1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 49
Текст из файла (страница 49)
пользовались модификации известных аналитических методов, таких, как методы атомной абсорбции, пламенная эмиссионная спектроскопия, эмиссионная спектроскопия и колориметрические методы. В табл. 4.3 приведены определяемые элементы и указаны методы анализа, а также нижние пределы чувствительности каждого метода. Ниже перечислены вещества, используемые при колориметрических методах анализа, и указаны источники, в которых описаны подобные методы: азурол хрома 6 [Я, эриохром-цианин К [6), азур С [7), феррозин [8),' эриохром черный Т [9), молибденовая синь [10). Аналитические результаты представлены как простое усреднение данных, полученных на основании одной или более аналитических процедур. Анализ проведен для всех перечисленных в табл.
4.3 элементов. В тех случаях, когда содержание элемента в пробах воды не превышало 100 мкг/л,анализ образцов пара не проводился, за исключением случаев, когда оказался применимым метод гамма-спектроскопии. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Примеси, еыщелачвеаемые с помощью соды в вара. Практически все из проведенных ранее исследований коэффициентов распределения проводились с использованием простых систем, т.е. систем, состоящих из растворенного в чистой воде одного соединения.
Кажущийся коэффициент распределения К,'( определялся по полным концентрациям элемента в конденсате пара (С,) и воде (С ), т.е. в грубом приближении он зависит от отношения С, /С . Описание метода определения коэффициента К~ можно найти в работе [4, стр. 13 — 28]. Определение химического состава смешанной окись-гидроокисной системы, полученной при этих условиях, оказывается весьма сложной задачей, поскольку ионное состояние любого элемента в растворе зависит от ионных состояний и растворимостей всех других соединений в растворе.
На основе этого предположения с учетом того, что ЯО является основным компонентом гранита и оказывается относительно растворимым соединением, вполне целесообразно предположить, что коэффициент К,*( кремнезема будет менее всего зависеть от изменений ионного состояйия или растворимостей всех других компонентов, как это следует из эксперимента. 254 Глава 4 1цй 1да 7,щ 10 ю йее руд Температуа наепнаенннеа пара, 'а 1П П ЭХО лад гул Гемпврамура юсьвФ~наио аара, ~ -Фи г.
4.6. кажущиеся коаффициенты распределения дпя ясное хлора и ще- лочных металлов ~41. На фиг. 4.6 и 4.7 приведены коэффициенты распределения в зависимости от температуры насыщенного пара. Предварительные исследования процесса выщелачивания образцов породы при температуре 343сС показали, что наиболее важные радиоактивные изотопы, такие, как Еа, Вн, Се и Со, не выщелачивщотся из образцов в доста- Д ~~ 1О-1 1 ь Ф и г. 4.7.
Кежущиеся коаффициенты распределения дпя А1, В, ЯЬ и ЯОл Ь4ь 256 Глаза 4 три зксперимв4тапьных исспедоеания 267 точных количествах для непосредственного обнаружения методом гамма-спектроскопии. Более того, даже выщелачиваемые радиоактивные элементы, такие, как 6Ь и Се, присутствуют в воде в таких не. значительных количествах, что эти величины чуть выше порога чувствительности при обнаружении вещества в пробах воды. Остается невыясненным вопрос, обусловлена ли низкая концентрация этих радиоактивных изотопов 1) радиоактивным распадом вследствие возраста образцов ( 6 лет), 2) низкой скоростью процесса выщелачивания или 3) нерастворимостью соединений, содержащих радиоактивные изотопы. Если низкие концентрации радиоактивных элементов обусловлены процессами (1) или (2), то изотопное разбавление, вызываемое активацией нейтронами, сделает возможным определение коэффициентов распределения для интересующих нас радиоактивных элементов.
Поэтому в воду были добавлены такие элементы, как Се, 6Ъ, Ва, Со и Се в количестве по 60 мг/л в виде соединений типа окислов или нитратов. В отдельных сериях опытов в виде окисла был введен также элемент Еа в'количестве 60 мг/л. При этом потребовалось отделение Ен от других изотопов, с тем чтобы исключить возможные помехи в счете, обусловленные сложным характером спектра гамма- излучения Еа. Полученные на основании активационного анализа результаты показывают, что практически одни и те же элементы доминируют в растворе, т.е. малые количества БЬ (максимум 2 мг/л) и Се (максимум ОД мг/'л). В пробах водной или паровой фаз обнаружены также незначительные количества Сс, однако уровень концентрации Сс таков, что его можно отнести к продуктам коррозии таких материалов, как инконель или нержавеющая сталь, Другие вводимые элементы, такие, как Ва, Се и Е», не присутствовали в заметных количествах.
Отсюда сделан вывод, что низкие концентрации этих элементов а паре и воде объясняются низкой растворимостью химических соединений, в которых они присутствуют. Расчетные значения коэффициентов распределения приведены в табл. 4А и на фиг. 4.6 и 4.7. Ожидалось, что в простой системе коэффициенты распределения не будут зависеть от концентрации и температуры вблизи значения критической температуры.
