TREATMENT OF RADIOACTIVE WASTE SOLUTIONS CONTAINING CESIUM AND STRONTIUM BY CHEMICALLY MODIFIED ACTIVATED CARBON *
EZZ EL-DIN, M.R.
National Centre
for Nuclear Safety and Radiation Control,
Atomic Energy Authority, Cairo, Egypt.
Key words:Radioactive waste, Cesium, Strontium, Modified activated carbon.
معالجة محاليل النفايات المشعة المحتوية على عناصر السيزيوم والاسترانشيوم باستخدام الكربون المنشط كيميائياً
محمد رضا عز الدين
خلاصـــة
يهدف هذا البحث إلى دراسة تحسين الخواص الكيميائية لسطح الكربون المنشط والمحضر بمعالجة نوى الخوخ بطرق مختلفة كمادة طبيعية بهدف استخدامه فى إزالة عنصرى السيزيوم والاسترانشيوم من محاليل النفايات المشعة. فى هذا الإطار، تم دراسة خمس عينات؛ العينتان الأولى والثانية كربون منشط كيميائياً تم تحضيرهما بعد معالجة نوى الخوخ بإضافة كلوريد الزنك بنسب وزنية مختلفة ثم حرقهما عند 500 درجة مئوية والعينتان الثالثة والرابعة كربون منشط كيميائياً تم تحضيرهما بعد معالجة نوى الخوخ بإضافة هيدروكسيد البوتاسيوم بنسب وزنية مختلفة وحرقهما عند 500 درجة مئوية، أما العينة الخامسة فتم تحضيرها بحرق نوى الخوخ عند درجة حرارة 500 درجة مئوية فقط. تم تعيين بعض الخواص الكيميائية والفيزيائية لهذه العينات. تم دراسة العوامل المختلفة المؤثرة على إمتزاز هذه العناصر والتى شملت دراسة تأثير زمن تلامس المواد محل الدراسة مع محاليل كل من ايونات السيزيوم والاسترانشيوم وكذالك دراسة تأثير تغير تركيز ايونات السيزيوم والاسترانشيوم على عملية الإمتزاز.
أوضحت النتائج أن إمتزاز أيونات السيزيوم و الاسترانشيوم يصل إلى حالة الاتزان الكيميائى بعد 90 دقيقة و100 دقيقة، على التوالى، وأن الكمية الممتزة من الايونات المختارة لكل جرام من المادة المازة تزداد بزيادة تركيز الايون وأنها متمشية مع علاقة "لانجومير" وأن نوى الخوخ المنشط باستخدام كلوريد الزنك له كفاءة عالية لامتزاز عناصر السيزيوم و الاسترانشيوم حيث أن نسبة الامتزاز تصل إلى 85 % و98% على الترتيب بينما نوى الخوخ المنشط باستخدام هيدروكسيد البوتاسيوم له كفاءة أقل لامتزاز ايونات السيزيوم والاسترانشيوم حيث أن نسبة الامتزاز تصل إلى 69% و60% على الترتيب وأن نسبة الامتزاز للكربون المنشط بالمعالجة الحرارية تصل الى18% و25% لايونات السيزيوم و الاسترانشيوم على التوالى. هذا وقد تم مناقشة النتائج فى ضوء العوامل المختلفة المؤثرة على عملية الامتزاز. ومن هذه النتائج يتضح أن الكربون المنشط كيميائياً والمحضر من نوى الخوخ له سعة امتصاصية أكبر من الكربون المنشط باستخدام الحرارة فقط، لذا فإننا نوصى باستخدام نوى الخوخ المنشط كيميائياً فى إزالة ايونات السيزيوم و الاسترانشيوم من محاليل النفايات المشعة قبل صرفها الى البيئة.
ABSTRACT
The aim of this study is to develop activated carbon prepared from peach stone shell as an adsorbent for Cs+ and Sr2+ ions from their aqueous waste solutions. In this respect, five samples of peach stone shell were investigated. The first four samples were prepared by immersing the samples in different concentrations of either ZnCl2 or KOH, individually, prior to heat treatment at 500oC. The fifth sample was prepared only by thermal treatment at 500oC. The physical and chemical characteristics of the prepared samples were carried out. A comparative study for the removal of Cs+ and Sr2+ ions from their aqueous waste solutions using the investigated samples have been carried out using batch experiments. The different parameters affecting adsorption process such as contact time and metal ion concentration were studied. The results obtained showed that the activated carbon prepared using ZnCl2 was more effective than the other investigated samples for adsorbing Cs+ and Sr2+ ions since the removal percentages reached 85% and 98% , respectively, while the activated carbon prepared using KOH was less effective for the removal of the same elements since the removal percentages reached 69% and 60%, respectively. In case of using physically activated carbon, the removal percentages reached 18% and 25% for Cs+ and Sr2+, respectively.
From the obtained data, it can be concluded that the activated carbon prepared using ZnCl2 can be used as a good adsorbent for the removal of the investigated elements that may present in radioactive waste solutions before their discharge to the environment.
