PATENTOVÝ SPIS CM N O. (Věstník č: 06/2004) C 02 F 1/52. CO tn LO LO CO CO. (11) Číslo dokumentu:

Transkript

1 PATENTOVÝ SPIS (11) Číslo dokumentu: (19) (21) Číslo přihlášky: (13) Druh dokumentu: J} ^ ČESKÁ (22) Přihlášeno: (51) Int. Cl.: 7 REPUBLIKA (40) Zveřejněno: C 02 F 1/62 w (Věstník č: 06/2004) C 02 F 1/52 (47) Uděleno: C 02 F 1/28 (24) Oznámení o udělení ve Věstníku: J (Věstník č: 6/2004) ÚŘAD PRŮMYSLOVÉHO VLASTNICTVÍ (73) Majitel patentu: MORAVEC Jaroslav Ing. CSc., Praha, CZ (72) Původce: Moravec Jaroslav Ing. CSc., Praha, CZ (54) Název vynálezu: Způsob odstraňování rozpuštěných sloučenin niklu a/nebo radia z vody a zařízení k provádění způsobu (57) Anotace: Řešení se týká způsobu úpravy podzemních vod obsahujících nikl a/nebo radium a je zaměřeno na regeneraci zrnitého filtračního materiálu obsahujícího na svém povrchu oxidy manganu MnO x. Obnovování sorpční schopnosti se dociluje chemickou cestou působením redukčního činidla, polyfosforečnanu a manganistanu draselného. Řešení rovněž obsahuje zařízení k provádění způsobu podle vynálezu. CO tn LO LO CO CO O) CM N O

2 Způsob odstraňování rozpuštěných sloučenin niklu a/nebo radia z vody a zařízení provádění způsobu k 5 Oblast techniky Vynález se týká úpravy vod. Je součástí postupu na odstraňování rozpuštěných sloučenin niklu a/nebo radia zvody, které se z vodních roztoků absorbují na zrnitém materiálu obsahujícím na svém povrchu oxidy manganu MnO x a řeší způsob desorpce niklu a/nebo radia z oxidů manganu 10 MnO x a uspořádání zařízení k provádění tohoto způsobu. Dosavadní stav techniky 15 Zrnité materiály, které na svém povrchu obsahují oxidy manganu MnO x a jsou v praxi používány pro adsorpci sloučenin niklu a/nebo radia z vody, hromadí tyto sloučeniny ve hmotně oxidů manganu MnO x postupně tak dlouho, až dojde k vyčerpání její sorpční kapacity, což se projeví poklesem účinnosti sorpce niklu a/nebo radia až k nulovým hodnotám. Zrnitý materiály je pro další použití k adsorpci iontů nebo sloučenin niklu a/nebo radia nepoužitelný. 20 Postup desorpce sloučenin niklu a/nebo radia z vrstvy oxidu manganu MnO x bez narušení této vrstvy z praxe ani z literatury znám není. Obnovování sorpční schopnosti povrchu materiálů obsahující MnO x pro adsorpci radia Ra se 25 v praxi provádí tak, jak je uvedeno v popisu předmětu vynálezu autorského osvědčení CS (PV ). K úpravě vhodného složení preparované vrstvy MnO x se zde navrhuje 1 až 5% roztok manganaté soli, případně okyselené minerální kyselinou na ph 2 až 4 a po 2 až 24 hod regenerace se náplň propláchne vodou a nakonec 1% roztokem KMn0 4. Tímto způsobem se ve skutečnosti radium z povrchu MnO x neodstraňuje, ale postupným působením 30 dvojmocné manganaté soli Mn 2+ a manganistanu, ve kterém je mangan sedmimocný Mn 7+ se chemickou reakcí vytvoří na povrchu zrn nová vrstva oxidu manganičitého MnOi, kde je poměr Mn : 0 = 1:2 požadovaný pro další adsorpci radia Ra z upravované vody. Proto při tomto způsobu i jeho různých modifikacích obsah radia v materiálu trvale roste a velikost zrn materiálu se zvětšuje. 35 Nevýhodou způsobu podle CS A0 a jeho modifikací je to, že narůstající obsah radia Ra ve filtračním materiálu sebou přináší nežádoucí narůstání vývinu plynu radonu Rn, který je produktem rozpadu radia Ra a který přechází do upravované vody. Další nevýhodou je postupně narůstající intenzita radioaktivního zařízení z adsorbovaného a v materiálu hromadícího se radia 40 Ra, která z filtračního materiálu postupně vytváří nebezpečný radioaktivní zářič. Proto po dosažení určitého stupně nahromadění radia Ra ve filtračním materiálu je v praxi tento materiál z filtrů vybrán, odvezen na příslušnou skládku radioaktivního odpadu a nahrazen nový m filtračním materiálem. Je to manipulace hygienicky i ekonomicky velmi náročná. 