радиоактивных отходов с использованием послойной загрузки слабокислотного

и сильнокислотного катионитов, и регенерации в противоточном режиме.

По результатам разработки и эксплуатации экспериментальных установок разработаны предложения по созданию узла обессоливания опытно-промышленной установки очистки ЖРО в рамках Технико-экономического обоснования на реконструкцию Московской станции переработки.

В связи с ужесточением требований к экологичности процессов водоподготовки на ТЭЦ и АЭС, в электронной промышленности, а также при переработке отходов гальванических производств, разрабатываемая технология может быть использована с высокой эффективностью и в этих процессах.

На защиту выносятся:

- Методика выбора пары слабокислотного и сильнокислотного катионитов для послойного расположения в одном аппарате;

- Методика расчета соотношения объемов катионитов при последовательном расположении слабокислотного и сильнокислотного катионитов;

- Способ противоточной регенерации катионитов при их послойном расположении в одном аппарате;

- Технология обессоливания жидких радиоактивных отходов с использованием комбинации слабокислотных и сильнокислотных катионитов, и регенерации в противоточном режиме по способу иРССЖЕ;

- Предлагаемые конструктивные решения для реализации технологии послойного Н-катионирования.

Апробация работы

Материалы, изложенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Общероссийском конкурсе молодежных исследовательских проектов в области энергетики «Энергия молодости - 2006» Международного фонда «Глобальная энергия» (получен исследовательский грант), XI и XII Международных научно-практических конференциях «Теплоэнергетика XXI-века» (Пос. Монино, 2006 г. и 2007 г.), V

Российской конференции по радиохимии «РАДИОХИМИЯ - 2006» (г. Дубна, 2006 г.), XXV Бочваровском конкурсе молодых ученых и специалистов (Москва, 2006 г.), X Международной научной конференции студентов и молодых специалистов «Полярное сияние — 2007» (г. Санкт-Петербург, 2007г.), IV Молодежной научно-практической конференции «Ядерно-промышленный комплекс Урала: проблемы и перспективы» (г. Озерск, 2007г.), Ярмарке инновационных проектов в области обращения с РАО, вывода из эксплуатации и экологической реабилитации «Атомэко-2007» (г. Москва, 2007г.), Московском семинаре по радиохимии ГЕОХИ РАН им. В.И. Вернадского (г. Москва, 2008 г.).

Публикации

Материалы по теме диссертации представлены в 7 опубликованных работах: в 2 статьях и 5 тезисах докладов.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованных источников, содержащего 141 наименований, и приложений. Работа изложена на 147 страницах, содержит 48 рисунков и 13 таблиц в тексте. Приложения на 12 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационной работы и определена цель научного поиска.

В первой главе дан анализ научно-технической литературы по применению различных способов переработки жидких радиоактивных отходов. Рассмотрены существующие методы очистки ЖРО, отмечены их достоинства и недостатки.

Из сведений, приведенных в литературном обзоре, следует, что нет ни одного универсального метода очистки, который обеспечивал бы удаление всех радионуклидов и загрязнений, входящих в состав ЖРО НУА с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами.

Наиболее эффективными являются комплексные схемы очистки,

сочетающие преимущества различных методов. Причем, очень широко до настоящего времени используется ионообменная очистка на синтетических органических ионитах. Рассмотрены способы организации процесса ионообменной очистки, варианты регенерации ионообменных смол, новые перспективные синтетические ионообменные материалы. Особое внимание уделено существующим способам повышения эффективности ионообменной очистки и минимизации объема вторичных отходов.

Сформулированы основные задачи исследования.

Вторая глава посвящена экспериментальным исследованиям. На основании выводов из литературного обзора были проведены работы по созданию принципиально новой технологии переработки ЖРО НУА с использованием слабокислотных катеонитов и противоточной регенерации.

В параграфе 1 приведены результаты исследований физико-химических характеристик слабокислотных катеонитов.

Радиоактивно-загрязненные воды, образующиеся в результате деятельности ядерных научных центров, в большинстве случаев имеют химический состав близкий к природной. В них присутствуют макропримеси в виде технологических загрязнений (соли, органика, ПАВ и т.п.) и микропримеси радионуклидов. Весовое количество радионуклидов в водах с низким уровнем активности чрезвычайно мало. Для большинства из них селективное извлечение невозможно. Они могут удаляться с макрокомпонентом-носителем, имеющим близкие химические характеристики. Такими элементами, например для цезия, являются натрий и калий, для стронция - магний и кальций. При обессоливании из раствора удаляются все макрокомпоненты, а вместе с ними и все соответствующие им радионуклиды. Степень очистки от радионуклидов близка к степени удаления макрокомпонентов раствора.

Поэтому серия экспериментов по снятию динамических кривых сорбции и регенерации на слабокислотном катеоните марки Ригойе С-105 и исследование

зависимости величины обменной емкости и вида выходной кривой от условий регенерации была проведена на модельном растворе - водопроводной воде. В разных циклах регенерация катионита осуществлялась с избытком кислоты в 70%, 30%, 10% и 5% от теоретического расхода. По результатам регенераций полная обменная емкость катионита составила 3,6 - 3,8 г-экв/л.

Показано, что при снижении расхода кислоты десорбция катионов со смолы происходит ничуть не хуже, количество избыточной (не задействованной) кислоты снижается, а при избытке 5 - 10% от теоретического количества регенерат на выходе практически нейтрален. При этом емкость катионита остается более 3 г-экв/л. Повышение концентрации солей жесткости начинается примерно через 500 колоночных объемов. Остаточная жесткость фильтрата до проскока около 1 мг-экв/л.

Для обеспечения достаточной степени очистки от макрокомпонентов, и соответственно от радионуклидов, установленной нормативными документами: НРБ-99 и ОСПОРБ необходимо использовать комбинацию из слабокислотного и сильнокислотного катионитов. Если в обрабатываемой воде количество ионов жесткости сильно превышает количество ионов натрия, и соотношение жесткости к щелочности Ж0бщ/Щ > 1, то частично умягчая воду на слабокислотном катионите, можно резко (в 2-5 раз) сократить нагрузку на сильнокислотный, и, следовательно, снизить количество реагентов и объем вторичных отходов.

Для реализации послойной загрузки ионитов в одном фильтре без каких-либо разделяющих устройств необходимо исключить перемешивание слоев катионитов в процессе работы. Для этого требуется специальный подбор слабокислотного и сильнокислотного катионитов с соответствующими значениями плотностей и гранулометрическим составом. Причем пару катионитов следует подобрать так, чтобы, самые мелкие и легкие частицы «сильного» катионита не перемешивались с самыми крупными и тяжелыми частицами «слабого» катионита.

Поэтому, следующим этапом работы было исследование

гидродинамических характеристик сильно- и слабокислотных катеонитов различных производителей и выбор пары несмешивающихся катеонитов.

Все стандартные товарные иониты имеют широкий фракционный состав, размеры частиц находятся в интервале от 0,3 до 1,2 мм, а средний диаметр - от 0,5 до 0,8 мм. В результате не все смеси ионитов могут быть разделены.

Были определены гранулометрический состав полидисперсных и монодисперсных катеонитов разных производителей и характеристическая скорость У0 частиц определенного диаметра различных марок катеонитов. Характеристическая скорость частиц ионосферных катеонитов марок Purofine С-100 и MonosphereóOOC оказалась равной 80 м/ч, поэтому на рис. 1 кривые для этих смол наложились друг на друга (кривая 2). Определить, частицы каких размеров могут быть эффективно разделены, а какие составляют неразделимую смесь можно по дифференциальной кривой распределения по скоростям (Рис.1).

Рис. 1. Дифференциальные кривые распределения частиц катеонитов по скоростям.

