Способ извлечения цезия

 

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕЗИЯ из водных растворов, включающ1Й экстракцию , отличающийся тем, что, с целью увеличения степени извлечения и упрощения процесса, экстракцию ведут путем электродиализа в двухкамерном электродиализаторе с жидкой мембраной, содержащей изооктиловый эфир монометилфосфоновой кислоты, 4,4-дитетрабутилбензо-24краун-8 и толуол при следующем соотношении компонентов, мас.%. Изооктиловый эфир монометилфосфановой кислоты 25 - 75 4,4-дитетрабутилбензо24-краун-80 ,01-1,5 ТолуолОстальное с подачей в анодное пространство водного раствора .цезия, а в катодное т раствора минеральной кислоты 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве минеральной кислоты : используют соляную, серную и азотную кислоты.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4 s>1 В 01 D 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3311588/23-26 (22) 06.07.81 (46),23.04.85. Бюл. 9 15 (72) В . Н. Голубев, Б. A. Пурин, (. h. Филатова, Л. М. Иельникова, В. И ° Пантелеев, И. А. Соболев, Л. "1. Хомчик и Н. Ф. Кулешов (71) Институт неорганической. химии

AH Латвийской ССР и Иосковское научно-производственное объединение

"Радон" (53) 66!.836(088.8) (56) 1. Патент США 11 2925323, кл. 23-102, опублик. 1960.

2. Патент ЧССР !" 104661, кл. 12 . 11/04, опублик. 1962. (54)(57) l. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕЗИЯ из водных растворов, включающий экстракцию, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени из„„SU, „1005350 влечения и упрощения процесса, экстракцию ведут путем эпектродиализа в двухкамерном электродиализаторе с жидкой мембраной, содержащей изооктиловый эфир монометилфосфоновой кислоты, 4,й-дитетрабутилбензо-24краун-8 и толуол при следующем соотношении компонентов, мас.7

Изооктиловый эфир монометилфосфановой кислоты 25 — 75

4,4-дитетрабутилбензо24-краун-8 0,01-1 5

Толуол Остальное с подачей в анодное пространство водного раствора, цезия, а в катодное — . раствора минеральной кислоты.

2. Способ по и. l, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве минеральной кислоты; используют соляную, серную и азотную кислоты.

1005350

Изобретение относится к способам извлечения и концентрирования цезия и может быть использовано при переработке радиоактивных отходов для удаления и концентрирования радио- 5 нуклидов цезия при их захоронении.

Известен способ извлечения цезия из растворов, согласно которому цезий, содержащий раствор, первоначально нейтрализуют аммиаком до рН 2-3 10 для почти полного (90%) соосаждения с Fe(OH)> примесей Се, Ru, Те и других металлов. Затем 50-процентным раствором NaOH,- содержащим соду, выделяют основную массу редкоземель15 ных металлов. В фильтрате, подкисленном и нагретом до 90 С, растворяют о алюмоаммонийные квасцы до достижения их концентрации 240 г/л. После охлаждения раствора до 4-25 С квасцы о отделяют и 2-3 раза перекристаллизовывают. Полученные алюмоцезиевые квасцы (извлечение цезия составляет до 90%) растворяют в воде, затем, нагревая его, пропускают насыщенный аммиаком воздух для отделения

AI(OH) . Степень извлечения цезия не прев пыает 90% (1) .

Известен способ экстракции цезия из водных растворов, согласно которому цезийсодержащие воды нейтрализуют карбонатом аммония, осадок отфильтровывают, а фильтрат подкисляют соляной кислотой до рН 4-5. После этого раствор отрабатывают нитробен- З5 эолом, содержащим 0,2 — 0,5 моль/л йода. Полученный экстракт дистиллируют, а осадок прокаливают при 250350 С и получают соль CsJ. Извлечение цезия составляет 82-90% (2) . 40

Недостатки указанного. способа— сложность и многостадийность процесса извлечения цезия, строгое соблюдение рН исходных растворов, недостаточная полнота извлечения цезия и 45 недостаточная чистота конечного продукта.

Целью изобретения является увеличение степени извлечения и .упрощение процесса. 50

Цель достигается тем, что в способе,извлечения цезия из водных растворов, включающем экстракцию, последнюю ведут путем электродиапиза в двухкамерном электродиализаторе с 55 жидкой мембраной, содержащей изооктиловый эфир монометилфосфоновой кислоты, 4,4-дитетрабутилбензо-24-краун-8 и толуол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Изооктиловый эфир монометилфосфоновой кислоты . 25-75

4,4-Дитетрабутилбензо-24-краун-8 0,01-1,5

Толуол Остальное с подачей в анодное пространство водного раствора цезия, а в катодное — раствора минеральной кислоты.

В качестве минеральной кислоты используют соляную, серную и азотную кислоты.

Извлечение цезия из жидких радиоактивных отходов ведут следующим образом.