45 Odstraňování niklu Ni z vody sorpcí na filtrační materiály se v současné praxi provádí způsobem uvedeným v patentovém spisu CZ (PV ). Nikl Ni se zvody vylučuje na materiálu na bázi uhlíku sorpcí do plynné vrstvy sulfanu H 2 S ve formě nerozpustného sulfidu nikelnatého NiS. Vynález podle patentního spisu CZ způsob regenerace povrchu materiálu na bázi uhlíku neřeší. V praxi se obnovení sorpční schopnosti těchto materiálů řeší 50 rozpuštěním sulfidu nikelnatého NiS působením silných anorganických kyselin, zejména kyselinou chlorovodíkovou HCI, kde sulfid nikelnatý se převede na rozpustnou sůl nikelnatou za uvolnění plynu sulfanu H 2 S. Nevýhodou způsobu podle patentového spisu CZ je to, že do vody přidávaný sulfan H : S 55 i jako produkt vznikající při rozpuštění sulfidu nikelnatého NiS kyselinami je vysoce toxický - 1 -

3 5 plyn, který může i po jednom nadechnutí způsobit smrt člověka a práce s ním v technologii úpravy vod proto vyžaduje skutečně náročná technika zařízení a hygienická opatření. Jeho aplikace při výrobě balených vod určených k pití se v současnosti také stává problematickou z hlediska příslušných vyhlášek zahrnujících povolené způsoby úpravy těchto vod. Podstata vynálezu Všechny tyto nevýhody odstraňuje způsob odstraňování rozpuštěných sloučenin niklu a/nebo 10 radia zvody a zařízení k provádění způsobu, vyznačený tím, že po adsorpci desorpce niklu a/nebo radia z oxidů manganu MnO x se provádí redukčním činidlem a polyfosforečnanem, přičemž ionty niklu a/nebo radia přecházejí z oxidů manganu MnO x do roztoku, načež jsou tímto roztokem odvedeny. Filtrační materiál nezmění své vlastnosti a je možno jej opakovaně znovu používat. Chemické hmoty použité k obnovení sorpční schopnosti nejsou toxické ani agresivní na 15 lidské zdraví. Odpady roztoku niklu a/nebo radia jsou nízko koncentrované roztoky, jsou proto zneškodnitelné jako běžné odpady a nebo použitelné k dalšímu využití v průmyslové praxi jako druhotná surovina. Způsob podle vynálezu je vysvětlitelný z hlediska fyzikální chemie a chemie. Je známo a 20 v literatuře uváděno, že oxidy manganu vznikají při oxidaci manganatých iontů Mn 2+ v neutrální oblasti ph mají stechiometrický poměr Mn : O v širokém rozmezí hodnot 1,7 až 2,2 a to zejména v závislosti na ph roztoku, redox potenciálu prostředí, koncentraci jednotlivých forem manganu, z kterých vznikají v iontovém složení vodního roztoku. Proto se jejich složení nejčastěji vyjadřuje jako MnO x. Z praxe je známo, že vyšších sorpčních účinků pro ionty radia i niklu na 25 MnO x se dosáhne při vyšší kladné hodnotě redox potenciálu prostředí, kdy je analýzami nacházen v MnO x poměr Mn : O = 1 : 2 až 2,2. Toho se v praxi dociluje například přídavky manganistanu draselného KMnC>4, chloru Cli, ozonu O3 atp. Samotným poklesem redox potenciálu vodního prostředí kolem oxidů manganu MnO x s naadsorbovanými sloučeninami niklu a/nebo radia se jejich desorpce do roztoku však nedocílí. Polyfosforečnany tvoří ochotně velmi stabilní komplex- 30 ní roztoky s mnohými dvojmocnými kationty. Podle provedených zkoušek, působením roztoků samotných polyfosforečnanů na oxidy manganu MnO x s naadsorbovanými sloučeninami niklu a/nebo radia, k desorpci dochází jen s nízkou účinností. Teprve kombinovaným působením redukčního činidla a polyfosforečnanů sodného na oxidy manganu MnO x bylo docíleno vysoké účinnosti desorpce