1- слабокислотный катеонит Dowex Mac-3LB, 2- сильнокислотные катеониты Purofine С-100 и MonosphereóOOC, 3- сильнокислотный катеонит Monosphere650C, 4-сильнокислотный катеонит

Monosphere750C, 5- сильнокислотный катеонит Purolite С-100, 6-слабокислотный катеонит Purolite С-

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Vo, м/ч

Согласно положению о том, что частицы разной плотности, диаметра, формы, имеющие равные характеристические скорости (V0), гидравлически не разделимы, а частицы с меньшим V0 находятся выше частиц с большим К0, можно сделать вывод, что смеси катеонитов С-100 - С-105; С-100 - MAC-3LB; C-100Purofine - MAC-3LB; MonosphereóOOC - MAC-3LB; Monosphere650C -MAC-3LB гидравлически разделить не представляется возможным.

Оптимальным вариантом для наших целей является совместное использование пары катионитов Monosphere750C - MAC-3LB, поскольку в данном случае, перемешивание слоев будет минимальным.

Для определения степени смешения пар катионитов была проведена серия экспериментов на пилотной установке. Для эксперимента были выбраны следующие пары катионитов: C-100Purofine - MAC-3LB; Monosphere650C -MAC-3LB; Monosphere750C - MAC-3LB. Для моделирования наихудших условий разделения слабокислотный катионит был взят в самой тяжелой - Са-форме, а сильнокислотный в самой легкой - Н-форме. Степень смешения катиониов оценивали визуально. Выводы, сделанные на основании результатов определения характеристической скорости, подтвердились - смешения не наблюдалось для пары, марок MAC-3LB - Monosphere750C.

Но т. к. возникли сложности с приобретением катионита Monosphere750C, пришлось подбирать катиониты с аналогичными гидродинамическими характеристиками других производителей. Для дальнейших исследований были выбраны катиониты фирмы Rohm and Haas, с близкими характеристиками, марок AmberliteIRC86SB и Ambeijetl500.

Для реализации всех преимуществ технологии очистки вод методом противоточного Н-катионирования на послойно размещенных слабо- и сильнокислотном катионитах необходимо определить оптимальное соотношение объемов каждого из катионитов. Традиционные сильнокислотные катиониты восстанавливают обменную емкость при регенерации 3-хкратным избытком кислоты от теоретического расхода, а слабокислотным катеонитам достаточно стехиометрических количеств кислоты. Поэтому после регенерации слоя сильнокислотного катионита 3-х кратным избытком регенерационного раствора, этот избыток должен полностью расходоваться на регенерацию слоя слабокислотного катионита и обеспечивать достаточную степень восстановления его обменной емкости. Такого эффекта можно добиться, точно сбалансировав объемы загрузок катионитов и суммарный удельный расход кислоты, подаваемой в фильтр.

Была разработана методика расчета соотношения объемов слабо- и

сильнокислотного катионитов при послойном размещении. Соотношение

V У ж

объемов можно рассчитать по формуле: = * т———гЧ——

уа,юс 'се \Ж« ~ Ж»Р Г "а

Где: УСикк-,Ксох ' объемы катионитов, л; УСи1Х,Уа1<к - обменные емкости слабокислотного и сильнокислотного катионитов, г-экв/л; Ж,р - все катионы, сорбирующиеся слабокислотным катионитом (ионы жесткости в количестве, эквивалентном бикарбонатной щелочности, т. н. «временная жесткость»); Ж„ -Общая жесткость обрабатываемой воды, г-экв/л; Иа- концентрация катионов Ыа++К+ в обрабатываемой воде, г-экв/л.

Величина рабочей обменной емкости слабокислотных катионитов в значительной степени зависит от ряда факторов: Услкк =

К\* Кг* У™; Где

К^К2 — коэффициенты, У'"" - основная рабочая обменная емкость, в свою

Ж„

очередь зависящая от показателей качества воды , суммы катионов,

температуры обрабатываемой воды (коэффициент Кх), и ионной нагрузки (коэффициент К2).

Что же касается обменной емкости сильнокислотного катионита, то она очень сильно зависит от количества кислоты на регенерацию УСиШ = /(макк).

По разработанной методике было определено оптимальное соотношение слабо- и сильнокислотного катионитов, необходимое для обеспечения достаточной степени очистки ЖРО, поступающих на Московскую станцию переработки, которое составило Уаш/УСиКК «1/1,1.

Были проведены сравнительные исследования эффективности прямоточной и вариантов противоточной регенерации ионитов по способам Ригораск и ЦРСОЯЕ. Результаты приведены в табл. 1.

Табл. 1.

Сравнение эффективности различных режимов регенерации сильнокислотного катионита марки РигоШе С-100.

Способ регенерации фильтра Прямоток Противоток по способу Ригораск Противоток по способу иРСОЯЕ

Остаточная жесткость фильтрата, мг-экв/л 0,06-0,07 0,04 0,02

Продолжительность фильтроцикла, колоночные объемы 200 200 230

Динамическая обменная емкость, г-экв/л 1 1,2-1,3 1,3-1,4

Объем регенерационных растворов, колоночные объемы -2,6 ~2,2 -1,9

Экспериментально доказано, что по ряду показателей наиболее эффективна противоточная регенерация по способу иРСОКЕ.

Для оценки сопоставимости экспериментальных данных с реальными показателями работы полупромышленного ионообменного фильтра в режиме ЦРССЖЕ, было произведено сравнение выходных кривых регенерации экспериментального фильтра, с объемом загрузки 13 л и полупромышленного фильтра с объемом загрузки 600 л. Оценка показала полное схождение результатов.

Была исследована эффективность очистки воды на послойно размещенных слабо- и сильнокислотном катионитах на установке, производительностью 500 л/час.

Остаточная жесткость фильтрата находилась на уровне <0,005 мг-экв/л, коэффициент очистки по катионам жесткости при этом составил >1000. Усредненная емкость послойно загруженного фильтра составила 2100 мг-экв/л. Следует отметить, что во избежание загипсовывания слоя катионита регенерацию фильтра необходимо проводить либо азотной, либо соляной кислотой.

Была создана экспериментальная установка, производительностью 500 л/час, на которой была исследована эффективность очистки ЖРО низкого

уровня активности перерабатываемых на Московской станции переработки жидких радиоактивных отходов на послойно размещенных слабо- и сильнокислотном катионитах с противоточной регенерацией.

Активность радионуклидов 137Сб и 908г в фильтрате находилась ниже предела обнаружения гамма-спектрометрическим и радиохимическим методами соответственно, коэффициент очистки по 137Сэ составил > 200, Коэффициент очистки по 908г > 700 (Рис. 2).

450

400

350

£ 300 ш

¡5 250 и

£ 200

х

ь

< 150 100 50 0

1

1 /

/

у

/ -

у 2

3 /

/ /

/ ) 4 г

к г

<11 X а- о г с

0,00

2,6 38,1 77,9 107 141 178 227 271 306 338 375 Объем фильтрата, Ук

Рис. 2. Выходные кривые сорбции радионуклидов и макрокомпонентов на послойноразмещеных слабо- и сильнокислотном катионитах.

1- активность радионуклида 137Сэ в исходных ЖРО, 2- изменение активности радионуклида |37Сз в фильтрате, 3- активность радионуклида 908г в исходных ЖРО, 4- изменение активности радионуклида 908г в фильтрате, 5-изменение концентрации макрокомпонента Са2+ в фильтрате, 6- изменение концентрации макрокомпонента в фильтрате.