Вследствие сложной химической природы исследуемой системы такое простое соотношение не выполняется. Для некоторых анализируемых компонентов, например, натрия, обнаружена инверсия растворимости в воде. Данный результат не является неожиданным, поскольку известно, что силикат'натрия характеризуется инверсией растворимости. теплица 4.4 Концентрация а жидкой фазе и кажущиеся козффициенты распределения для системы пар — иода [4) Температура, С 23 343 Элемент козф фи- концентрацнент ция а жидраспре- кой фазе, деления мг/л козфф4- циент распре- деления коэффи- циент распре- деления концентрация а жидкой фазе, мг/л концентрация е жидкой фазе, мг/л 10-2 6.
10-4 800 600 6 10 3 10 4* 1ОГЗ 6.10 2 4 102 6103 6 ° 10 10 8 ° 10-4 2. 10 6 10 4 10 4. 10 3 10 3 10 9 10 3 4 ° 10 2 6 ° 10 2 10 2 10 4. 40-4 З При проведении эксперимента а воду добавляли 50 мг/л указанного злемента а аиде окисла или нитрата. Приведенные на фиг. 4.6 и 4 7 результаты не могут быть отнесены к породам другого химического состава. Более того, нет никакой уверенности в том, что выявлены все возможные, вызывающие наи- большие затруднения компоненты.
Однако можно надеяться, что ес- ли образцы пород сходного состава приведены в состояние равнове- сия при исследуемой температуре, то представляющие основной ин- терес компоненты будут определяться соотношением, подобным при- веденному на фиг. 4.6 и 4.7. 17 зьк ~4мо Кремний (6!02) Натрий Калий Хлор Алюминий Сурьма 1' Бор цезий П Железо Кобальта Марганец Кальций Медь Стронций Магний цернй и рутений я Ееропи й и 20 10 12 5 2 1 0,06 0,1 0,05 0,02 < 0,01 < 0,006 < 0,005 < 0,002 < 0,02 (0,02 <0,02 50 20 14 6 1 0,7 0,1 0,05 0,03 0 01 < 0,01 ( 0,005 < О,ОО5 ( 0,002 < 0,02 < 0,042 < 0,02 60 30 20 8 1 0,8 0,1 0,04 О. 03 0,01 < 0,01 <О.
006 < 0,005 < 0,002 < 0,02 < 0,02 <0,02 258 Гизев 4 7ри зислзримзитвльиых исследовзиия 259 Таблице 4/5 Срввнвине результатов рзднохнмического вивлнзв отложения нв ствиквх ввтоклввв, образцов породы н воды !4! Отношение Вещество 131Се/134С 13351,/134С Проба воды Обрвзвц породы Хпопьввндные отложения в ввтоклвве 2,7 1,4 3,8 0,53 3,0 Твблицв 4.8 соствв хлопьевидных отложения по срввнвиию с другими сбрвзцвми. Спектры излучения !4! 343еС З1вмеит Порода, 4Ь Хлопья, % пробе воды, мгlл пробе перв, мг/п Ая А! В Се Сг Се 1'е 0,004 4,8 1,3 0,2 О, 008 0,1 0,001 7.4 2,0 0,85 1,1 5 О,б 0,02 0,0005 0,01 2 0,2 О.
89 0,7 < 0,02 О. 002 0,0008 0,68 Анализ сялохений 4 аеяоялаве. По окончании исследований процесса выщелачивания образцов пород было обнаружено, что стенки автоклава покрыты плотными хлопьевидными отложениями, выходящими за пределы наблюдаемого уровня воды. Вещество этих отложений было устойчивым по отношению к концентрированной соляной кислоте, азотной кислоте, царской водке и 507';ному раствору каус тика даже при нагревании до 00'С. Единственным эффективным методом растворения отложений оказалось погружение их на 3-5 ч в 48~,'-ный раствор плавиковой кислоты.
Для идентификации отложений на стенках автоклава был проведен химический и радиохимический анализ. Результаты этого анализа приведены в табл. 4.5 и 4.6. Согласно результатам, представленным в табл. 4.5, образование хлопьев происходило в основном за счет испарения и, возможно, разбрызгивания непосредственно над уровнем воды.
Это, очевидно, вытекает из того факта, что обнаруженные радиоактивные компоненты имеют приблизительно такое же соотношение элементов, что и компоненты, присутствующие в пробе воды. Продолжение табл. 4.6 0,005 0,42 0,2 0,004 0,1 0,009 15 0,02 1,3 85 асов 20 1.7 1000 Мк !14 5Ь Ш (в виде 5!Сз! М пч 0,02 7 0,05 Следы 0,08 < 0,02 < 0,02 ВЫВОДЫ В ходе этого исследования создана система для изучения процесса выщелачивания и переноса с паром компонентов горных пород в ' интервйле температур, представляющем интерес о точки зрения работы геотермальной электростанции. Были выбраны подходящие методы анализа радиоактивных и нерадиоактивных веществ, выщелоченных из подверженной воздействию ядерного взрыва породы и перенесенных в паровую фазу.
Измерены коэффициенты распределения этих соединений для системы пар — вода при температурах 343, 288 и 232'С Полученные результаты показывают, что химическая природа системы порода — вода является весьма сложной. Оказалось, что на полную растворимость элемента и отношения ионных компонентов; содержащих этот элемент, могут влиять растворимости и ионные состояния других компонетов породы, а также значения рН и концентрации ионов кислорода. Эти сложные взаимодействия приводят к таким значениям кажущегося коэффициента распределении для системы пар — вода, которые в общем случае не следуют простому линейному соотношению, справедливому для систем с одним растворенным веществом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
