Влияние состояния радионуклидов и состава раствора на радиоактивное загрязнение поверхностей

Как известно, сорбция радионуклидов поверхностями металлов, продуктами коррозии и полимерными покрытиями существенно зависит от физико-химического состояния радионуклидов в загрязняющей среде. Радионуклиды сохраняют индивидуальные химические свойства даже в крайне разбавленных растворах.

Радионуклиды присутствуют в растворах в ионном, молекулярно-дисперсном или коллоидном (истинном или «псевдо») состоянии. Ионодисперсное состояние включает простые акваионы и различные комплексные формы; к молекулярно-дисперсным формам можно отнести ионные ассоциаты и соединения с низкой степенью диссоциации, например гидроокиси металлов. Гидроксоформы радионуклидов, сорбируясь на неизбежно присутствующих в растворе загрязнениях b, gформы кремниевой кислоты и др.), образуют «псевдоколлоиды»; по достижении определенного пересыщения раствора по ионам ОН^- или металла образуются мелкодисперсные истинные коллоиды, представляющие собой фазу нерастворимой гидроокиси радионуклида. Оба вида коллоидов подчиняются типичным закономерностям поведения коллоидов в растворах, при этом системы с истинными коллоидами менее обратимы.

Щелочные элементы, как правило, не образуют прочных комплексов и коллоидов и находятся в растворе в виде положительно заряженных ионов, заметная сорбция наблюдается при рН ≥ 9. Щелочноземельные и некоторые другие двухвалентные элементы (Zn, Со, Ni, Fe (II)) могут находиться в растворе в ионном состоянии, образуют ряд комплексов и сорбционные коллоиды. Сорбция становится заметной при рН > 7 - 8. Fе (II), Со, Ni образуют истинные коллоиды при рН > 10.

Поливалентные элементы присутствуют в растворе в виде катионов, комплексов различного типа, сорбционных и истинных коллоидов. В растворах обычно устанавливаются сложные равновесия между присутствующими формами. Сорбционное поведение сильно зависит от рН раствора и присутствия комплексообразователей.

Электролиты и комплексообразователи по-разному влияют на сорбцию и соосаждение разных форм радионуклидов. Ионообменная сорбция в присутствии электролитов или комплексообразователей снижается. Сорбцию ¹³⁷Сs, ⁵⁹Fe, ⁶⁰Со, ⁵⁴Мп на нержавеющей стали наиболее сильно снижают комплексообразователи, связывающие радионуклиды в прочные растворимые комплексы (для ⁶⁰Со — нитрозо-R-соль, для ⁵⁹Fе — ДТПА). В их присутствии сорбция минимальна в широкой области рН.

Нейтральные электролиты оказывают «высаливающее» действие на сорбцию радионуклидов в молекулярной форме. В то же время тенденция к образованию псевдоколлоидов в присутствии электролитов снижается. Молекулярные и коллоидные формы радионуклидов легко соосаждаются с оксигидратными осадками. Пока мало исследованной остается адсорбция «горячих» атомов, которые, обладая высокой химической активностью и формой, отличной от состояния материнского нуклида, могут прочнее фиксироваться поверхностями и осадками.