Наиболее важным результатом для процессов очистки ЖРО является возможность получения минимального объема практически нейтральных регенератов. При продолжительности филыроцикла 300-500 Ук, объем регенератов составил, без использования его оборота и дополнительных емкостей, не более 2,0-2,5 Ук (Рис. 3). Что обеспечило уникально высокий коэффициент концентрирования Кконц= 150-200 раз.

Объем регенерата, М

Рис. 3. Выходные кривые регенерации 2н. азотной кислотой послойно загруженного фильтра.

1- изменение активности радионуклида 137Сз в регенерате, 2- изменение

90с 1

активности радионуклида Ьг в регенерате, 3- изменение активности

радионуклида 242Ат в регенерате, 4- изменение активности радионуклида 54Мп

г 60/-»

в регенерате, 5- изменение активности радионуклида Со в регенерате.

В третьей главе проведен сравнительный анализ экспериментальных данных с соответствующими технологическими показателями традиционной схемы ионообменной переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности. Сделан вывод о большей эффективности разрабатываемой технологии по сравнению с традиционной, по основным показателям: коэффициенту очистки, расходу реагентов, объему вторичных отходов, коэффициенту концентрирования, рабочей обменной емкости фильтра, продолжительности фильтроцикла.

Четвертая глава посвящена результатам оптимизации технологической схемы переработки ЖРО методом противоточного Н-катионирования на послойно размещенных слабо- и сильнокислотном катионитах и разработке аппаратурного оформления процесса.

Приведено сравнение эффективности очистки ЖРО по прямоточной схеме, условно противоточной с фракционированием регенерата, реализованной на МСП, и противоточной схеме по способу иРСОКЕ. Показано, что по таким показателям как степень очистки, расход реагентов и объем вторичных отходов предпочтительнее использование противоточной схемы по способу иРССЖЕ. На основании результатов сравнения разработана технологическая схема (Рис.4).

Исходный X 1 ! А раствор в™ I-__1 ' т

Рис. 4. Технологическая схема узла ионообменного обессоливания ЖРО с использованием послойно загруженного фильтра и противоточной регенерации по способу иРСОЯЕ.

1 - корпус катионообменного фильтра; 2 - дренажно-распределительное устройство; 3 - анионообменный фильтр; 4 - емкость для сбора очищенной воды; 5 - емкость для концентрированной азотной кислоты; 6-8 - насосы; 9 -эжектор; 10-13 - расходомеры; 14-15 - концентратомеры; 16 - обратный клапан; В1-В5, В7-В8 - управляемые запорные клапана; В6 - запорный клапан.

Рассмотрены особенности конструкции оборудования установки очистки ЖРО. Приводится описание принципа регенерации ионообменного противоточного фильтра.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана принципиально новая технология обессоливания жидких радиоактивных отходов с использованием послойной загрузки слабокислотного и сильнокислотного катионитов, и их регенерации в противоточном режиме. Для ее реализации проведены исследования:

- величины обменной емкости и вида выходной кривой от условий

регенерации слабокислотного катионита. Показано, что высокая обменная емкость достигается при 5 - 10% избытке кислоты на регенерацию от теоретического количества и при этом регенерат на выходе не содержит избытка не прореагировавшей кислоты. Определен гранулометрический состав поли- и монодисперсных катеонитов и характеристическая скорость У0 частиц различных марок катеонитов.

- степени смешения различных пар катеонитов и произведен выбор пары несмешивающихся катеонитов. Показано, что для послойного расположения оптимальным вариантом является пара катеонитов марок АтЬег1ке1КС868В -АтЬецеИ500.

2. Разработана методика расчета соотношения объемов слабо- и сильнокислотного катеонитов при их послойном размещении, обеспечивающего синергетический эффект.

3. Создана опытная установка и произведено сравнение различных вариантов регенерации ионообменного фильтра. Экспериментально доказано, что по ряду показателей, таких как средняя остаточная жесткость фильтрата в цикле сорбции, динамическая обменная емкость катионита, объем вторичных отходов, наиболее эффективна противоточная регенерация по способу иРСОЯЕ.

4. На экспериментальной установке производительностью 500 л/ч показано, что разработанный способ, по сравнению с традиционным обессоливанием, позволяет увеличить рабочую обменную емкость в 1,5- 2,0 раза; фильтроцикл -в ~3 раза; улучшить качество очистки; повысить коэффициент концентрирования в 3-5 раз; сократить расход реагентов в 2,5-3 раза и получить практически нейтральный регенерат в минимальном объеме.

5. По результатам разработки и эксплуатации экспериментальных установок разработаны предложения по созданию узла обессоливания опытно-промышленной установки очистки ЖРО в рамках ТЭО на реконструкцию Московской станции переработки.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Сравнительные исследования эффективности регенерации ионообменного фильтра различными способами. Рябчиков Б. Е., Корзина Ю.Е., Сибирев А. В., Ларионов С. Ю. / Энергосбережение и водоподготовка. - 2006. - №5. - С. 2-6.

2. Разработка и научно-техническое обоснование новой аппаратурно-технологической схемы для реконструкции Московской станции переработки жидких радиоактивных отходов. Б. Е. Рябчиков, В. Ф. Державин, А. Е. Бакланов, В. В. Туголуков, А. В. Сибирев, J1. П. Суханов, С. Ю. Ларионов, Ю. Е. Корзина. // Пятая Российская конференция по радиохимии РАДИОХИМИЯ - 2006. Тезисы докладов. Дубна 23-27 октября 2006 г. - Озерск: ФГУП «ПО «Маяк»», 2006.-С. 181.

3. Новый способ очистки жидких радиоактивных отходов ионным обменом. Корзина Ю. Е., Рябчиков Б. Е., Ларионов С. Ю. // Десятая международная научная конференция студентов и молодых специалистов «Полярное сияние - 2007». 29-января - 3 февраля 2007, г. Санкт-Петербург. - С. 291-295.

4. Новый способ очистки жидких радиоактивных отходов ионным обменом. Корзина Ю. Е., Рябчиков Б. Е., Ларионов С. Ю. И Четвертая молодежная научно-практическая конференция «Ядерно-промышленный комплекс Урала: проблемы и перспективы». Озерск 18-20 апреля 2007 г. - Озерск: ФГУП «ПО «Маяк»», 2007. - С. 109.

5. Сокращение расхода реагентов при ионообменном обессоливании воды. Рябчиков Б. Е., Корзина Ю.Е., Ларионов С. Ю. / АКВА- magazine. - 2007. - №3. - С. 14-15.

6. Новый способ сокращения расхода реагентов и объема отходов в процессе ионообменного обессоливания. Рябчиков Б. Е., Ларионов С. Ю., Корзина Ю.Е. // Ярмарка инновационных проектов в области обращения с РАО, вывода из эксплуатации и экологической реабилитации «Атомэко-2007». Материалы конференции. - Москва. - 2007. -С. 5-9.

7. Экологически чистые системы водоподготовки для АЭС. Рябчиков Б. Е., Ларионов С. Ю., Корзина Ю.Е. и др. // Ярмарка инновационных проектов в области обращения с РАО, вывода из эксплуатации и экологической реабилитации «Атомэко-2007». Материалы конференции. -Москва.-2007.-С. 9-13.

Заказ №_Объем_щл._Тираж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1. Методы очистки жидких радиоактивных отходов.

1.1. Безреагентные методы.

1.1.1. Термический метод.

1.1.2. Мембранные методы.

Электро диализ.

Обратный осмос.

Ультрафильтрация.

1.2. Осадительные методы.

1.2.1. Коагуляция.

Коагуляционно-сорбционная очистка.

1.2.2. Химическое осаждение.

Соосаждение.

Сорбция на осадках.

1.3. Сорбционные методы очистки. Ионный обмен.

1.3.1. Селективное извлечение радионуклидов.

1.3.2. Неорганические иониты.

