Способ экстракционного выделения радионуклидов олова из растворов минеральных и органических кислот, а также их солей


 


Владельцы патента RU 2412907:

Открытое акционерное общество "Государственный научный центр - Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (ОАО "ГНЦ НИИАР") (RU)

Изобретение может быть использовано в аналитической химии и радиохимии. Приготавливают рабочий раствор с кислотностью в интервале 0≤рН≤2 и суммарной концентрацией в нем органических кислот и их солей не более 0,1 моль/л и контактируют рабочий раствор с экстрагентом. В качестве экстрагента используют ди-(2-этилгексил)фосфорную кислоту с массовой долей основного вещества не менее 98% или ее раствор в органическом разбавителе. Экстракт промывают раствором минеральной кислоты либо смеси минеральной кислоты и ее соли при кислотности в интервале 0≤рН≤2. Реэкстракцию целевых радионуклидов олова проводят раствором минеральной или органической кислоты, либо их смеси, либо смеси данных кислот с их солями. Изобретение позволяет выделять радионуклиды олова из водно-солевых растворов. 11 з.п. ф-лы, 8 табл.

 

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в аналитической химии.

Известен способ экстракционного выделения олова (IV) из его смесей с индием [И.С.Левин, Т.Г.Азаренко. Экстракционно-фотометрическое определение малых количеств индия в оловосодержащих материалах. Заводская лаборатория. Т.XXVIII, №11, 1962 г., с.1313-1316]. Метод основан на совместной экстракции олова и индия из сернокислых растворов смесью 2-этилгексилфосфорных кислот и последующей реэкстракции индия бромистоводородной кислотой. Целевым продуктом в разделяемой смеси является индий, операция реэкстракции олова по данному способу не описана.

Недостатком данного способа является использование для экстракционного выделения олова смеси органических веществ неопределенного качественного и количественного состава. Авторы вышеуказанного способа используют экстрагент, синтезированный ими самостоятельно и не подвергнутый очистке от побочных продуктов синтеза. В указанных авторами условиях синтеза образуется смесь таких соединений, как моно-(2-этилгексил) фосфорная (М2ЭГФК), ди-(2-этилгексил) фосфорная (Д2ЭГФК), (2-этилгексил) пирофосфорные кислоты, а также три-(2-этилгексил) фосфат (Т2ЭГФ). Данные вещества обладают различной экстрагирующей способностью в отношении как олова, так других компонентов исходного раствора.

Так, известно [А.А.Шаталова, И.С.Левин и др. Журнал аналитической химии, т.22, 1967 г., с 196], что алкилпирофосфорные кислоты количественно экстрагируют олово (IV), причем его обратный перевод в водную фазу (реэкстракция) представляет значительную проблему. Таким образом, вышеуказанный недостаток не позволяет прогнозировать применимость данного способа для выделения радионуклидов олова из водно-солевых растворов.

Эти недостатки устраняются в способе экстракционного выделения радионуклидов олова из растворов минеральных и органических кислот, а также их солей, заключающемся в приготовлении рабочего раствора с кислотностью в интервале 0≤рН≤2 и суммарной концентрацией в нем органических кислот и их солей не более 0,1 моль/л, контактировании рабочего раствора с экстрагентом, при этом в качестве экстрагента используют ди-(2-этилгексил)фосфорную кислоту с массовой долей основного вещества не менее 98% или ее раствор в органическом разбавителе, промывке экстракта раствором минеральной кислоты, либо смеси минеральной кислоты и ее соли, при кислотности в интервале 0≤рН≤2, и реэкстракции целевых радионуклидов раствором минеральной или органической кислоты, либо их смеси, либо смеси данных кислот с их солями.

Заявляемый способ может быть использован для выделения радионуклидов олова из растворов, содержащих такие минеральные кислоты, как соляная, серная, азотная и органические кислоты таких классов, как алифатические и ароматические карбоновые (например, уксусная, бензойная), дикарбоновые (например, щавелевая) и оксикарбоновые (например, винная, лимонная). В качестве солевого компонента в растворе могут содержаться стабильные или радиоактивные соли или смесь солей таких элементов, как щелочные и щелочноземельные, медь, цинк, алюминий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, сурьма, селен, титан, цирконий, гафний.

