بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی اثر دما بر ضریب پخش همرسوبی رادیم با باریم سولفات در پسابهاي معدنی
چکیده
حضور رادیم در پسابهاي معدنی و تصفیه آن به روش همرسوبی با سولفات باریم در ایـن پـژوهش مـورد بررسـی قـرار گرفته است. رادیم یکی از عناصر سنگین موجود در پسابهاي معدنی میباشد. این عنصر بـا توجـه بـه انتـشار پرتوهـاي یونـساز و تـاثیرات رادیواکولـوژي بـر محـیط اطـراف از اهمیـت بـسزایی برخـوردار مـیباشـد. از ایـن رو آمــایش ایـن رادیونوکلئویید به عنوان موثرترین عنصر در کاهش آلودگیهاي زیست محیطی همواره مورد توجه میباشد. در این مقاله روش همرسوبی با سولفات باریم به عنوان روشی موثر جهت زدایش رادیم از پساب معدنی بررسی شـده و اثـر دمـا بـر ضریب پخش لگارتمی رادیم در پساب مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات نشان دادند که با افزایش دمـا مقـدار ضـریب پخش لگاریتمی رادیم کاهش مییابد و یون سولفات نقش تعیین کنندهاي در این فرایند ایفا مینماید. در ادامه توزیـع رادیم در فاز مایع و جامد بر طبق قانون دورنر و هاسکینز بررسی شد و رابطـه مـابین دمـا و ضـریب پخـش لگـاریتمی تعیین گردید.
واژگان کلیدي: رادیم، همرسوبی، سولفات باریم، دما، ضریب پخش لگاریتمی
مقدمه
دفع پسابها از معادن اورانیوم و تاثیري که رادیونوکلوئیدها و عناصر سنگین موجود در پساب بر محیط زیست میگذارند همواره یکی از موضوعات با اهمیت در حوزه علوم هستهاي بوده است. در این بین عناصر رادیم و باریم با توجه به مقادیر بالایی که در پساب معدنی اورانیوم دارند خطر بیشتري را ایجاد مینمایند. رادیم (226Ra2+) بسیار سمی و داراي نیمه عمري حدود 1600 سال است. این عنصر در تمام معادن اورانیوم و در پساب حاصل از فرآیند آسیاب کردن موجود بوده و جهت تخلیه پسابها به محیط نیازمند به آمایش آن می- باشیم .[1]
رادیم-226 و دخترانش با مقادیر مختلف در خاك، سنگ معدن و آب مشاهده شدهاند. این مواد اکتیو داراي پتانسیل بالایی در ایجاد خطرات بیولوژیکی و شکل گیري انواع سرطان میباشند. رفتار متابولیـک رادیـم در داخل بدن به مانند کلسیم بوده و درصد بالایی از رادیم وارد شده در بـدن جـذب مغـز اسـتخوان مـیشـود.
بررسیها نشان داده که در نزدیکی واحدهاي صنعتی هستهاي تاثیر پرتـوگیري از رادیـم و دز مـوثر دریـافتی ناشی از آن حتی بیشتر از 137Cs است.
تمامی کشورهاي تولید کننده اورانیوم توجه زیادي به آمایش پساب این صنعت دارند و استانداردهاي در نظر گرفته شده در این زمینه بسیار سختگیرانه میباشد. بر اساس گزارشات، 26 کشور با مقیاس کوچک و بزرگ قابلیت تولید اورانیوم را دارند. استاندارد تخلیه پساب در این کشورها متفاوت مـیباشـد. در کانـادا مـاکزیمم مقدار قابل قبول رادیم جهت تخلیه به محیط 0/37 Bq/l است.
گزارشات بسیاري در زمینه کاربرد فرآیند رسوبدهی کلرید باریم در ارتباط با پساب صنعتی اورانیوم که به حالت اسیدي است، موجود میباشد. رسوبدهی با کلرید باریم یکی از روشهاي کلاسیک مربوط به پساب اورانیوم است که در همه صنایع اورانیوم استفاده میشود.