sloučenin niklu a radia do roztoku. Tento jev lze vysvětlit tak, že v prostředí 35 nízkého redox potenciálu klesne poměr Mn : O na hodnotu nižší než 2 a v důsledku toho slábnou i vazby neadsorbovaných iontů niklu a radia na struktury molekul MnO x tak, že komplexotvorné síly disociovaných molekul polyfosforečnanů jsou potom již schopny sloučeniny niklu a radia z materiálu MnO x uvolnit a vázat do rozpustných komplexů. Dále mohou být v této formě roztoku odvedeny od materiálu oxidů manganu MnO x mimo zařízení. Materiál s oxidy manganu 40 MnO x na povrchu, zbavený aplikovaných roztoků redukčního činidla a polyfosforečnanů, může být znovu použit pro adsorpci niklu a/nebo radia z vody. Oplach materiálu roztokem manganistanu draselného rychleji odstraní zbytek redukčního činidla a zvýší účinnost adsorpce sloučenin niklu a radia z vody posunem poměr Mn : O v oxidech manganu na materiálu k vyšším hodnotám. Jestliže se pro desorpci niklu a/nebo radia použily roztoky redukčního činidla a/nebo 45 polyfosforečnanů ve vyšších koncentracích a nebyla jejich desorpční účinnost vyčerpána, je možno je pro proces desorpce použít znovu. Protože před zahájením způsobu desorpce niklu a/nebo radia z materiálu může být zrnitý materiál zanesen mechanickými nečistotami z filtrace upravované vody a ty by bránily přístupu roztoků redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanů k jeho povrchu, nejprve se tyto částice odplaví vodou. 50 Podstata způsobu podle vynálezu je postup odstraňování rozpuštěných sloučenin niklu a/nebo radia zvody na zrnitém materiálu, nejvýhodněji křemičitém písku, černouhelné drti nebo granulovaném oxidu manganičitém Mn02, obsahujícím na svém povrchu oxidy manganu MnO x. Z vodních roztoků sloučenin niklu a/nebo radia se při styku těchto roztoků s vrstvou oxidů 55 manganu MnO x do této vrstvy adsorbují a jejich koncentrace v roztoku výrazně klesá, načež je - 9.

4 voda odvedena. Odstraňované sloučeniny niklu a/nebo radia se při opakovaném přívodu vodních roztoků niklu a/nebo radia k vrstvě oxidů manganu MnO x v této vrstvě hromadí. Způsobem podle vynálezu se po adsorpci provádí desorpce niklu a/nebo radia z oxidů manganu MnO x redukčním činidlem o koncentraci vytvářející v roztoku redox potenciál - 5 až -120mV, s výhodou 5 siřičitanem sodným Na^SOí, a roztokem polyfosforečnanu sodného 1 až 250 g/l, zejména hexametafosforečnanem sodným (NaP03)n, přičemž ionty niklu a/nebo radia přecházejí z oxidu manganu MnO x do roztoku, načež jsou tímto roztokem odvedeny. Podle konkrétních podmínek se může způsob desorpce iontů niklu Ni a/nebo radia provádět buď 10 tak, že se na oxidy manganu MnO x působí nejprve redukčním činidlem a potom polyfosforečnanem nebo se působí směsným roztokem obou činidel. 15 Přebytek redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanu se z povrchu materiálu odplaví vodou, nebo s výhodou roztokem manganistanu draselného KMn0 4 o koncentraci 0,001 až 25 g/l. Zrnitý materiál po desorpci, obsahující na povrchu oxidy manganu MnO x je pro adsorpci sloučenin niklu a/nebo radia z vody použit znovu. Způsob desorpce a následné opakované sorpce sloučenin niklu a/nebo radia z vody do vrstvy 20 oxidů MnO x se může několikrát opakovat aniž by bylo třeba zrnitý materiál v procesu doplňovat nebo vyměňovat. Také roztoky redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanu sodného se po odvedení z povrchu materiálu mohou soustředit a znovu použít pro další desorpci sloučenin niklu a/nebo radia 25 z oxidu manganu MnO x. Ukáže-li se to žádoucí, může se před dalším použitím pro desorpci upravit koncentrace účinných složek roztoků. Některé surové vody, které se přivádějí do styku s povrchy zrnitých materiálů s vrstvou oxidů manganu MnO x, mohou sebou přinášet i suspendované nečistoty, které se také na povrchu zrn 30 zachycují a tím jej blokují pro následnou desorpci niklu a/nebo radia. V těchto případech je vhodné před zahájením desorpce sloučenin niklu a/nebo radia z povrchu oxidů manganu MnO x dříve zachycené pevné a vločkovíté částice nečistot ze zrn materiálu odplavit vodou od odpadu. 