Использование цеолитов в защите окружающей среды

Уникальные адсорбционные и катионообменные свойства природных цеолитов делают их просто незаменимымидля защиты окружающей среды.

Природные цеолиты обеспечивают:

- Дезактивацию зараженных радионуклидами почв.

Именно природные цеолиты были использованы, для обеззараживания почв и воды на территориях, пострадавших после аварии на Чернобыльской АЭС.

- Очистку питьевых и доочистку сточных вод. Цеолиты не просто отвечают всем требованиям, предъявляемым к фильтрующим материалам, более того они, по ряду показателей (удельная поверхность, прочность) имеют несомненные преимущества перед традиционными фильтрующими материалами (кварцевый песок).

Преимущества использования цеолитов в фильтровальных сооружениях:

1. Улучшение технологических параметров фильтрования. Скорость фильтрования при использовании цеолитов составляет 7-9 м/час (для кварца - 5-7м/час). При этом фильтроцикл увеличивается на 4-16 часов. Расход воды на промывку фильтрующего слоя уменьшается на 10-30%. Меньше темп падения скорости фильтрования.

2. Улучшение физико-химических показателей очищенной воды. Мутность воды после цеолитовых фильтров ниже, чем после песчаных на 0.1-І.О мг/дм, а цветность - на 1-8 град. При использовании природных цеолитов остаточное содержание алюминия в обработанной воде ниже, чем после кварцевых фильтров, на 0.1-0.8 мг/дм

3. Обеспечение защиты от радионуклидов и солей тяжелых металлов. Природные цеолиты, являясь натуральными катионообменниками обладают способностью селективно задерживать катионытяжелых металлов (медь, цинк, свинец, кобальт, никель и т.д.), радиоактивные вещества (стронций, цезий, уран и т.д.), биогенные вещества (ионы аммония и калия).

4. Высокую сорбционную способность цеолита к водорослям и микроорганизмам. Избыточная концентрация аммиака в воде представляет серьезную опасность для обитателей водоемов и вызывает стремительное размножение водорослей. При биологических загрязнениях эффективность очистки при помощи цеолитов на 30-80% больше, чем при помощи кварца

Все данные подтверждены исследованиями, проведенными институтом коллоидной химии и химии воды НАН Украины и Министерством здравоохранения Украины.

Черновицкий государственный университет им. Ю Федьковича, производственно-коммерческая фирма “Творчість” совместно с Ровенским научно-производственным экологическим предприятием «АКВА-У» разработали технологию и блочные фильтровальные установки мощностью до 1000 м³ в сутки для очистки питьевой воды и сточных вод с использованием мелкозернистого клиноптилолитового туфа в качестве фильтрующего материала.

Природные цеолиты широко применяются для дезактивационных работ. Это обусловлено их значительным катионным обменом, причем их отличительной особенностью является высокая избирательность по отношению к ионам больших размеров (Rb⁺, Cs⁺, Sг⁺⁺). Так, константы обмена ионовNa⁺ цеолитов подгруппы клиноптилолита на ионы Rb⁺, Cs⁺, Sг⁺⁺ находятся в пределах 30-63 мг-экв/г.

Причиной высокой избирательности цеолитов по отношению к одновалентным ионам больших размеров (Rb⁺, Cs⁺) является локализация последних в восьмигранных кремнийкислородных пальцах, присущих структуре этих материалов. Кроме того, кристаллическая решетка цеолитов имеет поры размером 2,3х5,0, которые способны поглощать элементы с молекулами разных размеров и формы, например Cе и Sг. Все вышеописанное и позволило выбрать природные цеолиты в качестве одного из основных компонентов для дезактивационных ставов, которые были апробированы в 30-километровой зоне после аварии на ЧАЭС. С этой целью использовался цеолит пылевидной фракции, Сокирницкого месторождения Закарпатской обл.

Результаты исследований показали, что коэффициент дезактивации (КД) составляет:

· по неокрашенным черным металлам:

по γ - излучению от 5 до 8;

по γ - излучению от 6 до 8;

· по окрашенным черным металлам:

по γ - излучению от 5 до 8;

по γ - излучению от 6 до 7;

· по нержавеющей стали:

по γ - излучению от 30 до 80;

по γ - излучению от 25 до 35;

· по неокрашенному алюминию:

по γ - излучению от 8 до 13;

по γ - излучению от 9 до II.

Хорошие результаты получены при использовании природных цеолитов для дезактивации текстильных материалов, поверхности почвы в районе аварии на ЧАЭС.