FIXED BED COLUMN STUDY FOR THE REMOVAL OF CESIUM, COBALT AND STRONTIUM FROM AQUEOUS SOLUTIONS USING SOME NATURAL MATERIALS *
EZZ EL-DIN, M.R.(1), ABDELLAH, W.M.(1) and EL-SHAHAT, M.F.(2)
(1)
National Centre for Nuclear Safety and Radiation Control, Atomic
Energy Authority and (2) Chemical Dept., Faculty of
Science, Ain Shams University, Cairo, Egypt.
Key words: Rice straw, Natural clay, Radionuclides, Decontamination.
دراسة لإزالة عناصر السيزيوم والكوبالت والاسترانشيوم من المحاليل السائلة
باستخدام عمود الفصل المحتوى على مواد طبيعية
محمد رضا عز الدين و وليد محمد عبد اللاه و محمد فتحى الشحات
خلاصـة
يهدف هذا البحث إلى دراسة استخدام بعض المواد الطبيعية رخيصة الثمن مثل البنتونيت وقش الأرز كمرشح لإزالة عناصر السيزيوم والكوبالت والاسترانشيوم من محاليل المخلفات السائلة المشعة والغير مشعة وكذلك تحديد أفضل الظروف لهذه المعالجة وقد استخدمت طريقة العمود فى هذه الدراسة وتم تصميم نموذج لهذا الغرض. تم تعيين معامل النفاذية لهذا المرشح وكذلك دراسة الخواص الكيميائية والفيزيائية لهذه المواد. فقد تم دراسة العوامل المختلفة المؤثرة على الامتصاص مثل كمية المادة الماصة والتركيز الابتدائى للعناصر ومعدل تدفق المحلول.
أوضحت النتائج التى تم الحصول عليها أن نسبة إزالة تلك العناصر تقل بزيادة معدل التدفق و تزيد بزيادة كمية المادة الماصة وزيادة التركيز. وتم حساب السعة الإمتصاصية ومعدل أداء عمود الفصل لكل من البنتونيت وقش الأرز. وبذلك يتضح انه يمكن استخدام طريقة العمود لإزالة التلوث بعناصر السيزيوم والكوبالت والاسترانشيوم من المحاليل السائلة وذلك عند معدل تدفق 5 مللى/دقيقة وتركيز 150 مللى جرام/لتر و ارتفاع 10 سم. وتعكس هذه النتائج أن المواد محل الدراسة ذات سعة إمتصاصية جيده ويمكن استخدامها فى إزالة ايونات السيزيوم والكوبالت والاسترانشيوم من محاليل المخلفات السائلة قبل صرفها إلى البيئة.
ABSTRACT
The performance of low cost adsorbents such as rice straw and natural clays as bentonite in removing the metal ions such as Cs(I), Co(П) and Sr(П) from their waste solutions using fixed bed column was studied. The column was packed with bentonite or rice straw as a filter bed material. The effectiveness of the investigated materials in the removing of Cs(I), Co(П) and Sr(П) ions from waste solutions have been studied. The coefficient of permeability of the fixed bed material (FBM) has been determined by using polypropylene as carrier. The different column design parameters such as depth of exchange zone, fixed bed material, FBM initial metal ion concentration, flow rate and competing cations were studied. Desorption of the investigated ions from the loaded FBM was also studied. The obtained data showed that the sorption capacities of Cs(I), Co(П) and Sr(П) were increased with increasing the amount of FBM till 10 cm height. Flow rate experiment showed that the best rate was 5 ml/min. The bed capacities and the percent removal (column performances) of the breakthrough curves from the sorption of each studied ion were calculated. The column performance of the studied elements reached higher than 90% with increasing the initial metal ion concentration till 150 mg/l at flow rate 5ml/min and height 10 cm. The data showed that the FBM was efficient to eliminate Cs(I), Co(П) and Sr(П) from their waste solutions. The combination of cheap, simple preparation procedures and high adsorption capacity made the FBM, as raw material, applicable for treatment of waste solutions. The designed column system can be used also for pre-concentration of metal ions from radioactive waste solutions.
