ASTM C1733-17
Стандартный метод определения коэффициентов распределения неорганических частиц периодическим методом
- Стандартный №
- ASTM C1733-17
- Дата публикации
- 2017
- Разместил
- American Society for Testing and Materials (ASTM)
- состояние
- быть заменен
- ASTM C1733-17a
- Последняя версия
- ASTM C1733-21
- сфера применения
-
Технический анализ стандартного метода ASTM C1733-17
ASTM C1733-17, «Стандартный метод испытаний для определения коэффициента распределения неорганических веществ методом пакетной обработки», является ключевым техническим стандартом в ядерном топливном цикле, в частности, используемым для количественной оценки адсорбционного поведения химических веществ на твердых материалах. Этот стандарт был разработан комитетом ASTM C26 по ядерному топливному циклу, последняя версия которого была выпущена в августе 2017 года.
Основные понятия и теоретические основы коэффициента распределения (Kd)
Коэффициент распределения (Kd) определяется как отношение массы растворенного вещества, адсорбированного на единицу массы твердой фазы, к массе растворенного вещества на единицу объема жидкой фазы. Его математическое выражение:
Kd = (масса растворенного вещества в твёрдой фазе / масса твёрдой фазы) / (масса растворенного вещества в жидкой фазе / объём жидкой фазы)
Стандартная единица измерения обычно мл/г. Значение Kd используется для количественной оценки совокупного эффекта различных геохимических процессов, таких как ионный обмен, адсорбция, комплексообразование и осаждение, которые происходят при миграции водных растворов через геологические среды или конструкционные материалы.
Область применения и технические характеристики метода
Области применения Типы материалов Объекты измерения Технические ограничения Оценка миграции загрязнения подземных вод Геологические среды (почва, горная порода) Неорганические виды ионов Не подходит для долгосрочного прогнозирования поведения на месте Оценка объектов утилизации отходов Инженерные адсорбционные материалы Радионуклиды Требуются материалы, специфичные для площадки Исследование механизма параметров Строительные материалы Специфические химические виды Применение результатов требует экспертной оценки Ключевое экспериментальное оборудование и технические требования
Стандартные требования к использованию Центрифуга (≥1400 g), фильтр (≥0,45 мкм), лабораторный шейкер и приборы для мониторинга окружающей среды, такие как pH-метры и кондуктометры. Все лабораторные приборы должны быть тщательно очищены. Избегайте использования пористых пластиков, которые могут вызвать расслоение пластин. Рекомендуются контейнеры из FEP или TFE.
Спецификации сбора и предварительной обработки образцов
Твердые образцы должны быть репрезентативными для конкретной формации с использованием стандартных процедур (таких как Руководство D5730) и экспертной оценки. Образцы геологической среды, собранные в полевых условиях, не следует высушивать; рекомендуется хранение в замороженном виде. Образцы грунтовых вод должны быть собраны в соответствии с Методикой D4448 и D3370, сохраняя целостность условий окружающей среды in situ. Химические методы консервации, такие как подкисление, запрещены.
Подробная экспериментальная процедура
Использовалось соотношение масс жидкости и твердого вещества 25:1, и были проведены предварительные кинетические эксперименты для определения времени, необходимого для достижения постоянной концентрации раствора. В качестве контактного раствора использовались грунтовые воды, специфичные для участка, или имитированные грунтовые воды с добавлением известных концентраций целевого вида. В ходе эксперимента контролировались изменения pH, а окислительно-восстановительный потенциал in situ поддерживался в инертной атмосфере при необходимости.
Обработка данных и метод расчета Kd
Kd можно рассчитать с помощью разностного метода: количество адсорбции в твердой фазе рассчитывается по разнице между концентрацией эталонного раствора и концентрацией раствора после контакта. Для высокоточных измерений или систем с широким диапазоном концентраций рекомендуется использовать изотерму адсорбции. Подробный шаблон электронной таблицы расчета приведен в стандарте (см. Таблицу 1).
