Исследование влияния бентонито-цеолитовой глины на скорость выщелачивания цезия-137 из магнезиальных компаундов

Для сравнения эффективности селективных сорбентов на цезий, были изготовлены компаунды из ММСК. В экспериментах использовали природные сорбенты: бентонит (Б), природную смесь бентонита (40—45%) с цеолитом (33-35%), залегающую на территории Белгородской области (Б-Ц), а также синтезируемый в цементной матрице ферроцианид никеля-калия (ФЦНК). Количество сорбента в компаундах составляло 10% от массы вяжущих. При использовании ФЦНК других сорбентов в них не было.

Для исследования влияния выбранных добавок на свойства магнезиальной матрицы был спланирован и реализован трехфакторный эксперимент, в качестве основных значимых факторов которого были приняты:

Xj — количество сорбента бентонито-цеолитовая глина, изменяющееся от 0 до 10% от массы кубового остатка;

Х2 — количество хлористого кальция СаСЬ, изменяющееся от 10 до 20% от массы кубового остатка;

Хз — величина pH — водородного показателя кубового остатка, изменяющаяся в пределах от 9 до 10,5.

Интервалы варьирования факторов выбирали с учетом анализа литературных данных и ранее проведенных исследований по определению границ значений целесообразного применения представленных добавок и величины pH — реального водородного показателя КО.

В качестве отклика была выбрана удаленная из образца активность.

По каждой точке матрицы проводили не менее 3 измерений, после чего оценивали достоверность полученных результатов и коэффициент вариации. Количество измерений и коэффициент вариации для различных откликов следующие:

удаленная из образца активность N= 3, Ут- 3,7...4,0.

Образцы изготавливали из магнезиального теста нормальной густоты, твердение проводили в условиях естественной влажности воздуха.

Результаты трехфакторного эксперимента представлены в табл. 4.2. Подробное рассмотрение поведения удаленной из образца активности в зависимости от влияния выбранных факторов приведено ниже.

Таблица 4.2

Частично реплицированный план эксперимента

на основе латинского квадрата по исследованию влияния сорбента Б-Ц глины на величину удаленной из образца активности цезия-137 из магнезиальных компаундов

№ nln

Расход добавки, % по массе КО Б-Ц

Расход добавки, % по массе КО СаС12

Водородный показатель КО {pH)

Удаленная из образца активность, %

х,

х2

х3

Y

1

0

10

9

85

2

0

15

9,75

82

3

0

20

10,5

80

4

5

10

9,75

12

5

5

15

10,5

11

6

5

20

9

10,5

7

10

10

10,5

10

8

10

15

9

9,5

9

10

20

9,75

9

10

0

10

9

85

11

0

15

9,75

82

12

0

20

10,5

80

13

5

10

9,75

12

14

5

15

10,5

11

Получена регрессионная модель зависимости величины удаленной из образца активности:

Y = 95,742 - 21,111 Хх + 1,389Х,2 - 0,264Х2 - 0,970Х3. Модель адекватна на уровне значимости 0,001.

Таблица 4.3

Расчет значимости коэффициентов регрессионной модели

Regr. Coefficients', R-sqr= ,9998; Adj: ,99972

RegressnCoeff.

Std.Err.

t(9)

P

-95,% — Cnf.Limt

+95,%Cnf.Limt

Mean/Interc.

95,742

2,733

35,028

0,000

89,559

101,926

(1 )X,(L)

-21,177

0,142

-149,179

0,000

-21,498

-20,856

X,{Q)

1,389

0,014

96,349

0,000

1,357

1,422

(2 )X2{L)

-0,264

0,043

-6,098

0,000

-0,361

-0,166

(3 )X3(L)

-0,970

0,288

-3,364

0,008

-1,622

-0,318

По результатам, полученным в ходе эксперимента, были построены зависимости удаленной из образца активности от количества введенных добавок и величины pH — водородного показателя КО, графический вид которых представлен на рис. 4.1-4.4.

Влияние всех факторов обнаружено на уровне значимости 0,01.

Из представленных зависимостей видно, что величина удаленной активности из магнезиальной матрицы зависит в основном от величин воздействующих факторов: количества введенного в КО сорбента Б-Ц глины, количества хлористого кальция СаСЬ и незначительно от величины водородного показателя pH кубового остатка.

При увеличении количества сорбента Б-Ц с 0% до 5% от массы кубового остатка удаленная из образца активность снизится в среднем с 82,33% до 11,17% (т.е. на 71,16%), тогда как при увеличении количества сорбента (бентонито-цеолитовой глины) с 5% до 10% от массы кубового остатка удаленная из образца активность снизится в среднем с 11,17% до 9,50% (т.е. на 1,67%) (табл. 4.4).

Замечание. Интерпретация нелинейного влияния фактора сделана на основе таблицы средних значений удаленной из образца активности.

Таблица 4.4

Расчет зависимости удаленной из образца активности от расхода сорбента Б-Ц по массе КО

Расход сорбента Б-Ц, % по массе КО

Means

PooledStd.Dev.

OverallStd.Dev.

N

Std.Err.for Mean

-95,%-

Cnf.Limt

+95,% — Cnf.Limt

0

82,333

0,000

2,251

6

0,253

81,760

82,907

5

11,167

0,000

0,671

5

0,293

10,505

11,829

10

9,500

0,000

0,500

3

0,358

8,689

10,311

С увеличением количества хлористого кальция СаСЬ на 1 % от массы кубового остатка удаленная из образца активность снизится в среднем на 0,264%.

С увеличением pH на 1 единицу удаленная из образца активность снизится в среднем на 0,970%.

Введение в магнезиальную матрицу сорбента Б-Ц на уровне 10% от массы КО и добавки СаСЬ в количестве 20% от массы КО приводит к снижению величины удаленной активности до 9%, что соответствует скорости выщелачивания 4,5-10^ г/(см2сут.). Установлено, что pH КО не оказывает заметного влияния на эффективность сорбционного извлечения l37Cs сорбентом Б-Ц.

Значимость эффектов влияния факторов представлена на рис. 4.1.

Максимальное влияние на удаленную из образца лтивность всех воздействующих факторов в отдельности (диаграмма Парето)

Рис. 4.1. Максимальное влияние на удаленную из образца лтивность всех воздействующих факторов в отдельности (диаграмма Парето)

Рис. 4.2. Влияние на удаленную из образца активность сорбента Б-Ц и добавки СаСЬ

Рис. 4.3. Влияние на удаленную из образца активность водородного показателя pH и добавки сорбента Б-Ц

Рис. 4.4. Влияние на удаленную из образца активность водородного показателя pH и добавки СаСЬ

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >