Очистка природного цеолита от естественных долгоживущих радионуклидов 238U, 226Ra, 323Th, 40K, 235U

Размещено на http://www.allbest.ru/

Очистка природного цеолита от естественных долгоживущих радионуклидов 238U, 226Ra, 323Th, 40K, 235U

Тодор Михалев, аспирант, заведующий лабораторией экологии университета «Профессор доктор Асен Златаров», г. Бургас, Болгария.

Одними из самых опасных для здоровья человека являются излучения, вызванные полураспадом радиоактивных изотопов. В биосфере Земли содержится около 60 природных радионуклидов, половина которых - продукты распада урана и тория [1]. У различных радиоактивных изотоповразличный период полураспада в очень широком диапазоне: для 238U он составляет 4,5.109 лет, для 226Ra - 1,590 лет [2]. Только 0,7% урановых ядер принадлежат изотопу 235U, остальное - 238U [3]. Некоторые из них обладают интенсивностью, вредной для здоровья человека, другая часть может быть удалена путем десорбции различных химических веществ. Природные цеолиты - это инертные ископаемые материалы, которые в процессе формирования загрязняются радиоактивными элементами. Удаление радиоактивных изотопов из природных цеолитов является значительным прогрессом в использовании природных цеолитов в медицинской практике.

Эксперимент. В ходе эксперимента был использован болгарский природный цеолит (клиноптилолит) из месторождения вс. Бели Пласт в северо-восточных Родопах. Химический состав в % по массе следующий: SiO2 - 66,6%, Al2O3 - 11,41%, Fe2O3 - 0,8%, MgO - 0,06%, СаО - 2,8%, Na2O- 0,22%, K2O - 2,9%. Содержание клиноптилолита доходит до 90%. Соответственно, для целей эксперимента, цеолит претерпел следующую обработку: измельчение в дробилке модели «Retsch», просеян через вибрационное сито модели «Retsch». Был сделан гранулометрический анализ (таблица 1) лазерным гранулометром модели «Analysette 22, Compact», FRITSCH - GmbH. Подготовленный таким образом цеолит был использован в ходе эксперимента.

При проведении эксперимента с исходным природным цеолитом был сделан гамма-спектрометрический анализ естественных долгоживущих радионуклидов в [Bq.kg-1]., гамма-спектрометром «SELENA», результаты которого показаны в таблице 2.

Затем были выполнены две стадии промывки 5% раствором NaCl. Стадии промывки включают следующие этапы: смешивание 1000 мл 5% раствора NaCl с предварительно взвешенными на технических весах 500 мг природного цеолита в анализной бутылке емкостью 2.1. После их смешивания и размешивания для осуществления реакции следует последующее промывание дейонизированной водой. После каждого цикла цеолит высушивается на 105?C в сушильной камере модели «J.P.SELECTA,s.a». После промывки вышеописанным способом измеряется специфическая активность естественных долгоживущих радионуклидов 238U, 226Ra, 323Th, 40K, 235U.

Таблица 1

Гранулометрический анализ природного цеолита

Таблица 2

Специфическая активность естественных долгоживущих радионуклидов химически необработанного природного цеолита в [Bq.kg-1]

Результаты и обсуждение. В таблице 2 представлены результаты специфической активности долгоживущих радионуклидов необработанного природного цеолита. Чтобы сделать сравнительную оценку радиоактивного излучения, было сделано измерение почвенной пробы, взятой в г. Бургасе, результаты измерения представлены в таблице 3. Данные показывают, что радионуклиды в природном цеолите, в отличие от почвы, имеют:238U- 4,7, 226Ra - 5,8, 323Th - 4,3, 40K - 1,1, 235U- 8,1 раз более высокие величины, чем те, которые измерены в почве из г. Бургаса.

В таблице 4 показаны величины долгоживущих радионуклидов после двукратной промывки 5% раствором NaCl. Данные показывают, что степень очистки отдельных долгоживущих радионуклидов следующая: 238U- 24,7%, 226Ra - 24,5 %,323Th - 8,49 %,40K - 2,87%, 235U - 20,9 %. Исходя из полученных данных, можно сделать рассуждения о степени очистки природного цеолита. При полученных таким образом результатах степень очистки недостаточна, несмотря на то, что для 238U, 226Ra, 235U она значительна. Вероятная причина - их выпадение в осадок в виде хлоридов. В несколько меньшей степени выпадают в осадок в виде хлоридов и 323Th, 40K. И здесь можно задаться вопросом, почему 238U, 226Ra,235U осаждаются больше, а 323Th, 40K - меньше, с учетом факта, что все радионуклиды показывают, что осаждаются с NaCl. В структуре природного цеолита естественные радионуклиды являются адсорбированными примесями в каналах цеолита. Одна из причин - энергия положительного заряда радионуклидов в природном цеолите. При цеолите наблюдается наличие некомпенсированного отрицательного заряда в алюмокислородном тетраэдре. Благодарение несовпадению валентности и координационного числа алюмиевого тетраэдра [AlO4]5- в цеолите, имеется единичный отрицательный заряд и в целом он представляет собой большой комплексный анион. Существенно то, что заряд этого комплекса сфокусирован по его периферии, а расфокусирован по его внутренним связям Al - O. Энергия, с которой привлекаются природный цеолит и радионуклиды, разная. Это обуславливает разную степень десорбции естественных долгоживущих радионуклидов.

Таблица 3

Специфическая активность естественных долгоживущих радионуклидов в почве из г. Бургаса в [Bq.kg-1]

Таблица 4

Специфическая активность естественных долгоживущих радионуклидов в обработанном 5 % раствором NaClприродномцеолите в [Bq.kg-1].

Выводы

очистка природный цеолит радионуклид

1. Был проведен эксперимент с 5% NaCl для очистки природного цеолита от естественных радионуклидов.

2. Степень очистки отдельных долгоживущих радионуклидов следующая: 238U - 24,7%, 226Ra - 24,5 %, 323Th - 8,49 %, 40K - 2,87%, 235U - 20,9 %.

3. Энергия, с которой привлекаются природный цеолит и радионуклиды, разная. Это обуславливает разную степень десорбции естественных долгоживущих радионуклидов.

Литература

1. Попиц Р.К., Пенчев В.Д., Живот в радиация (Жизнь в радиации), София - 1989 г.

2. Близнаков Г.М., Митов И.Г., Въведение в химичните проблеми на околната среда и в екологичното право, стандартизация и мониторинг (Введение в химические проблемы окружающей среды и в экологическое право, стандартизацию и мониторинг) - С., 2001 г.

3. Симеонова П., Ловчинов В., Увод във физиката на околната среда (Введение в физику окружающей среды) - C., 2008.

Размещено на Allbest.ru