Природные неорганические иониты.

Синтетические неорганические иониты.

1.3.3. Органические иониты.

Аниониты.

Катиониты.

1.3.4. Регенерация ионитов.

2. Технологические схемы очистки воды от радионуклидов ионным обменом.

2.1. Особенности очистки радиоактивно-загрязненных вод.

2.2. Обессоливание жидких радиоактивных отходов.

2.3. Умягчение жидких радиоактивных отходов.

2.4. Использование слабокислотных катионитов в технологии обезвреживания жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности.

2.4.1.Использование слабокислотных катионитов в Ыа-форме.

3. Ионообменное оборудование для очистки жидких радиоактивных отходов.

3.1. Установки непрерывного действия.

3.2. Установки периодического действия.

3.2.1 .Прямоточные фильтры.

3.2.2. Противоточные фильтры. Система иРССЖЕ.

Выводы из литературного обзора и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

1. Исследование физико-химических характеристик слабокислотных катионитов.

1.1. Определение зависимости величины обменной емкости слабокислотного катионита и характера выходной кривой от режима регенерации.

2. Исследование гидродинамических характеристик слабокислотных и сильнокислотных катионитов различных марок.

2.1. Определение гранулометрического состава полидисперсных и монодисперсных катионитов различных производителей.

2.2. Определение характеристик псевдоожиженного слоя полидисперсных и монодисперсных катионитов различных производителей.

3. Определение степени смешения различных пар катионитов при послойном расположении слабокислотного катионита над сильнокислотным в одном фильтре.

4. Выбор пары несмешивающихся катионитов для исследования противоточного Н-катионировапия.

5. Разработка методики расчета соотношения объемов слабо- и сильнокислотного катионитов при послойном размещении.

5.1. Определение оптимального количества слабо- и сильнокислотного катионитов, необходимого для обеспечения достаточной степени очистки ЖРО.

6. Сравнительные исследования эффективности прямоточной и вариантов противоточной регенерации ионообменного фильтра.

6.1. Противоточная регенерация ионообменного фильтра в режиме иРСОКЕ.

6.2. Противоточная регенерация ионообменного фильтра в режиме Р1ЖОРАСК.

6.3. Прямоточная регенерация ионообменного фильтра.

7. Исследование эффективности очистки жидких радиоактивных отходов Московской станции переработки методом противоточного Н-катионирования на послойно размещенных слабо- и сильнокислотном катеонитах.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И РАЗРАБОТКА

АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ ПРОЦЕССА.

1. Оптимизация технологической схемы переработки ЖРО методом противоточного Н-катионирования на послойно размещенных слабо- и сильнокислотном катионитах.

2. Разработка аппаратурного оформления процесса.

ВЫВОДЫ.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.

С каждым годом человечеству требуется все больше энергии, а запасы органического топлива небезграничны. Рост мировых потребностей в топливе и энергии при ресурсных и экологических ограничениях традиционной энергетики делают актуальной своевременную подготовку новой энергетической технологии, способной взять на себя существенную часть прироста энергетических нужд.

В этой ситуации использование атомной энергии может стать основой построения энергетической системы, обеспечивающей устойчивое, экологически безопасное, экономически выгодное и социально приемлемое развитие и совершенствование во всех областях человеческой деятельности в XXI веке [1,2].

Уже сегодня ядерная энергетика - это технически развитая и апробированная временем отрасль энерготехнологии, занимающая заметное место в мировом производстве электроэнергии - около 16 % [3]. Ее дальнейшее крупномасштабное развитие зависит во многом от прогресса в обеспечении безопасности, в т. ч. от решения вопроса об обращении с радиоактивными отходами.

Одним из источников попадания радионуклидов в окружающую среду являются жидкие радиоактивные отходы, образующиеся при переработке облученного ядерного топлива, при работе с радиоактивными веществами в лабораториях научно-исследовательских институтов, медицинских учреждений, а также спецпрачечных и других объектов, использующих радиоактивные вещества.

Вопрос об обращении с жидкими радиоактивными отходами в настоящее время стоит очень остро во многих странах. Переработка ЖРО направлена на решение двух главных задач: очистки основной массы отходов от радионуклидов и концентрирование последних в минимальном объеме, удобном для дальнейшей локализации.

На выбор схемы и основного метода переработки ЖРО влияют такие характеристики, как уровень радиационной активности, степень засоленности, химический и радиохимический состав, а также количество отходов.

ЖРО низкого и среднего уровней активности, как правило, отличаются относительно низкой засоленностью, наличием различных радионуклидов и большими объемами.

В настоящее время для переработки таких отходов применяют комплексные технологические схемы, включающие в себя в основном физико-химические, механические, термические, мембранные методы [1,4-13].

Одним из основных методов очистки ЖРО низкого уровня активности, образующихся в результате деятельности Ядерных научных центров, до настоящего времени остается ионный обмен. Наличие разнообразных ионообменных материалов позволяет решать задачи очистки вод различного химического и радионуклидного состава с высокой эффективностью. Из-за введения дополнительных реагентов на стадии регенерации ионообменных материалов образуется большой объем вторичных отходов — отработанные регенерационные растворы, которые содержат все извлеченные радионуклиды. Эти вторичные отходы подлежат дальнейшей переработке (упаривание, отверждение) и захоронению. В регенерационные растворы переходят не только извлеченные соли и радионуклиды, но и соли - продукты нейтрализации избыточных количеств кислоты и щелочи, что приводит как минимум к удвоению массы солей, отправляемых на захоронение. Поэтому чрезвычайно важно сокращение объема и солесодержания регенерационных растворов.

Отверждение и захоронение радиоактивных отходов является наиболее затратной стадией переработки ЖРО. Можно существенно улучшить технико-экономические показатели всего процесса очистки ЖРО, сократив объем вторичных отходов на стадии регенерации ионитов. Этого можно добиться путем использования новых ионообменных материалов, регенерации ионообменных фильтров в противоточном режиме вместо прямоточного, фракционирования и повторного использования отдельных фракций регенерационных растворов.

Перспективным методом сокращения расхода реагентов па регенерацию ионитов и, соответственно, снижения объема вторичных отходов представляется применение ионообменных смол нового поколения со слабодиссоциированными функциональными группами, обладающих повышенной сорбционной емкостью и возможностью регенерации практически стехиометрическим количеством кислоты или щелочи. Использование слабокислотных катеонитов совместно с сильнокислотными в технологии обессоливания ЖРО позволит: снизить солевую нагрузку па сильнокислотный катионит и уменьшить его количество, более полно использовать емкость ионитов, значительно снизить расход регенерирующих растворов, и как следствие — уменьшить количество отходов, подлежащих захоронению.

Создание схемы очистки, использующей противоточную регенерацию позволит уменьшить количество эксплуатируемых фильтров, сократить расход реагентов, увеличить рабочую обменную емкость фильтра за счет свойств ионитов и возможности почти полностью заполнять фильтр смолой, уменьшить расход воды на собственные нужды и, следовательно, минимизировать количество сточных вод, что особенно важно в процессах очистки ЖРО.

Исходя из вышеизложенного была определена цель данной работы: поиск способов повышения эффективности, экологичности и экономичности процесса ионообменной очистки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности, за счет снижения расхода реагентов и сокращения объема вторичных отходов.

Объектом исследования являлись жидкие отходы низкого уровня активности сложного радионуклидного состава, поступающие на Московскую станцию переработки жидких радиоактивных отходов.

Предметом исследования являлась ионообменная технология переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности.