Анализ точности и смещения метода
Экспериментальная точность зависит от оператора. Внутрилабораторная точность (повторяемость) для таких элементов, как Cd, Hg, Se и Sr, обычно находится в диапазоне 1–7%, в то время как значение Kd для Cs может достигать точности 4%. Межлабораторная точность (воспроизводимость) еще не определена, и комитет по стандартам в настоящее время собирает соответствующие данные.
Технические ограничения и особенности применения
На значения Kd, определяемые серийными методами, влияет множество переменных, включая pH, ионную силу, окислительно-восстановительные условия и температуру. Применение экспериментальных результатов должно быть тщательно оценено квалифицированными экспертами, разбирающимися в факторах, специфичных для данной площадки. Стандарт особо подчеркивает, что использование значений Kd, полученных из литературы, настоятельно не рекомендуется.
Рекомендации по внедрению стандарта и передовая практика
При внедрении ASTM C1733-17 следует уделять внимание: 1) строгому поддержанию первозданного состояния полевых образцов; 2) тщательной характеристике химических свойств твердых и жидких образцов; 3) проведению адекватных предварительных кинетических экспериментов; 4) учету концентрационной зависимости и конкурирующих ионных эффектов; и 5) выполнению проверки баланса масс.
Техническое развитие стандарта и фоновый анализ
Этот стандарт был первоначально опубликован в 2010 году и пересмотрен в 2017 году. Его разработка была обусловлена насущными потребностями в утилизации ядерных отходов и оценке переноса загрязнения подземных вод. Стандарт отражает глубокое понимание ограничений концепции Kd и подчеркивает осторожность при экстраполяции лабораторных данных на полевые условия.
Примеры практического применения
В приложении к стандарту приведены примеры кривых кинетики адсорбции Tc-99 (рисунок 1) и изотерм (рисунок 2) на материалах для тампонирования. Эти примеры демонстрируют поведение адсорбции и её зависимость от времени при различных начальных концентрациях, предоставляя конкретные ссылки для внедрения метода.
Ссылки и техническая поддержка
В стандарте приведены несколько ключевых источников, включая исследование Коулза и Рамспотт о расхождении между результатами полевых и лабораторных исследований, исследование Фурманна об эффектах адсорбции на фильтрах и метод Каплана для коррекции значений Kd для гравия.
ASTM C1733-17 Ссылочный документ
- ASTM D1293 Стандартные методы определения pH воды
- ASTM D2216 Стандартный метод лабораторного определения содержания воды (влаги) в почве и горных породах по массе
- ASTM D2217 Стандартная практика влажной подготовки проб почвы для гранулометрического анализа и определения констант почвы
- ASTM D2488 Стандартная практика описания и идентификации почв (визуально-ручная процедура)
- ASTM D3370 Стандартные методы отбора проб воды из закрытых трубопроводов
- ASTM D422 Стандартный метод испытаний для гранулометрического анализа почв
- ASTM D4319 Стандартный метод определения коэффициентов распределения методом краткосрочных периодов (отозван в 2007 г.)
- ASTM D4448 Стандартное руководство по отбору проб из скважин для мониторинга подземных вод
- ASTM D5730 Стандартное руководство по характеристике участка для экологических целей с упором на почву, скальные породы, зону Вадоза и грунтовые воды
ASTM C1733-17 История
- 2021 ASTM C1733-21 Стандартный метод определения коэффициентов распределения неорганических частиц периодическим методом
- 2020 ASTM C1733-20 Стандартный метод определения коэффициентов распределения неорганических частиц периодическим методом
- 2017 ASTM C1733-17a Стандартный метод определения коэффициентов распределения неорганических частиц периодическим методом
- 2017 ASTM C1733-17 Стандартный метод определения коэффициентов распределения неорганических частиц периодическим методом
- 2010 ASTM C1733-10 Стандартный метод определения коэффициентов распределения неорганических частиц периодическим методом