Наличие операции приготовления рабочего раствора с указанными значениями кислотности и суммарной концентрации в нем органических кислот и их солей обеспечивает достижение оптимальных условий для последующего экстракционного извлечения радионуклидов олова в органическую фазу. Максимальное и минимальное значения рН рабочего раствора, а также максимальная суммарная концентрация в нем органических кислот и их солей определяются снижением полноты извлечения целевых радионуклидов. Максимальная концентрация прочих солевых компонентов раствора определяется их растворимостью.

Наличие операции контактирования рабочего раствора с ди-(2-этилгексил) фосфорной кислотой (Д2ЭГФК) или ее раствором в не растворимом в водной фазе органическом разбавителе позволяет перевести целевые радионуклиды в органическую фазу и, тем самым, отделить их от основного количества присутствующих в исходном растворе компонентов.

При проведении данной операции в органическую фазу полностью или частично переходят катионы таких компонентов исходного раствора, как соли железа (III), алюминия (III), титана (IV), циркония (IV) и гафния (IV).

Для избежания потерь целевых радионуклидов суммарная массовая доля примесей фосфорорганических соединений (М2ЭГФК, Т2ЭГФ, пирофосфорные кислоты) в используемом по заявляемому способу экстрагенте не должна превышать 2%.

В качестве разбавителя могут быть использованы находящиеся при нормальных условиях в жидком состоянии органические соединения таких классов, как алифатические, например, декан, ароматические, например, толуол, а также их галогенпроизводные, например, тетрахлорметан.

Выделение радионуклидов олова по заявляемому способу может быть осуществлено как непосредственным контактированием органической и водной фаз (экстракция), так и путем фильтрации водной фазы через слой дисперсного твердого носителя, пропитанного экстрагентом или его раствором в разбавителе (экстракционная хроматография).

В качестве носителя органической фазы могут быть использованы гранулированные полимерные материалы на основе таких соединений, как политетрафторэтилен, например, Тефлон Ф4-ТГ, сополимеры стирола и дивинилбензола, например, Полисорб-1, BioBeads SM, Amberlite XAD-2, или полиакрилатные смолы, например, Amberlite XAD-7.

Наличие операции промывки органической фазы (экстракта) раствором минеральной кислоты, либо смеси минеральной кислоты и ее соли позволяет перевести в промывной раствор катионы алюминия (III) и, тем самым, отделить целевые радионуклиды от данного компонента исходного раствора.

В качестве промывного используют растворы таких кислот, как серная, азотная или соляная, а также смеси данных кислот с соответствующими солями щелочных металлов или аммония. При проведении данной операции катионы железа (III), титана (IV), циркония (IV) и гафния (IV) остаются в экстракте. Максимальное значение рН промывного раствора определяется снижением полноты удаления из сорбента компонентов исходного раствора. Минимальное значение рН промывного раствора определяется увеличением потерь целевых радионуклидов в промывной раствор.

Наличие операции контактирования экстракта с водным раствором минеральной или органической кислоты, либо их смеси, либо смеси данных кислот с их солями (реэкстракция олова) позволяет перевести целевые радионуклиды из органической в водную фазу.

В тех случаях, если компонентами исходного раствора являлись соли титана (IV), циркония (IV), гафния (IV) и существует необходимость их отделения от целевых радионуклидов, для реэкстракции используют растворы таких минеральных кислот, как серная, азотная или соляная с концентрацией не менее 1 моль/л. В указанных условиях данные компоненты не реэкстрагируются. Минимальная концентрация минеральной кислоты определяется снижением полноты реэкстракции радионуклидов олова.

В тех случаях, когда компонентами исходного раствора являлись соли железа (III), либо их смесь с солями титана (IV), циркония (IV) и гафния (IV), для реэкстракции предпочтительно использовать раствор соляной кислоты с концентрацией не менее 8 моль/л. В указанных условиях обеспечивается селективная реэкстракция целевых радионуклидов. Минимальная концентрация соляной кислоты определяется снижением полноты отделения катионов железа(III). Помимо минеральных кислот, для реэкстракции могут быть использованы смеси данных кислот с их солями. Максимальная концентрация солей минеральных кислот при реэкстракции определяется растворимостью данных солей в соответствующих кислотах.