35 Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu představuje uspořádání s vzájemné propojení porubí, nádrž I a k ní situované jímky Y2 pro roztok, vybavené mechanickým míchadlem 14 a čerpadlem JJ_. V jímce J_2 pro roztoky se s využitím mechanického míchadla 14 rozpustí potřebné chemikálie a čerpadlo 1_L se při otevření armatury A10 potrubí J_0 přivádějí do potrubí 7 40 pro obvod upravené vody, které je zaústěno do nádrže L Chemické roztoky prostupují děrovaným mezidnem 2 a zrnitým materiálem 4 v nádrži 1 vzhůru, přičemž z materiálu odplavují naadsorbované sloučeniny niklu anebo radia. Potrubím 9 pro přívod tlakového vzduchu může být otevřeném armatury A9 přiveden tlakový vzduch, který při postupu vzhůru potrubím 7 pro odtok upravené vody, děrovaným mezidnem 2 způsobí expanze zrnitého materiálu 4 obsahujícího 45 povrchu oxidy manganu MnO x a tím umožní přívod roztoků redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanu ke všem ploškám zrna a dokonalejší desorpci niklu a/nebo radia do roztoku. Vzduch je potom z nádrže 1 odveden potrubím 3 pro přívod upravované vody a potrubí 6 pro odtok proplachovací vody a/nebo roztoku manganistanu. Při pokračování čerpání chemických roztoků z jímky 12 čerpadlem H vzhůru nádrží 1 odstoupí roztoky až do potrubí 6 pro odtok proplacho- 50 vací vody a/nebo roztok manganistanu draselného a při otevření armatury A5 jsou vedeny zpět do jímky 12 pro roztoky, čímž dochází k recirkulaci roztoků pro desorpci, kterou je možno provozovat tak dlouho, až se docílí potřebného stupně odstranění niklu a/nebo radia z materiálu 4 obsahujícího na povrchu oxidy manganu MnO x, umístěného v nádrži 1. Jestliže jsou roztoky vyčerpány, je možno je při otevřené armatuře A6 potrubím 6 pro obvod proplachovací vody 55 a/nebo roztoku manganistanu odvést mimo zařízení. Následným otevřením armatury A8 je do

5 potrubí 8 pro převod proplachovací vody a/nebo roztoku manganistanu možno přivést proplachovací vodu a/nebo roztok manganistanu. Ty jsou potrubím 7 pro obvod upravené vody přivedeny pod děrované mezidno 2 a při průchodu zrnitým materiálem 4 obsahujícím na povrchu oxidy manganu MnO x dostupují vzhůru až do potrubí 3 pro přívod upravované vody a z něho do 5 potrubí 6 pro odvod proplachovací vody a/nebo roztoku manganistanu. Při otevření armatury A6 mohou být odvedeny mimo zařízení. Při ukončení prací podle způsobu podle vynálezu je možno z celého zařízení pro provádění způsobu podle nároku ] vypustit všechny roztoky potrubí J_3 pro odtok roztoku otevřením armatury A13 a potrubím 15 pro vypuštění roztoků a kalů, otevřeném armatury A15. Poté může být zahájena další etapa úpravy vody odstraňování niklu a/nebo radia 10 z vody při otevření armatury A3 a A7 na potrubí 3 pro přívod upravované vody a potrubí 7 pro obvod upravené vody. Podstata zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je v tom, že zrnitý materiál 4 obsahující na svém povrchu oxidy manganu MnO x je umístěn v dolní části nádrže i na děrovaném mezidnu Nádrž I je v hodní části opatřena potrubím 3 pro přívod upravované vody, do