Для достижения поставленной цели в ходе работы решались следующие основные задачи:

- Анализ существующих методов очистки ЖРО;

- Исследование физико-химических и гидродинамических характеристик слабокислотных и сильнокислотных катионитов различных производителей;

- Определение степени смешения различных пар катионитов при послойном расположении слабокислотного катионита над сильнокислотным в одном аппарате и выбор пары несмешивающихся катионитов;

- Разработка методики расчета соотношения объемов катионитов при их послойном размещении для обеспечения синергетического эффекта;

- Определение наиболее эффективного способа регенерации ионообменного фильтра;

- Исследование эффективности очистки водопроводной воды и жидких радиоактивных отходов Московской станции переработки методом противоточного Н-катионирования на послойно размещенных слабо- и сильнокислотном катионитах;

- Оптимизация предложенной технологической схемы переработки ЖРО;

- Разработка аппаратурного оформления процесса;

- Получение технологических и технико-экономических показателей процесса.

Научная новизна:

Впервые предложено использование послойной загрузки слабокислотного катионита над сильнокислотным в одном фильтре и регенерации в противоточном режиме по способу иРСОКЕ в процессе обессоливания жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности.

Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность применения в этом процессе слабокислотных катионитов. Установлены условия применения слабокислотных катионитов. Получены зависимости величины обменной емкости и вида выходной кривой от условий регенерации слабокислотного катионита.

Получены дифференциальные кривые распределения частиц слабо- и сильнокислотных катионитов по диаметрам и по скоростям. Исследована степень смешения различных пар катионитов при их послойном расположении и выбрана пара несмешивающихся катионитов.

Предложена методика расчета соотношения объемов слабо- и сильнокислотного катионитов при их послойном размещении для обеспечения синергетического эффекта.

Предложен режим регенерации послойно загруженного фильтра по способу иРССЖЕ, исключающий перемешивание слоев в процессе работы.

Экспериментально доказано, что очистка ЖРО методом послойно-противоточного Н-катионирования, позволяет: увеличить рабочую обменную емкость в 1,5- 2,0 раза; фильтроцикл — в ~3 раза; улучшить качество очистки; повысить коэффициент концентрирования в 3-5 раз; сократить расход реагентов в 2,5-3 раза и получить регенерат не содержащий избытка кислоты в минимальном объеме, по сравнению с традиционным Н-катионированием на сильнокислотном катионите. Практическая значимость:

Разработана принципиально новая технология обессоливания жидких радиоактивных отходов с использованием послойной загрузки слабокислотного и сильнокислотного катионитов, и регенерации в противоточном режиме.

По результатам разработки и эксплуатации экспериментальных установок разработаны предложения по созданию узла обессоливания опытно-промышленной установки очистки ЖРО в рамках Технико-экономического обоснования на реконструкцию Московской станции переработки.

В связи с ужесточением требований к экологичности процессов водоподготовки на ТЭЦ и АЭС, в электронной промышленности, а также при переработке отходов гальванических производств, разрабатываемая технология может быть использована с высокой эффективностью и в этих процессах.

На защиту выносятся:

Методика выбора пары слабокислотного и сильнокислотного катионитов для послойного расположения в одном аппарате;

Методика расчета соотношения объемов катионитов при последовательном расположении слабокислотного и сильнокислотного катионитов;

Способ противоточной регенерации катионитов при их послойном расположении в одном аппарате;

Технология обессоливания жидких радиоактивных отходов с использованием комбинации слабокислотных и сильнокислотных катионитов, и регенерации в противоточном режиме по способу иРСОЯЕ;

Предлагаемые конструктивные решения для реализации технологии послойного Н-катионирования;

Апробация работы:

Материалы, изложенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Общероссийском конкурсе молодежных исследовательских проектов в области энергетики «Энергия молодости - 2006» Международного фонда «Глобальная энергия» (получен исследовательский грант), XI Международной научно-практической конференции «Теплоэнергетика XXI-века» (Московская обл., Пос. Монино, 13-15 апреля 2006 г.), V Российской конференции по радиохимии «РАДИОХИМИЯ -2006» (Московская обл., г. Дубна, 23-27 октября 2006 г.), XXV Бочваровском конкурсе молодых ученых и специалистов (Москва, 2006 г.) - 2-ое место, X Международной научной конференции студентов и молодых специалистов «Полярное сияние - 2007» (г. Санкт-Петербург, 29-января - 3 февраля 2007г.), XII Международной научно-практической конференции «Теплоэнергетика ХХ1-века» (Московская обл., Пос. Монино, 12-14 апреля 2007 г.), IV Молодежной научно-практической конференции «Ядерно-промышленный комплекс Урала: проблемы и перспективы» (г. Озерск, 18-20 апреля 2007г.), Ярмарке инновационных проектов в области обращения с РАО, вывода из эксплуатации и экологической реабилитации «Атомэко-2007» (г. Москва, 4-5 декабря 2007г.), Московском семинаре по радиохимии ГЕОХИ РАН им. В.И. Вернадского (г. Москва, 18 июня 2008 г.).

Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка использованных источников, содержащего 141 наименований, и приложений. Работа изложена на 145 страницах, содержит 48 рисунков и 13 таблиц в тексте. Приложения на 12 страницах.

ВЫВОДЫ

1. Разработана принципиально новая технология обессоливания жидких радиоактивных отходов с использованием послойной загрузки слабокислотного и сильнокислотного катионитов, и их регенерации в противоточном режиме. Для ее реализации проведены исследования:

- величины обменной емкости и вида выходной кривой от условий регенерации слабокислотного катионита. Показано, что высокая обменная емкость достигается при 5 -10% избытке кислоты на регенерацию от теоретического количества и при этом регенерат на выходе не содержит избытка не прореагировавшей кислоты. Определен гранулометрический состав поли- и монодисперсных катионитов и характеристическая скорость У^ частиц различных марок катионитов.

- степени смешения различных пар катионитов и произведен выбор пары несмешивающихся катионитов. Показано, что для послойного расположения оптимальным вариантом является пара катионитов марок АтЬегШе111С868В -АтЬецеП500.

2. Разработана методика расчета соотношения объемов слабо- и сильнокислотного катионитов при их послойном размещении, обеспечивающего синергетический эффект.

3. Создана опытная установка и произведено сравнение различных вариантов регенерации ионообменного фильтра. Экспериментально доказано, что по ряду показателей, таких как средняя остаточная жесткость фильтрата в цикле сорбции, динамическая обменная емкость катионита, объем вторичных отходов, наиболее эффективна противоточная регенерация по способу иРСОИЕ.

4. На экспериментальной установке производительностью 500 л/ч показано, что разработанный способ, по сравнению с традиционным обессоливанием, позволяет увеличить рабочую обменную емкость в 1,5- 2,0 раза; фильтроцикл - в ~3 раза; улучшить качество очистки; повысить коэффициент концентрирования в 3-5 раз; сократить расход реагентов в 2,5-3 раза и получить практически нейтральный регенерат в минимальном объеме.

5. По результатам разработки и эксплуатации экспериментальных установок разработаны предложения по созданию узла обессоливания опытно-промышленной установки очистки ЖРО в рамках ТЭО на реконструкцию Московской станции переработки.

Используемые сокращения: ЖРО — Жидкие радиоактивные отходы

ЖРО НУА - Жидкие радиоактивные отходы низкого уровня активности МСП - Московская станция переработки

МСП ЖРО - Московская станция переработки жидких радиоактивных отходов

СиКК - Сильнокислотный катионит

СлКК — Слабокислотный катионит

ТЭЦ - Теплоэлектроцентраль

АЭС - Атомная электростанция

ТЭО - Технико-экономическое обоснование

РАО — Радиоактивные отходы

ПАВ - Поверхностно-активные вещества

ЖМК — железо-марганцевые конкреции

ПОЕ - Полная обменная емкость

СОЕ - Статическая обменная емкость

ДОЕ — Динамическая обменная емкость

ДВБ - Дивинилбензол

ОС - Объемы смолы

1. Б. Е. Рябчиков. Очистка жидких радиоактивных отходов. — М.: ДеЛи Принт. 2008 г. — 516 стр.