В тех случаях, если отсутствует необходимость отделения целевых радионуклидов от солей железа (III), титана (IV), циркония (IV), гафния (IV), для реэкстракции могут быть использованы также растворы таких органических кислот, как лимонная, винная или щавелевая, а также смеси данных кислот с соответствующими солями щелочных металлов или аммония.

Суммарная концентрация органической кислоты и ее соли в реэкстрагирующем растворе должна составлять не менее 0,1 моль/л, а его кислотность - находиться в интервале 2≤рН≤5. Минимальные значения рН реэкстрагирующего раствора, а также суммарной концентрации в нем органических кислот и их солей определяются снижением полноты реэкстракции целевых радионуклидов. Максимальное значение рН реэкстрагирующего раствора определяется необходимостью устранения эффектов гидролиза и осаждения малорастворимых соединений олова. Помимо органических кислот и их солей, реэкстрагирующий раствор может содержать также минеральные кислоты или (и) их соли, при этом концентрация минеральной кислоты должна соответствовать вышеприведенному интервалу рН. Максимальная концентрация солей минеральных кислот при реэкстракции определяется растворимостью данных солей в реэкстрагирующем растворе.

Для выделения радионуклидов олова по заявляемому способу использовали Д2ЭГФК, подвергнутую очистке от примесей исходных веществ и побочных продуктов синтеза. Исходным сырьем для получения очищенного экстрагента являлась Д2ЭГФК (торговое наименование - ДАФ), с показателями качества, соответствующими ТУ 2435-259-05763458-98. Массовая доля основного вещества в сырьевой Д2ЭГФК находилась в пределах 66-68%, массовая доля М2ЭГФК составляла 10-12%. Процедура очистки экстрагента включала следующие операции:

гидролиз алкилпирофосфорных кислот нагреванием с раствором азотной кислоты;

отделение М2ЭГФК обработкой раствором гидроксида натрия;

отделение Т2ЭГФ и 2-этилгексилового спирта экстракцией бензолом;

осаждение медной соли Д2ЭГФК;

выделение Д2ЭГФК из медной соли обработкой раствором азотной кислоты;

вакуумная отгонка воды и органических растворителей.

Содержание основного вещества (Д2ЭГФК) в очищенном экстрагенте составило более 98%. Все органические разбавители имели класс чистоты не ниже «ЧДА» и использовались без дополнительной очистки.

Заявляемый способ экстракционного выделения радионуклидов олова из растворов минеральных и органических кислот, а также их солей иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Экстракция радионуклида 117mSn из растворов органических кислот и их солей с реэкстракцией минеральными кислотами.

Рабочие (экстракционные) растворы готовили введением аликвот солянокислого раствора радионуклидного препарата 117mSnCl4 в раствор органических кислот с последующей корректировкой кислотности (рН) растворами соляной кислоты или гидроксида натрия. В качестве экстрагента использовали 2 моль/л раствор Д2ЭГФК в декане. В процессе контактирования проводилось интенсивное перемешивание водной и органической фаз. Последующее разделение водно-органической эмульсии проводили центрифугированием. Распределение радионуклида 117mSn между контактирующими фазами определяли радиометрическим методом. Условия выделения 117mSn по заявляемому способу и полученные результаты приведены в табл.1.

Пример 2. Экстракция радионуклида 117mSn из растворов минеральных кислот и их солей с реэкстракцией органическими кислотами.

Рабочие (экстракционные) растворы готовили введением аликвот солянокислого раствора радионуклидного препарата 117mSnCl4 в смешанные растворы хлорида натрия и соляной кислоты. Реэкстрагирующие растворы готовили введением раствора гидроксида натрия в растворы соответствующих органических кислот до достижения требуемого значения рН. В качестве экстрагента использовали 0,1 моль/л растворы Д2ЭГФК в декане, толуоле и тетрахлорметане. В процессе контактирования проводилось интенсивное перемешивание водной и органической фаз. Последующее разделение водно-органической эмульсии проводили центрифугированием. Распределение радионуклида 117mSn между контактирующими фазами определяли радиометрическим методом. Условия выделения 117mSn по заявляемому способу и полученные результаты приведены в табл.2.

Пример 3. Экстракционно-хроматографическое выделение радионуклида 117mSn с использованием в качестве носителя органической фазы полиакрилатной смолы Amberlite XAD-7.

Рабочие (сорбционные) растворы готовили введением аликвот солянокислого раствора радионуклидного препарата 117mSnCl4 в растворы минеральных или органических кислот, а также их солей. Корректировку кислотности (рН) сорбционных и десорбирующих растворов проводили растворами соляной кислоты или гидроксида натрия. Выделение радионуклида 117mSn проводили на колонках, содержащих 20 см3 пропитанного Д2ЭГФК носителя Amberlite XAD-7 крупностью 20-50 меш. Перед подачей сорбционного раствора колонки промыли раствором 0,1 моль/л HCl. Вытекающий из колонки раствор делили на порции (фракции), в которых определяли содержание радионуклида 117mSn радиометрическим методом. Условия выделения 117mSn по заявляемому способу и полученные результаты приведены в табл.3.

Пример 4. Экстракционно-хроматографическое выделение радионуклида 117mSn из смеси радиоактивных элементов с использованием в качестве носителя органической фазы стирол-дивинилбензольной смолы Полисорб-1.

Рабочий (сорбционный) раствор готовили смешиванием аликвот солянокислого раствора SnCl4, а также радионуклидных препаратов 117mSnCl4, 51CrCl3, 58CoCl2, 65ZnCl2, 55FeCl3, 175,181HfCl4 с последующим разбавлением водой до конечной концентрации соляной кислоты 0,4 моль/л. Суммарная масса изотопов олова в полученном растворе составляла 0,1 г.Выделение радионуклида 117mSn проводили на колонке, содержащей 20 см3 пропитанного Д2ЭГФК носителя Полисорб-1 крупностью 0,2-0,4 мм. Массовая доля экстрагента в сорбенте составляла 33%. Перед подачей сорбционного раствора колонку промыли раствором 0,4 моль/л HCl. Вытекающий из колонки раствор делили на порции (фракции), в которых определяли содержание радиоактивных элементов радиометрическим методом. Выходные кривые элюирования компонентов рабочего раствора, полученные значения выхода радионуклидов в десорбат олова приведены в табл.4.

Пример 5. Экстракционно-хроматографическое выделение радионуклида 117mSn из растворов, содержащих минеральные и органические кислоты, а также соли металлов.

Рабочие (сорбционные) растворы готовили введением аликвот солянокислого раствора радионуклидного препарата 117mSnCl4 в растворы, содержащие хлориды никеля, цинка, алюминия, сурьмы, а также минеральные или органические кислоты. Для контроля распределения цинка и сурьмы в процессе выделения 117mSn по заявляемому способу в сорбционный раствор вводили радиоактивные индикаторы 65Zn и 125Sb. Корректировку кислотности (рН) сорбционных растворов проводили растворами соляной кислоты или гидроксида натрия. Выделение радионуклида 117mSn проводили на колонках, содержащих 2 см3 пропитанного Д2ЭГФК носителя Amberlite XAD-7 крупностью 20-50 меш. Массовая доля экстрагента в сорбенте составляла 25%. Перед подачей сорбционного раствора колонки промыли растворами соляной кислоты с кислотностью (рН), равной рН соответствующего сорбционного раствора. Вытекающий из колонки раствор делили на порции (фракции), в которых определяли содержание радионуклидов 117mSn, 65Zn, 125Sb радиометрическим методом. Содержание никеля и алюминия во фракциях фильтрата определяли методом эмиссионной спектроскопии. Условия выделения 117mSn по заявляемому способу и полученные результаты приведены в табл.5.

Пример 6. Экстракционно-хроматографическое выделение радионуклида 117mSn из раствора, облученного нейтронами олова.

Радионуклид 117mSn получили облучением в реакторе СМ (ОАО «ГНЦ НИИАР»), обогащенного по изотопу 117Sn (97,2% атомн.) металлического олова массой 0,013 г. Облученное олово растворили в смеси концентрированных соляной и азотной кислот. В полученный раствор ввели 0,1 моль/л раствор цитрата натрия. Получено 0,150 л рабочего раствора с расчетным значением кислотности в интервале 0,5≤рН≤1,0.

Выделение радионуклида 117mSn проводили на колонке, содержащей 20 см3 пропитанного Д2ЭГФК носителя Полисорб-1 крупностью 0,2-0,4 мм. Массовая доля экстрагента в сорбенте составляла 33%. Перед подачей рабочего раствора колонку промыли раствором 0,1 моль/л HCl. Вытекающий из колонки раствор делили на порции (фракции), в которых определяли содержание радиоактивных элементов радиометрическим методом.

Радионуклидный состав рабочего раствора, а также распределение целевого и примесных радионуклидов в процессе экстракционно-хроматографического выделения радионуклида 117mSn по заявляемому способу представлено в табл.6.

Пример 7. Экстракционно-хроматографическое выделение радионуклида 117mSn из растворов, содержащих минеральные кислоты и соли аммония.

Рабочие (сорбционные) растворы готовили введением аликвоты солянокислого раствора радионуклидного препарата 117mSnCl4 в раствор, содержащий нитрат и сульфат аммония. Получено 400 мл раствора с концентрацией в нем: солей аммония 0,3 моль/л, ионов водорода 0,5 моль/л. Данный раствор разделили на две равные порции и подали раздельно на колонки, содержащие по 20 см3 пропитанного Д2ЭГФК гранулированного носителя (Тефлон Ф4-ТГ размер гранул 0,1-0,2 мм). Массовая доля экстрагента в сорбенте составляла 20%. Перед подачей сорбционного раствора колонки промыли раствором с тем же составом, что и рабочий (за исключением радионуклидов олова). После подачи сорбционных растворов через каждую колонку пропустили по 100 мл раствора, имеющего тот же кислотно-солевой состав, что и сорбционный. Реэкстракцию (элюирование) радионуклида 117mSn проводили с использованием растворов 4 моль/л серной (колонка №1) и 8 моль/л азотной (колонка №2) кислот объемом 200 мл. Содержание радионуклида 117mSn в объединенном фильтрате сорбционного и промывного растворов находилось в интервале (0,5-1,0)% относительно его исходного количества. Относительное содержание радионуклида 117mSn в реэкстрактах (элюатах) составило 97% (колонка №1) и 95% (колонка №2).

Пример 8. Экстракция радионуклидов 113Sn, 117mSn из растворов, содержащих алифатические и ароматические карбоновые кислоты, а также смесь данных кислот с дикарбоновыми, оксикарбоновыми кислотами и соответствующими солями щелочных металлов и аммония с реэкстракцией минеральными кислотами.

Рабочие (экстракционные) растворы готовили введением в растворы органических кислот и их солей аликвот солянокислого раствора, содержащего смесь радионуклидов 113Sn и 117mSn (в форме SnCl4). Последующую корректировку кислотности (рН) проводили растворами соляной кислоты или аммиака (гидроксида аммония). В качестве экстрагента использовали Д2ЭГФК без органического разбавителя. В процессе контактирования проводилось интенсивное перемешивание водной и органической фаз. Последующее разделение водно-органической эмульсии проводили центрифугированием. Распределение радионуклидов 113,117mSn между контактирующими фазами определяли радиометрическим методом. Перед проведением реэкстракции радионуклидов олова органическую фазу (экстракт) разбавили толуолом в объемном отношении экстракт:разбавитель = 1:2. Условия выделения радионуклидов олова по заявляемому способу и полученные результаты приведены в табл.7.

Пример 9. Экстракционно-хроматографическое выделение радионуклидов 113Sn, 117mSn из раствора, содержащего стабильные и радиоактивные соли щелочноземельных элементов, меди, титана и циркония.