قاعده کلی این روش استفاده از یونهاي سولفات در پساب مایع است؛ در واقع رادیـم موجـود در پـساب بـه کمک سولفات باریم به فرم Ba(Ra)SO4، هم رسوبی داده و مقدار رادیم در پساب به مقدار استاندارد رسانده میشود.[8] باتوجه به استانداردهاي استخراج شده، رادیونوکلوییدهاي طبیعی توریـوم و اورانیـوم، در پـساب بوسیله تنظیم pH و با استفاده از آهک کاهش مییابند. pH در لختهسازي و تـهنـشینی Ba(Ra)SO4 نقـش موثري ایفا و فرآیند رسوبدهی را سرعت میبخشد. روش بکارگیري از کلریـد بـاریم داراي عملیـات سـادهاي بوده و نتایج خوبی جهت زدایش رادیم ارایه میدهد.
سولفات رادیم از نامحلولترین سولفاتهاي عناصر قلیایی خاکی بوده و حلالیـت آن 2/1×10-4 گـرم در 100 میلیلیتر آب میباشد. همرسوبی رادیم با باریم بـه صـورت سـولفات یـک روش عملـی بـراي تـصفیه اسـت.
سولفات باریم یک همراه بسیار عالی براي رادیم به حساب میآید. رادیم پـس از تـشکیل بلورهـاي سـولفات باریم به سرعت جذب آن شده و بعد از یک زمان کوتاه در داخل شبکه بلوري سولفات باریم وارد مـیشـود و دیگر با شستشوي رسوب از آن جدا نمیگردد. وقتی که یک نمک رادیم به همراه یـک نمـک بـاریم رسـوب میکند دو راه براي پخش شدن رادیم در بلورها وجود دارد. اولین نوع پخش به وسیله قانون پخـش همـوژن توسط Henderson و Kracek بیان میگردد. در این قانون پخش نسبت غلظتهاي رادیم و باریم در بلورهاي رسوب داده شده متناسب با نسبت غلظتها در محلول اولیه میباشد.
ضریب پخش هموژن نامیده میشود.
دومین نوع پخش به وسیله قانون پخش لگاریتمی Doerner و Hoskins با معادله زیر بیان گردیده است.
در رابطه فوق λ ضریب پخش لگاریتمی نامیده میشود.
غالباً D و λ ثابت نیستند و وقتی که جزء نمک باریم متبلور شده یا رسوب داده شده افزایش مییابـد مقـدار آنها زیاد یا کم میشود. ضرایب پخش بزرگتر از واحد نشان میدهد که رادیم در رسـوب تغلـیظ پیـدا کـرده است در حالی که ضرایب پخش کوچکتر از واحد نشان میدهد رادیـوم در محلـول تغلـیظ نمـوده اسـت. در انتخاب یک همراه براي یک مقدار کم از عناصر رادیواکتیو باید مادهاي انتخاب شود که ضرایب پخـش D و λ آن کمتر از واحد نباشد.
تحقیقاتی کهاخیراً بر روي تصفیه پساب معدن اورانیوم بندر عباس صورت گرفته بـر روي کاربردهـاي روش همرسوبی و بهبود تکنولوژي متمرکز شده و نشان داده است که استفاده از روش همرسوبی بـا کلریـد بـاریم قادر است مقدار رادیم پساب را به حد استاندارد برساند. در این مقاله سعی شده است تا در ادامه پژوهش قبلی پخش رادیم در سولفات باریم و تاثیر دمـا بـر ضـریب پخش مورد بررسی قرار گیرد و رابطه مابین دما و ضریب پخش تعیین شود.
مواد و روشها
پساب شبیه سازي شده در آزمایشات از اختلاط کلرید رادیم، آب مقطر و اسید سولفوریک تهیه شـده اسـت.
کلرید رادیم و اسید سولفوریک استفاده شده در آزمایشات از شرکت مرك تهیه گردیده است. غلظـت رادیـم در نمونهها به مقدار 12 Bq/l میباشد. تنظیم pH نمونهها توسط آهک انجام شـده و جهـت بررسـی فراینـد همرسوبی رادیم با سولفات باریم و تعیین ضریب پخش نیز از کلرید باریم تهیه شده از شرکت مرك استفاده شده است. تنظیم دما در آزمایشات نیز از طریق هات پلیت مدل C-MAG HS 7