které je napojeno potrubí 6 pro obvod proplachovací vody a/nebo roztoku manganistanu. V dolní části je nádrž i opatřena potrubím 7 pro obvod upravené vody, do kterého jsou zapojeny potrubí 8 pro přívod proplachovací vody a/nebo roztoku manganistanu a potrubí 10 pro přívod redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanů, kde na trase tohoto potrubí, zaústěného do jímky ]_2 pro roztoky je 20 osazeno čerpadlo 1_J_. Jímka 12 pro roztoky je vybavena mechanickým míchadlem JL4 a ve dně má napojeno potrubí 15 pro vypuštění roztoků a kalů. Zařízení je dále vybaveno tak, že do potrubí 7 pro obvod upravené vody je napojeno potrubí 9 pro přívod tlakového vzduchu. Do potrubí JO pro přívod redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanů je napojeno potrubí 13 pro 25 odtok roztoků, které vyúsťuje do jímky Y2 pro roztoky. Do potrubí 6 pro obvod proplachovací vody a/nebo manganistanu je napojeno ještě potrubí 5 pro cirkulaci roztoků, které vyúsťuje do jímky 12 pro roztoky. 30 Pro plnou provozní funkci jsou všechna potrubí opatřena uzavíracími armaturami A3, A5, A6, A7. A8. A9. A10. A13. A15. Uvedená podstata zařízení pro provádění vynálezu v maximální míře využívá všechny potrubí pro optimální proces úpravy vody i pro desorpci niklu a/nebo radia z materiálu a proto jsou 35 potrubí a armatury plně využity v obou případech pro vedení různých médií. Podstat zařízení podle vynálezu by se nezměnila i kdyby potrubí pro jednotlivá média v etapě úpravy vody a v etapě desorpce podle způsobu podle vynálezu byla provedena samostatně, ale plnila požadovaný účel způsobu podle vynálezu. 40 Příklady uskutečnění vynálezu 45 Příklad 1 Materiál na bázi křemičitého písku o rozměru zrn d =1,0 mm až 1,6 mm s obsahem oxidů manganu MnO x na povrchu zrn 22 g/kg byl v množství 3,73 dm 3 nasypán na mezidno do trubice průměru D = 0,69 dm. 50 Pro nasycení oxidu manganu MnO x niklu byla do horní části trubice přiváděna voda k úpravě s obsahem niklu Ni = 56,7 mg/l intenzitou 12 l/hod. Upravená voda byla jímána z dolní části trubice v dílčích objemech po 2 1 a analyzována na obsah niklu. Pokus s úpravou vody byl zakončen po přefiltrování 14 1 vody. Tabulka č. 1 shrnuje výsledky analýzy a celkové množství zachyceného niklu Ni v oxidech manganu MnO x

6 Tabulka č.l Úprava vody odniklováním na oxidech manganu MnO x Množství upravené vody [1] Obsah Ni ve vzorku [mg.ľ'l Celkové množství zachyceného Ni [mg] >0,003 >0,003 >0,003 >0,003 >0,003 0,059 4, ,4 226,8 340,2 435,6 567,0 680,3 784,5 Z dat tabulky č. 1 je doloženo, že materiál v trubici při filtraci vody s obsahem niklu 56,7 mg/l zachytil celkem cca 784 mg niklu Ni. Desorpce niklu z oxidů MnO x způsobem podle vynálezu byla realizována v té samé trubici čerpání směsného vodného roztoku, obsahujícího siřičitan Na 2 S03 1 g/l a hexametafosforečnanu (NaP0 3 ) n 30 g/l, který vykazoval redox potenciál -30 m V, intenzitou 12 l/h do spodní části trubice. Tento roztok procházel filtračním materiálem ze spodní části trubice nahoru, kde byl jímán opět v dílčích objemech po 2 1 a analyzován na obsah niklu. Způsob desorpce niklu do roztoku podle nároku 1 vynálezu byl zakončen po průtoku 8 1 směsného roztoku siřičitanu a hexametafosforečnanu, který na odtoku z trubice obsahoval i rozpuštěný nikl. Poté byl stejným způsobem do dolní části trubice, intenzitou 12 I/hod čerpán vodní roztok manganistanu draselného KMn0 4 o koncentraci 0,015 g/l. Po průtoku 2 1 tohoto roztoku bylo čerpání zastaveno. Bezprostředně poté bylo stejným způsobem zahájeno čerpání vymývací vodovodní pitné vody a po průtoku 4 1 bylo čerpáno zastaveno. Tabulka č. 2 shrnuje výsledky analýz a celkové množství niklu převedeného z povrchu materiálů oxidů manganu MnO x do vymývacích roztoků. Tabulka č. 2 Obnova sorpční schopnosti oxidů manganu Množství vymývacích roztoků [1] Obsah Ni ve vzorku [mg.ľ] Celkové množství z materiálu desorbovaného Ni [mg] Použité roztoky ,17 230,00 70,20 6,37 1,67 0,06 0,06 10,34 470,34 610, siřičitan sodný + hexametafosforečnan manganistan pitná voda Z dat výsledků uvedených v tabulce č. 2 je doloženo, že způsobem podle vynálezu, prováděného v modelové trubici bylo z povrchu materiálu obsahujícího mangan MnO x odvedeno celkem 80,2 % hmotn. niklu. Při uvolňování niklu z povrchu materiálu roztokem siřičitanu a polyfosforečnanu nebylo pro pohyb zrn použito tlakového vzduchu, který významně zvyšuje rychlost a účinnost procesu vymývání niklu, neboť to laboratorní model neumožňoval. Ověření obnovy sorpční schopnosti oxidů manganu MnO x po desorpci niklu bylo provedeno na zregenerovaném materiálu úpravou vody s obsahem niklu Ni = 56,7 mg/l za stejných podmínek. Upravovaná voda s obsahem niklu 56,7 mg/i byla opět přiváděna do horní části trubice intenzitou 12 I/hod. Upravená voda byla obdobným způsobem jímána z dolní části trubice v dílčím

7 objemu po 2 1 a analyzována na obsah niklu. Pokud s úpravou byl opět zakončen po přefiltrování 14 1 vody. Tabulka č. 3 shrnuje výsledky analýz a celkové množství znovu zachyceného niklu Ni v oxidech manganu MnO x. 5 Tabulka č. 3 Ověření obnovené sorpční schopnosti pro odniklování vody na oxidech manganu MnO x 10 Množství upravené vody [1] Obsah Ni ve vzorku ímr.ľ'1 Celkové množství zachyceného Ni [mg] ,01 >0,003 >0,003 >0,003 >0,003 >0,003 >0, Z výsledku uvedených v tabulce č. 3 je doloženo, že způsobem podle vynálezu bylo docíleno obnovy sorpční schopnosti materiálu na odstraňování rozpuštěných sloučenin niklu z vody. 15 Příklad 2 Křemičitý písek zrnitosti 0,6 až 1,0 mm, umělé napreparovaný oxidy manganu MnO x, byl v provozních podmínek 4 roky používán pro úpravu podzemní vody při odstraňování radia zvody. Tento zrnitý materiál byl použit pro ověření a jako příklad způsobu i zařízení podle 20 vynálezu pro desorpci radia z povrchové vrstvy oxidů manganů MnO x na filtračním materiálu. Provozní ocelový filtr je ve smyslu obrázku vertikální válcová nádrž i, o průměru Di = 2 m, výšky 2 m, uzavřená horním a dolním víkem, opatřena děrovaným mezidnem 2 ve vzdálenosti 0,5 m nad dolním víkem. Na děrovaném mezidnu 2 byla vrstva 1,0 m zrnitého filtračního materiálu 4, který na svém povrchu obsahoval oxidy manganu MnO x. Do horního víka filtru 25 nádrže i bylo napojeno potrubí 3 pro přívod upravované vody, do kterého bylo z boku napojeno potrubí 6 pro odvod proplachovací vody a/nebo roztoku manganistanu. Do spodního víka filtru nádrže i, bylo napojeno potrubí 7 pro obvod upravované vody. Do něho byly napojeny potrubí 8 pro přívod proplachovací vody a/nebo roztoku manganistanu a potrubí 10 pro přívod redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanů. Na trase tohoto potrubí, zaústěného do jímky 1_2 pro roztoky, 30 bylo osazeno čerpadlo JJ.. Jímka 12 pro roztoky byla vybavena mechanickým míchadlem 14. Jímka 12 pro roztoky byla umístěna 1 m pod úrovní filtru, byla kruhového půdorysu, průměru D 2 = 1,2 m, výšky 1,8 m s kuželovým dnem. Ve špici kuželového dna měla napojeno potrubí L5 pro vypouštění roztoků a kalů. Do potrubí 7 pro odvod upravované vody bylo napojeno potrubí 9 pro přívod tlakového vzduchu. Do potrubí 6 pro odvod proplachovací vody a/nebo roztoku 35 manganistanu bylo napojeno potrubí 5 pro cirkulaci roztoků, které bylo zaústěno do jímky 12 pro roztoky. Aby bylo možno v zařízení provádět celý postup desorpce radia z filtračního materiálu, který vyžaduje využívat potrubí postupně pro průtoky různých médií, byla všechna potrubí osazena příslušnými uzavíracími armaturami A3, A5, A6. A7, A8. A9, A10, A13, A Způsob desorpce radia z filtračního zrnitého materiálu 4, který na povrchu obsahoval oxidy manganu MnO x byl podle vynálezu realizován následujícím postupem: do jímky ]_2 pro roztoky bylo napuštěno 1,5 m 3 vody. Za stálého míchání mechanickým míchadlem j_4 bylo do vody postupně přisypáno 100 kg hexametafosforečnanu sodného (NaP0 3 ) n a dále 25 kg siřičitanu sodného Na^SOj. Směsný roztok byl doplněn vodou na objem 2,0 m 3. Vzorek směsného roztoku 45 vykázal redox potenciál - 62 m V. Uzavřením armatur A3 a A7 byla ukončena úprava podzemní vody. Z jímky 12 na roztoky bylo čerpadlem H, při otevření armatury A10, potrubím 10 pro přívod redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanů zahájeno čerpání směsného roztoku do spodní části filtru. Otevřením armatury A5 začal potrubím 5 pro cirkulaci roztoků přitékat roztok do -6-

8 jímky J_2 pro roztoky. Otevřením armatury A9 proudil potrubím 9 pro přívod tlakového vzduchu vzduch, prostupoval vzhůru mezidnem 2 a udržoval filtrační materiál v mírném pohybu, dále odcházel spolu s roztoky potrubím 5 pro cirkulaci do jímky 12 pro roztoky a tam se uvolňoval do atmosféry. Po 60 minutách byla zavřena armatura A9 a zastaveno čerpadlo JJ_. Tím byla 5 ukončena cirkulace roztoků. Armatura A5 byla potom uzavřena. Otevřením armatur A8 a A6 byla potrubím 8 pro přívod proplachovací vody a/nebo roztoku manganistanu přivedena proplachovací voda s obsahem 0,01 g/l manganistanu draselného KMnO,), prostupovala mezidnem 2 vzhůru, z povrchu materiálu odplavovala zbytky chemických činidel siřičitanu a polyfosforečnanu a potrubím 6 pro odvod proplachovací vody a/nebo roztoku manganistanu bylo odvedeno io mimo zařízení. Po 60 minutách byl uzavřením armatury A8 zastaven průtok proplachovací vody s manganistanem. Otevřením armatur A13 a A15 byly z celého zařízení potrubími j_3 pro odtok roztoků a potrubím 1_5 pro vypuštění roztoků a kalů odvedeny všechny roztoky mimo zařízení k dalšímu zpracování. Tím byla etapa desorpce radia z filtračního materiálu způsobem podle vynálezu ukončena. Filtr byl potom uveden do běžného provozu otevřením armatury A3 na 15 potrubí 3 pro přívod vody a armatury A7 na potrubí 7 pro odvod upravované vody. Ověření účinnosti způsobu a zařízení podle vynálezu bylo provedeno porovnáním obsahů radia na vzorcích filtračního písku odebraných z provozního filtru před a po provedení desorpce radia. Ověření zachování sorpční schopnosti filtračního materiálu 4 o adsorpci radia bylo provedeno změřením celkových objemových aktivit upravovaných a upravených vod ve vzorcích vod 20 odebraných před a po desorpci způsobem podle vynálezu. Výsledkem jsou přehledně uvedeny v tabulce č Tabulka č. 4 Porovnání hmotnostních aktivit radia 226 na filtračním materiálu a účinnosti úpravy vody z období před a po realizaci způsobu a zařízení podle vynálezu. Hmotnostní aktivita radia filtrační materiál 226 Bq/kg před po Celková objemová aktivita upravená vody alfa Bq/1 před po 0,11 0,09 Poznámka: upravovaná voda měla v obou případech celkovou objemovou aktivitu 30 alfa = 0,41 Bq.ľ'. Průmyslové využití vynálezu 35 Vynález může být nejčastěji využíván při úpravě podzemních vod při odstraňování složek surové vody, zejména niklu a radia, do kvality vody pitné, balené pramenité nebo minerální, způsobem filtrace surové vody, bez nutnosti výměny a náhrady vyčerpaného zrnitého materiálu filtračních loží. -7-