2. К. Волков. Бизнес на атомном уровне // Бюллетень по атомной энергии. 2004. - №2. -С. 5-7.

3. С. Цыганова. Будущее — за ядерными технологиями // Бюллетень по атомной энергии. -2004.-№1,-С. 7-9.

4. А. С. Никифоров, В. В. Куличенко, М. И. Жихарев. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 183 с.

5. Л. А. Кульский, Э. Б. Страхов, А. М. Волошинова, В. А. Близнюкова. Очистка вод атомных электростанций. Киев: Наукова думка, 1979. - 208 с.

6. Ю. В. Кузнецов, В. Н. Щебетковский, А. Г. Трусов. Основы очистки воды от радиоактивных загрязнений. М.: Атомиздат, 1974. - 360 с.

7. К. П. Страуб. Малоактивные отходы. Хранение, обработка и удаление. М.: Атомиздат, 1966. - 264 с.

8. А. А. Хоникевич. Дезактивация сбросных вод радиохимических лабораторий и экспериментальных атомных реакторов. М.: Атомиздат, 1966. — 232 с.

9. Б. Е. Рябчиков. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. М.: ДеЛи принт, 2004. - 327 с.

10. А. А. Кульский, Э. Б. Страхов, А. М. Волошинова и др. Вода в атомной энергетике. -Киев: Наукова думка, 1983. — 256 с.

11. Д. П. Коростелев. Водный режим и обработка радиоактивных вод на АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 240 с.

12. Д. П. Коростслев. Обработка радиоактивных вод и газов на АЭС. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 152 с.

13. М. Иванов. Флотационная очистка сточных вод // Акватерм. 2007. - №1. - С. 22-23.

14. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). СП 2.6.1. 758-99. М.: Минздрав России. - 1999.- 116 с.

15. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99). СП 2.6.1.799-99. М.: Минздрав России, 2000. - с.

16. Сбор, переработка, хранение и кондиционирование жидких радиоактивных отходов. Требования безопасности. НП-019-2000. М. - 2000. - 16 с.

17. Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами (СПОРО-2002). СП 2.6.6.1168-02.-М.-2002.

18. Технические требования на прием и переработку жидких отходов низкого уровня радиоактивности, осуществляемую Московской станцией переработки ЖРО ГП ВНИИНМ им. академика А. А. Бочвара. М. - 2001.

19. Ф. В. Раузен, Н. Ф. Кулешов, Н. П. Трушков и др. Применение ионного обмена и электродиализа для очистки жидких радиоактивных отходов // Атомная энергия. 1978. Т. 44. - С. 49-54.

20. В. И. Демкин, К. М. Ефимов, А. А. Свитцов. Мембранные процессы переработки жидких радиоактивных отходов // Барьер безопасности. 2004. - № 3-4. - С. 49-55.

21. В. Р. Корб, Е. М. Тимофеев, Д. В. Адамович. Переработка жидких радиоактивных отходов, образующихся в результате ремонта и утилизации атомных подводных лодок // Экология и промышленность России. 2003. - Август. - С. 5-7.

22. А. А. Свитцов. Применение мембранных процессов в технологии переработки жидких радиоактивных отходов // Экология промышленного производства. — 2002. — С. 32-38.

23. Ю. В. Карлин, В. А. Ильин, Н. Г. Белянина. Очистка и рекуперация вод спецпрачечной , баромембранными методами / Тезисы докладов на Четвертой Российской конференциипо радиохимии "Радиохимия — 2003".

24. В. А. Кичик, Н. Ф. Кулешов, А. А. Свитцов. Ультрафильтрация метод переработки жидких радиоактивных отходов. Обзор. - М.: ЦНИИатоминформ. — 1988. — 42 с.

25. В. А. Кичик, M. Н. Маслова, А. А. Свитцов. Метод комплексной переработки жидких отходов спецпрачечных АЭС ультрафильтрацией // Атомная энергия. 1987. — Т. 63. -С. 181-184.

26. Green G., Belford G., Fouling of Ultrafiltration Membranes, Latéral Migration and The Particle Trajectory Model, Ibid., p. 129-147.

27. С. Громов, A. Пантелеев, A. Сидоров. Современные технологии водоподготовки в промышленности и энергетике //Акватерм. 2007. - №1. - С. 14-15.

28. С. Хаханов. Ультрафильтрация // Акватерм. 2007. - №1. - С. 16-17.

29. А. К. Андрианов, В. В. Кривобоков, А. В. Лавров и др. Способ переработки жидких радиоактивных отходов // Экологические системы и приборы. 2002. - №6. - С. 56-58.

30. Б. В. Мартынов и др. Оптимизация технологии и опытно-промышленная переработка ЖРО тихоокеанского флота // Атомная энергия. 1999. - Т. 86. - №1. - С. 27-31.

31. Ю. В. Карлин и др. Разработка комплекса очистки поверхностного стока / Труды МосНПО «Радон». 1999. - №4. - С. 51-54.

32. Ю. В. Карлин, В. Н. Кропотов. Исследование коагуляционного метода очистки поверхностного стока / Труды МосНПО «Радон». 1999. - №5. - С. 38-42.

33. Г. Рудакова, Н. Самсонова. Некоторые аспекты и практика применения комплексонов // Акватерм. 2007. - №1. - С. 20-21.

34. Ф. Гельферих. Иониты. Основы ионного обмена. М.: Изд. иностранной литературы, 1962.-490 с.

35. Б.Е.Рябчиков, Е.И.Захаров. Ионообменное оборудование для водоочистки и водоподготовки. М.: Цниицветметинформации, 1984. - 54 с.

36. Б. Е. Рябчиков, Е. И. Захаров. Ионообменные установки для водоочистки и водоподготовки. М.: Цниицветметинформации, 1985. - 65 с.

37. Е.И.Захаров, Б.Е.Рябчиков, В.С.Дьяков. Ионообменное оборудование атомной промышленности. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 248 с.

38. Ионный обмен. Под ред. М. М. Сенявина. М.: Наука, 1981. - 271 с.

39. Ю. А. Кокотов. Иониты и ионный обмен. Л.: Химия, 1980. - 151 с.

40. Л. Б. Зубакова, А. С. Тевлина, А. Б. Даванков. Синтетические ионообменные материалы. М.: Химия, 1978. - 183 с.

41. В. Д. Гребенюк, А.А.Мазо. Обессоливание воды ионитами. М.: Химия, 1980. - 256 с.

42. А.Аширов. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. Л.: Химия, 1983. -295 с.

43. И. Н. Липунов, В. А. Вакуленко, 3. Д. Амелина и др. Определение срока эксплуатации катионита КБ-51 в агрессивных средах // Журнал прикладной химии. 1973. - Т. 96. -№6. - С. 1276-1279.

44. Б. Е. Рябчиков, С. Ю. Ларионов, А. В. Сибирев и др. Способ очистки жидких радиоактивных отходов / Пат. РФ № 2003121294 от 14.07.2003.

45. В. В. Милютин, В. М. Гелис, Н. Б. Леонов. Исследование кинетики сорбции сорбентами различных классов // Радиохимия. -1998. Т. 40. - Вып. 5. - С. 418-420.

46. В. В. Мишотин, В. М. Гелис, Р. А. Пензин. Сорбционно-селективные характеристики неорганических сорбентов и ионообменных смол по отношению к цезию и стронцию // Радиохимия. 1993. - № 3. - С. 76-82.