В анодное пространство помещают исходный раствор, содержащий цезий, в катодное пространство помещают раствор реэкстрагента, например, 10 -10 моль/л раствор серной кислоты, соляной или азотной. Заливают жидкую мембрану состава, мас.%: Изооктиловый эфир монометилфосфоновой кислоты 25-75%; 4,4-дитетрабутилбензо-24-краун-8 в толуоле 0,01-1,5.

Жидкую мембрану с двух сторон ограничивают полупроницаемыми перегородками из целлофана. Процесс ведут при плотности тока 0,5-50 MA/ñì, в ка2 честве катода и анода используют пластины платинированного титана.

При наложении на систему постоянного электрического тока катионы цезия путем электромиграции через полупроницаемую перегородку с последующей жидкостной экстракцией в электрическом поле поступают в жидкую мембрану, далее путем диффузии и электромиграции катионы цезия поступают к границе жидкая мембрана— раствор реэкстрагента в катодной камере, где происходит реэкстракция цезия в электрическом поле с учетом состава реэкстрагента.

Пример 1. 0,1 л стока с рН 10, содержащего 0,0035 мг цезия-137 и б,7 г посторонних примесей (натрий, магний, железо,ал1оминий,хлорид-ионы), помещают в анодную камеру электродиализатора, в катодную камеру помещают 0,05 л 1О моль/л раствора соляной кислоты, Заливают жидкую мембрану состава: 75% изооктилового эфира монометилфосфоновой кислоты и

0,01% 4,4-дитетрабутилбензо-24-краун-8 в толуоле. После 30 мин процесса

3 1005350 4

Т аблица 1

Качественные и количественные показатели процесса извлечения цезия (условия из примера 2) . Способ

Степень извлечени ичество адий ласть ходных сходо

Свыше 120

Свыше 30

Прототип

Предлагаемый

1-10

99,9 при плотности тока 50 ИА/см в анодной камере остаются следы цезия-137 извлечение цезия 99,9Х.

П р и и е р 2. О,1 л раствора .с рН 1, содержащего 0,0085 мг цезия-137 5 и l?,0 г посторонних примесей (кальций, железо, натрий, уран, нитрат- .

-ионы) помещают в анодную камеру электродиализатора. В катодную камеру помещают 0,05 л 0,1 моль/л азотной кислоты. В камеру заливают жидкую мембрану состава: 25Х изооктилового эфира монометилфосфоновой кислоты, 1,5Х 4,4-дитетрабутилбензо-24-краун-8 в толуоле. После 30 мин электродиали- >5 за при плотности тока.0,5 ИА/см в анодной камере остаются следы цезия137;:степень извлечения цезия 99,9Х.

Для сравнения эффективности пред- лагаемого способа с известным были 2О .проведены сравнительные эксперименты, результаты которых приведены в табл.).

Таким образом, проведение процесса. извлечения цезия по предлагаемому способу протекает в одну стадию.в те- 5 чение 30 мин и с извлечением 99,9Х.

Это позволяет не только увеличивать в 4-5 раз производительность труда, но и достигает необходимого экономического эффекта. 30

Оптимальные концентрационные интервалы составных частей жидкой мембраны были выбраны на основе экспериментальных данных . В частности, снижение в жидкой мембране содержания изооктилсвого эфира монометилфосфоновой кислоты ниже 25Х и 4,4-дитетрабутилбензо-24-краун-8 ниже

0,01Х приводит к резкому увеличению электрического сопротивления жидкой мембраны и ее ионной емкости по отно-. шению к цезию, что приводит к невозможности использования оптимальной плотности тока электродиализа (1О30 ИА/см ) и тем самым — к снижению производительности и эффективности процесса извлечения цезия.

Верхние пределы компонентов (75Х и 1,5Х} обусловлены пределом их растворимости в жидкой мембране.

Высокий процент извлечения цезия из водных растворов сохраняется только при:использовании в качестве католита растворов минеральных кислот HC1 HNO H>SO и других..Это наглядно иллюстрируется экспериментальными. данными таба.2.

Извлечение цезия проводилось кз водного модельного раствора, где цезий находился не в виде радионуклеотида.

1005350

Таблицп2

7с и 3 В. f » и е Ef!! я це . 3 и н

Сос тав жидкой мембраны, Времн процесс», мин

-9

Состав католита, 10 мол/л

%14С!

4 2 4

N10H

0,005 30

l. ИИОИФК

Краун! 4,. .

36, 7 34,5

1,7

41,2

2. ИИОМФК 20

21,0

68,5

3,1

63,7 61,3

Краун

Толуол Остальное

3. ИИОИФК 25

Краун 1,5

Толуол Остальное

99,9 99,9

?4,5

99,9

3,8

ИИОИФК вЂ” изооктиловый эфир монометилфосфоновой кислоты;

Краун — 4,4-дитетрабутилбензо-24-краун-8.

Редактор Л. Письман Техред N. Ãåðãåëü Корректор А. Тяско

Заказ 2791/2 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4