9 PATENTOVÉ NÁROKY 5 1. Způsob odstraňování rozpustených sloučenin niklu a/nebo radia z vody, které se z roztoku adsorbují na zrnitém materiálu obsahujícím na svém povrchu oxidy manganu MnO x, vyznačený tím, že po adsorpci desorpce niklu a/nebo radia z oxidů manganu MnO x se provádí redukčním činidlem o koncentraci vytvářející v roztoku redox potenciál - 5 mv až mv, s výhodou siřičitanem sodným NajSOa, a roztokem polyfosforečnanů sodného 1 g/l až 250 g/l, zejména hexametafosforečnanem sodným (NaP03) n, přičemž ionty niklu a/nebo radia přecházejí z oxidů manganu MnO x do roztoku, načež jsou tímto roztokem odvedeny. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se na oxidy manganu MnO x působí 15 nejprve redukčním činidlem a potom polyfosforečnanem sodným, nebo se působí současně směsným roztokem obou činidel. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že přebytek redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanů sodného z povrchu materiálu odplaví vodou nebo s výhodou roztokem 20 manganistanu draselného KMn0 4 o koncentraci 0,001 g/l až 25,0 g/l. 4. Způsob podle nároků 1 až 3, v y z n a č e n ý t í m, že materiál po desorpci obsahující na povrchu oxidy manganu MnO x je pro adsorpci sloučenin niklu a/nebo radia z vody použit znovu Způsob úpravy podle nároku 1 nebo 4, v y z n a č e n ý t í m, že se několikrát opakuje. 6. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený t í m, že roztoky redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanů sodného se po odvedení z povrchu materiálu znovu použijí Způsob podle nároku 1 nebo 2, v y z n a č e n ý t í m, že se před jeho zahájením z povrchu materiálu vodou odplaví dříve zachycené pevné a vločkovité částice nečistot z upravované vody Zařízení pro provádění způsobu podle nároku 1, vyznačující se tím, že zrnitý materiál (4) obsahující na svém povrchu oxidy manganu MnO x je umístěn v dolní části nádrže (1) na děrovaném mezidnu (2), přičemž nádrž (1) je v horní části opatřena potrubím (3) pro přívod upravované vody, do kterého je napojeno potrubí (6) pro odvod proplachovací vody a/nebo roztoku manganistanu, v dolní části je nádrž (1) opatřena potrubím (7) pro odvod upravené vody, do kterého jsou napojeny potrubí (8) pro přívod proplachovací vody a/nebo roztoku manganistanu a potrubí (10) pro přívod redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanů, kde na trase tohoto potrubí zaústěného do jímky (12) pro roztoky je osazeno čerpadlo (11), přičemž jímka (12) pro roztoky je vybavena mechanickým míchadlem (14) a ve dně má napojeno potrubí (15) pro vypuštění roztoků a kalů. 9. Zařízení podle nároku 8, v y z n a č u j í c í s e t í m, že do potrubí (7) pro odvod upravené 45 vody je napojeno potrubí (9) pro přívod tlakového vzduchu Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že do potrubí (10) pro přívod redukčního činidla a/nebo polyfosforečnanů je napojeno potrubí (13) pro odtok roztoků, které vyúsťuje do jímky (12) pro roztoky. 11. Zařízení podle nároků 8 až 10, v y z n a č u j í c í s e t í m, že do potrubí (6) pro odvod proplachovací vody a/nebo manganistanu je napojeno potrubí (5) pro cirkulaci roztoku, které vyúsťuje do jímky (12) pro roztoky.

10 12. Zařízení podle nároků 8 až 11, v y z n a č u j í c í s e tím, že všechna potrubí jsou opatřena uzavíracími armaturami (A3, A5, A6, A7, A8, A9, AlO, A13, AI5). 5 1 výkres -9-

11 CZ B6 A3 / \ 14- AiS / Konec dokumentu - 10-