Главная
страница
Доклады
Сведения об
авторах
Методи дезактивації промислового шламу
Третиник В. Ю., Виговська І. А., Яременко В. О., Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А. В. Думанського, Київ, Україна
За характером дії реагенти для оброблення мінеральних суспензій умовно можна розділити на дві групи:
— електроліти-пептизатори та коагулятори на основі неорганічних речовин (гідроксиди та солі натрію, хлориди, карбонати, силікати, фосфати та ін.), які утворюють подвійний електричний прошарок на поверхні мінеральних часток;
— поверхнево-активні речовини (ПАР) іоногенного і неіоногенного характеру, а також поліелектроліти і гідрофільні високомолекулярні сполуки.
Особливістю таких ПАР є здатність концентруватися на поверхні розділу фаз суспензій з утворенням адсорбційних прошарків, які можуть значно змінювати природу та властивості поверхні.
Схематично механізм дії ПАР та високомолекулярних сполук такий. За сприятливих умов їхні молекули взаємодіють з поверхнею мінералу через іонний зв'язок, витискаючи молекули води та нейтралізуючи поверхневі заряди, послаблюючи таким чином гідратацію частинок. Молекули ПАР проникають навіть у середину міжпакетного простору кристалів глинистого мінералу (наприклад, монтморилоніту), витісняючи катіони та воду. Отже молекули ПАР, обволікаючи частинки глинистого мінералу (глинистих порід, ґрунту), можуть не допустити молекули води до місць контакту і сприяють утворенню в ґрунтових капілярах менісків оберненої кривизни, що перешкоджають переміщенню капілярної та гравітаційної вологи.
В сучасній практиці захисту навколишнього середовища від забруднення промисловими відходами використовують композиції різноманітного складу та відповідні методи знешкодження. Заслуговує на увагу спосіб оброблення рідиноподібних відходів шляхом введення добавок мінеральних речовин при перемішуванні. Для підвищення ефективності методу відходи додатково обробляють адсорбентами (діатомітом, активованим вугіллям, оксидом алюмінію та ін.), а перед цим добавляють коагулянти (вапно, сульфат заліза або сульфат алюмінію). Як зв'язувальний матеріал використовують гіпс, рідке скло, цемент або карбамідну смолу. Одним із основних недоліків такого способу оброблення відходів є багатокомпонентний склад реагентів, що негативно впливає на стійкість одержуваної композиції до зовнішніх факторів, особливо до впливу знакозмінних температур.
Характерною особливістю способу утилізування мінеральних суспензій на водній основі є специфічність методики переведення складу в твердоподібний стан при оброблянні його карбамідною смолою та подвійним суперфосфатом як затверджувачем. Такий спосіб має обмежене використання, оскільки не забезпечує гарантованого знешкодження небезпечних компонентів промислових відходів.
Заслуговує також на увагу спосіб захисту морського середовища від забруднення токсичними складовими бурового шламу. За цим методом знешкодження проводять шляхом капсулювання водним розчином співполімеру малеїнового ангідриду зі стиролом та наступним перемішуванням з 5,0–10,0%-м розчином хлористого кальцію для переведення композиції в твердоподібний стан. Цей спосіб має суттєві обмеження, оскільки передбачає використання відносно великих об’ємів води.
Незважаючи на недоліки, запропоновані композиції можна використовувати в практичних цілях. Зовсім іншу картину маємо при вирішенні питання дезактивації шламів, які містять у своєму складі домішки радіоактивних речовин. При дії іонізуючого випромінювання в полімерах з’являються проміжні продукти (вільні радикали, іони, збуджені молекули) зі значною реакційною здатністю.
Радіаційна стійкість полімерів, ПАР залежить насамперед від їх хімічної будови. Полімери, які мають у своєму складі подвійні або спряжені подвійні зв’язки, ароматичні цикли, більш стійкі до дії іонізуючого випромінювання, ніж полімери з насиченими зв’язками.
Для збереження наявних фізико-хімічних властивостей і технічної працездатності полімерів виникає необхідність їх радіаційного захисту. Добавки деяких речовин в їх структуру підвищують стійкість полімерів до радіаційного впливу. Найбільш ефективні в цьому плані ароматичні сполуки. Зовнішній захист (протекторний) позначається більш на захисті полімеру від деструкції, ніж від зшивки. У значній мірі вибір добавок залежить від природи полімеру. В загальному випадку можуть бути використані ароматичні аміни, хінони, поліфеноли, а також деякі природні алюмосилікати та інші мінерали.
Для підвищення ефективності процесу дезактивації промислового шламу, запобігання попаданню радіоактивних компонентів у навколишнє середовище та зменшення інтенсивності радіоактивного випромінювання (через екранування) автори розробили склад композиції, який включає полімерну сполуку, розчинник та наповнювач. Як полімерний зв'язувальний матеріал композиція містить модифікований належним чином поліакрилонітрил (ПАН) та співполімер стиролу с малеїновим ангідридом (стиромаль). Екрануючими наповнювачами можуть бути графіт чи оксид свинцю.
Для здешевлення процесу дезактивації доцільно використовувати відходи синтезу ПАН або відходи трикотажних виробів при наявності в них не менше 86–90 % основної речовини (ПАН). Особливістю запропонованої композиції є використання розчину модифікованого ПАН, що сприяє плівкоутворенню на межі розподілу фаз. На основі лабораторного аналізу встановлено, що при перемішуванні полімерної композиції зі шламом вологістю 35–50,0 % формується полімерна плівка, яка ізолює структуроутворюючі частки шламу в результаті їх капсулювання, тим самим перешкоджаючи міграції радіоактивних компонентів промислових стічних вод у навколишнє середовище. Стійкість модифікованої полімерної частини композиції (ПАН) до радіаційного впливу забезпечують добавки стиромалю. Добавки оксиду свинцю та графіту виконують роль додаткового протекторного захисту за рахунок екранування радіації. Оброблення промислового шламу з вологістю 35,0–50,0% проводили при співвідношенні шлам : композиція від 1 : 0,25 до 1 : 0,5.
Склад розробленої композиції та запропонована методика її одержання дозволяють значно підвищити ефективність дезактивації промислового шламу і попередити попадання радіоактивних компонентів у навколишнє середовище, а також зменшити інтенсивність радіоактивного випромінювання і підвищити стійкість оброблених зразків у розчинах солей різної хімічної природи.
Tretinik V. Yu., Vigovska I. A., Yaremenko V. A., A. V. Dumanskiy Institute of Colloid and Water Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
The methods that can significantly improve the efficiency of industrial sludge deactivation are developed.
Выговская Ирина Анатольевна, науч. сотр., Институт коллоидной химии и химии воды им. А. В. Думанского НАН Украины, б-р Акад. Вернадского, 42, Киев-142, 03680, Украина. E-mail