47. А. В. Башарин, А. А. Вишневская, М. А. Другаченок и др. Сорбционное выделение Сэ137 и Бг90 карбонатсодержащим природным минералом трепелом // Радиохимия. -2003. Т. 45. - № 3. - С. 262-264.

48. А. В. Воронков, Н. Д. Бетенеков, С. В. Пранчук. Сорбция цезия и стронция из слабоактивных пресных вод // Радиохимия. 1995. - Т. 37. - Вып. 2. - С. 182-186.

49. В. Н. Лебедев, Н. А. Мельник, А. В. Руденко. Сорбция цезия на фосфатах титана и циркония // Радиохимия. 2003. - Т. 45. - № 2. - С. 137-139.

50. Л. М. Шарыгин, А. Ю. Муромский. Очистка воды бассейнов выдержки отработанного топлива с помощью радиационно стойких неорганических сорбентов // Атомная энергия. 2001. - Т. 91. - Вып. 2. - С. 126-130.

51. Л. М. Шарыгин, А. Ю. Муромский. Новый неорганический сорбент для ионселективной очистки жидких радиоактивных отходов // Атомная энергия. 2000. -Т. 89.-Вып. 2.-С. 146-150.

52. Jl. М. Шарыгин, В. Е. Моисеев, А. Ю. Муромский и др. Неорганический сферогранулированный композиционный сорбент на основе гидроксида циркония и способ его получения / Пат. РФ № 2113024 от 20.02.1996.

53. В. Ю. Глущенко, В. А. Аврааменко, В. В. Железнов и др. Селективная очистка вод МСП от ионов стронция "МСП 98" / Отчет НИР. Владивосток, 1998.

54. В. А. Аврааменко, В. Ю. Глущенко, В. В. Железнов и др. Способ и устройство для очистки растворов от радионуклидов стронция и цезия / Пат. РФ № 2118856 от 06.05.1997.

55. В. А. Аврааменко, Е. В. Каплун, Т. А. Сокольницкая и др. Способ извлечения радионуклида стронция из водных растворов (варианты) / Пат. РФ № 2185671 от 10.01.2001.

56. Р. А Пензин, Е. А. Беляков, А. А. Шведов и др. Способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов / Пат. РФ № 2118945 от 12.03.1998.

57. Ю. П. Корчагин. Исследование и применение селективных неорганических сорбентов для совершенствования систем переработки жидких радиоактивных отходов АЭС / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1999.

58. Ю. П. Корчагин, С. Б. Хубецов, JI. П. Хамьянов и др. Способ очистки от радионуклидов цезия водных радиоактивных технологических сред атомных производств / Пат. РФ № 2113025 от 08.10.1998.

59. А. Е. Савкин. Переработка кубовых остатков АЭС с использованием селективных сорбентов / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М„ 1999.

60. В. В. Милютин, В. М. Гелис, Р. А. Пензин и др. Способ сорбционной очистки раствора от радионуклидов / Пат. РФ № 2088985 от 22.06.1993.

61. В. В. Милютин, В. М. Гелис, Е. Г. Дзекун и др. Разработка сорбционной технологии извлечения цезия 137 из растворов от переработки облученного ядерного топлива // Радиохимия. - 1995. - Т. 37. - Вып. 1,- С. 92-94.

62. А. С. Панасюгин, Н. Б. Голикова, О. В. Струкова. Использование селективных сорбентов для концентрирования радиоактивного цезия // Радиохимия. 2003. - Т. 45. -№3,-С. 265-267.

63. Ф. В. Раузен, Н. П. Трушков. Изучение сорбции катионов стронция и кальция на катионите КУ 2 // Атомная энергия. - 1970. - Т. 29. - Вып. 2. - С. 103-106.

64. Г. С. Либинсон. Физико-химические свойства карбоксильных катионитов. М.: Наука, 1969.-112 с.

65. Н. В. Макарова, Т. Е. Митченко. Сравнительная экономическая оценка схем катионирования при подготовке воды на ТЭС и АЭС / Энергетика и электрификация. -2000.-№11.-С. 22-26.

66. А. Н. Несмеянов. Радиохимия. М.: Химия, 1972. - 591с.

67. В. М. Вдовенко. Современная радиохимия. М.: Атомиздат, 1969. -535 с.

68. Я. Н. Зильберман. Основы химической технологии искусственных радиоактивных элементов. М.: Госатомиздат, 1961. - 332с.

69. Л. К. Пономарева, В. Л. Золотавин. Десорбция радиостронция и радиоцезия с взвешенных частиц вод открытых водоемов // Радиохимия. 1959. - Т.1. - Вып. 5. - С. 619-621.

70. В. П. Шведов, М. Ф. Якушев, Р. М. Вехвиляйнен и др. Состояние Сб137 и Б г90 в сбросных растворах в присутствии синтетических детергентов и мыл // Радиохимия. -1970. Т. 12. - Вып. 5. - С. - 784.

71. И. С. Балаев, Н. С. Демина. Способ очистки воды от растворенных и нерастворенных примесей / Пат. РФ № 2206520 от 03.04.2002.

72. Б. М. Ларин, Е. Н. Бушуев, М. Ю. Опарин и др. Анализ существующих технологий водоподготовки на тепловых электростанциях // Энергосбережение и водоподготовка. — 2002.-№2.- С. 11-18.

73. И. А. Малахов, Г. И. Малахов. Экономичные малоотходные технологии подготовки воды на ТЭС и в котельных / Энергосбережение и водоподготовка. 2003. - №1. - С. 24-25.

74. Извлечение карбонатов и нитратов из питьевых вод ионным обменом. Am brus P. Decarbónation et denitration des eaux potables par échangé d'ions // Eau. Ind., Nuisanses. — 1989.-№127.-s. 56-58.

75. M. Howden. Radioactive effluent treatment plant- Sellafield reprocessing factory // Proc. Instn. Mech. Enrgs. 1987. - vol. 201. - № A 1. - s. 1-16.

76. Э. Г. Амосова, П. И. Долгополов, С. П. Журавлев и др. Применение слабокислотных катионитов в технологии подготовки воды // Сантехника. 2003. - №6.

77. Э. Г. Амосова, П. И. Долгополов. Применение карбоксильных катионитов и органопоглощающих анионитов в технологии подготовки воды в котельных // Энергосбережение и водоподготовка. — 2003. №1. - С. 25-28.

78. Ю. В. Моисейцев, В. В. Шишенко. Сокращение водопотребления и водоотведения на ТЭС // Теплоэнергетика. 2001. - №10. - С. 71-75.

79. Ю. В. Моисейцев. Сокращение водопотребления и водоотведения в системах водоподготовки и переработки сточных вод на ТЭС / Автореферат диссертации на соискание ученой степени к. т. н. М., 2001.

80. В. В. Шищенко, А. С. Седлов, С. В. Сидорова и др. Способ обработки воды // Пат. РФ №2195432 от 26.10.2000.

81. А. М. Прохорова, Т. В. Алексеева. О перспективах применения отечественных карбоксильных катионитов при ступенчато-противоточном катионировании воды // Теплоэнергетика. 1976. - №9. - С. 83-85.

82. В. В. Шишенко, Д. Р. Хазиахметова. Малоотходная технология умягчения и обессоливания регенерационных сточных вод ионообменных установок // Энергосбережение и водоподготовка. 2003. - №4. - С. 40-41.

83. И. А. Легченко, А. В. Перлов. Определение полной обменной емкости катионита КБ-4 / Изв. вузов, энерг. 1989. - №3. - С. 101-102.

84. И. А. Легченко, А. В. Перлов. Механизм и кинетика умягчения воды катионитом КБ-4 в щелочной среде // Журнал прикладной химии. 1987. - 60. - №9. - С. 2129-2132.

85. В. М. Зорин, С. И. Стоянова. Исследование физико-механических свойств карбоксильного катионита при повышенных температурах // Теплоэнергетика. 1978. -№2. - С. 76-77.

86. Б. В. Мартынов, В. В. Туголуков. Совершенствование технологического процесса глубокой очистки жидких отходов низкого уровня активности // Атомная энергия. -1997. Т. 83. - Вып. 5. - С. 386-388.

87. А. И. Волжанский, В.А.Константинов. Регенерация ионитов Л.: Химия, 1990. - 240 с.

88. А. В. Мамченко, Т. И. Якимова, Г. В. Климова. Условия регенерации карбоксильных акриловых катионитов стехиометрическим количеством серной кислоты // Химия и технология воды. 2000. - Т. 22. - №6. - С. 570-581.

89. И. А. Легченко, А. В. Перлов. Особенности регенерации катионита КБ-4 // Химия и технология воды. 1987. - Т. 9. - №3. - С. 283-284.

90. А. В. Мамченко, Т. И. Якимова, Г. В. Климова. Динамика регенерации карбоксильных акриловых катионитов серной кислотой // Химия и технология воды. — 2001. Т. 23. -№3. - С. 257-270.

91. Б. Е. Рябчиков. Научные и технические основы создания пульсационных аппаратов и установок непрерывного ионного обмена для очистки жидких отходов / Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М. — 1991. — 340 с.

92. Б.Е.Рябчиков и др. Очистка ЖРО непрерывным ионным обменом // Атомная энергия. -1975. Т. 38. - №4. - С. 222-225.

93. Юб.Б.Е.Рябчиков и др. Очистка РЗВ смешанным слоем ионитов в установке непрерывного действия // Атомная энергия. 1983. - Т. 55. - №6. - С. 373-376.

94. Б. Е. Рябчиков, Е. И. Захаров. Высокоэффективные ионообменные установки для очистки ЖРО / Тезисы докладов первой Российской конференции по радиохимии (Дубна, май 1994). М. - 1994. - 117с.

95. И. С. Балаев, Б. К. Кусманов, Н. Т. Бондарев. Водоподготовка: новая противоточная технология // Акватерм. — 2001. Июль. — С. 46-47.

96. Я. Резник. Оптимизация ионообменной технологии: фильтрование с противоточной регенерацией // Акватерм. 2003.- № 4. - С. 42-44.

97. А. А. Пантелеев, С. А. Углов, С. JI. Громов и др. Способ регенерации ионитов / Пат. РФ № 2241542 от 05.09.2003.

98. Б. Брингс. Технологические схемы ионообменной очистки воды // Экология производства. 2004. - №4. - С. 55-61.

99. S. D. Strauss. Consider upflow regeneration as demineralization alternative // Power. — 1995. №7. - P. 43-44.

100. G. Siegers, F. Martinola. Новая технология ионного обмена / Bayer AG Leverkusen. Материалы симпозиума по ионообменникам "Леватит" (Москва, 16-17 августа 1983г.). -1983.- 44 с.

101. А. Бородин. Технологии противоточной регенерации: опыт внедрения // Акватерм. -2007. -№1.-С. 18-19.

102. В. Friedrich, F. Martinola. The Multistep System, A Flexible Arrangement For Water Treatment with Ion Exchange Resins / Proceeding 46th International Water Conference (Pittsburgh, 4-7 November, 1985). 1985. - S. 66-75.

103. D. Strauss Sheldon, R. Kunin. Ion exchange. Key to ultrapure water for high-pressure fossil and nuclear steam generation // Power. — 1980. Vol. 124. - №9. - S. 1-16.

104. Материалы семинара фирмы "Rohm and Haas". 2001. - 209 c.

105. Ионообменные смолы и технологии Rohm and Haas. Повышение технических и экономических показателей работы водоподготовительных установок / Материалы семинаров фирмы "Rohm and Haas". 2001. - 179 с.

106. Система с обратной промывкой уплотненного слоя. Амберпак / Проспект фирмы "Rohm and Haas". INF 9303 R. - Dec. 1994. - 28 s.

107. Puropack. Packed bed technology / Purolite engineering manual. PSB/101/5.96. - 1999. -188 s.

108. Технология UP.CO.RE. Противоточная регенерация ионообменных смол / Проспект фирмы " Dow Chemical". СН 171-280-R-300. - 12 с.

109. Е. W. Jackson, J. Н. Smith. Make-up treatment counter current regeneration // Effluent and water treatment journal. - 1978, - January. - S. 21-24.

110. B. Causse. Demineralization des eaux d'appoint de chaudieres: les procedes de regenerstion a contrecourant // I/eau, L'industrie, Les nuisances. 1985. - №89. - S. 37-40.

111. D. Strauss Sheldon. Water treatment for high-pressure steam systems // Power. 1985. — Vol. 129. - №6.-S. 1-16.

112. Б. M. Ларин, E. H. Бушуев. Технологическое и экологическое совершенствование водоподготовительных установок на ТЭС // Теплоэнергетика. 2001. - № 8. - С. 23-27.

113. И. И. Боровкова. Современные технические решения при проектировании водоподготовительных установок ТЭС // Энергосбережение и водоподготовка. 2002. -№ 2. - С. 3-8.

114. Э. Г. Амосова, П. И. Долгополов, Р. И. Гутникова. Опыт применения технологии противоточного натрий-катионирования в промышленной котельной // Энергосбережение и водоподготовка. 2003. - №2. - С. 48-50.

115. Э. Г. Амосова, П. И. Долгополов, Р. Ю. Рудаков и др. Ионообменный фильтр / Пат. РФ №2205691 от 15.07.2002.

116. С. М. Карпачева, А. С. Поляков, Е. И. Захаров и др. Разработка и экспериментальная проверка метода расчета характеристик псевдоожиженного слоя полидисперсных частиц / Отчет № 2509. Москва. - 1980.

117. А.А.Громогласов, А.С.Копылов, А.П.Пильщиков, Водоподготовка: Процессы и аппараты, М., Энергоатомиздат, 1990, 272 с.

118. С. П. Высоцкий. Определение оптимальной скорости фильтрования воды на обессоливающих установках // Теплоэнергетика. 1975. - №8. - С. 24-25.

119. М. М. Сенявин, Н. К. Галкина, И. В. Комарова. Расчет и оптимизация режимов работы катионообменных фильтров // Теплоэнергетика. 1980. - №6. - С. 2-5.

120. А. В. Перлов, И. А. Легченко. Метод технологического расчета ионитового фильтра // Химия и технология воды. 1990. - Т. 12. - №4. - С. 368-369.

121. A. С. Поляков, Б. В. Мартынов, В. В. Туголуков и др. Проблемы совершенствования технологических приемов и схем переработки жидких отходов низкой и средней удельной активности // Атомная энергия. — 1989. Т. 67. - Вып. 1. - С. 16-22.

122. Б. Е. Рябчиков, В. В. Туголуков, С. Ю. Ларионов и др. Разработка и внедрение технологических решений по реконструкции Московской станции переработки жидких РАО / ВНИИНМ, Отчет о научно исследовательской работе № 8924 от 15.07.98.

123. Регенерация слабокислотного катионита марки С-105 2М азотной кислотой с 10% от теоретического расхода (цикл 5).

124. Концентрация солей жесткости в регенерате -«-Остаточная концентрация НЫОЗ в регенерате .

125. Рис. 3. Регенерация слабокислотного катионита марки С-i 05 2М азотной кислотой с избытком 5% от теоретического расхода (цикл 11).0,30,251.0,21. В п ¿. s0,156 Л й0,0550i— (