Рабочий (сорбционный) раствор готовили смешиванием солянокислого раствора, содержащего смесь радионуклидов 113Sn и 117mSn (в форме SnCl4), с растворами солей щелочноземельных элементов, титана и циркония в минеральных или органических кислотах. Магний, кальций, медь и титан вводили в виде их нерадиоактивных соединений: Mg(NO3)2 (раствор в воде), Са(СН3СОО)2, (раствор в уксусной кислоте), Cu(NO3)2 (раствор в воде), TiCl4 (раствор в соляной кислоте). Стронций, барий и цирконий вводили в виде их радиоактивных соединений: 89SrCl2 (раствор в соляной кислоте), 133Ba(NO3)2 (раствор в азотной кислоте), 95ZrCl4 (раствор в лимонной кислоте). Получено 0,100 л рабочего раствора с суммарной концентрацией в нем органических кислот (уксусная, лимонная) и их солей 0,1 моль/л; расчетная кислотность рабочего раствора соответствовала 1,5≤рН≤2,0.

Выделение радионуклидов 113Sn, 117mSn проводили на колонке, содержащей 20 см3 пропитанного Д2ЭГФК носителя BioBeads SM крупностью (20-50) меш. Массовая доля экстрагента в сорбенте составляла 25%. Перед подачей сорбционного раствора колонку промыли раствором соляной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л. После подачи сорбционного раствора через колонку пропустили 200 мл раствора соляной кислоты с концентрацией 0,5 моль/л. Реэкстракцию (элюирование) радионуклидов 113Sn, 117mSn провели раствором 8 моль/л соляной кислоты объемом 250 мл. Содержание радионуклидов олова в объединенном фильтрате сорбционного и промывного растворов составило 0,8% относительно их исходной активности. Выход радионуклидов олова в реэкстракт (элюат) составил 98,0%. Содержание в элюате радиоактивных элементов определили радиометрическим методом, содержание нерадиоактивных элементов - методом эмиссионной спектроскопии.

Выход в элюат олова щелочноземельных элементов, меди, титана и циркония составил (в % от их содержания в рабочем растворе):

Mg (≤0,1); Ca (≤0,1); 89Sr (≤0,1); 133Ba (≤0,05);

Cu (≤0,05); Ti (≤0,2); 95Zr (≤0,1).

Пример 10. Экстракционно-хроматографическое выделение радионуклидов олова из растворов смеси органических и минеральных кислот, а также их солей с реэкстрацией (элюированием) смесью органических и минеральных кислот, а также их солей.

Рабочие (сорбционные) растворы готовили смешиванием солянокислого раствора, содержащего смесь радионуклидов 113Sn и 117mSn (в форме SnCl4), с растворами органических и минеральных кислот, а также их солей. Для корректировки кислотности рабочих растворов использовали растворы минеральных кислот или раствор гидроксида калия. Выделение радионуклидов олова проводили на колонках, содержащих 20 см3 пропитанного Д2ЭГФК носителя Amberlite XAD-2 крупностью 20-50 меш. Массовая доля экстрагента в сорбенте составляла 20%. Перед подачей сорбционного раствора колонки промыли растворами соляной кислоты с кислотностью (рН), равной рН соответствующего сорбционного раствора. Вытекающий из колонки раствор делили на порции (фракции), в которых определяли содержание радионуклидов 113Sn и 117mSn радиометрическим методом. Условия выделения радионуклидов олова по заявляемому способу и полученные результаты приведены в табл.8.

Таблица 1
Стадия процесса Характеристики процесса № опыта
1 2 3
Экстракция Состав экстракционного раствора 0,1 моль/л H2Tart 0,1 моль/л H3Cit 0,05 моль/л Н2Ох
рН экстракционного раствора 0,0 2,0 1,0
Vв/Vo 20 10 5
Кол-во ступеней экстракции 1 1 1
Выход олова в экстракт, % 98,3 99,4 97,9
Промывка Состав промывного раствора 1 моль/л HCl 0,1 моль/л HCl 0,01 моль/л HNO3
Vв/Vo 5 5 10
Кол-во ступеней промывки 2 2 1
Потери олова в промывки, % 0,5 0,2 0,1
Реэкстракция Состав реэкстрагирующего раствора 10 моль/л HCl 8 моль/л HCl 4 моль/л H2SO4
Vв/Vo 5 10 10
Кол-во ступеней реэкстракции 1 1 1
Выход олова в реэкстракт, % 96,8 97,2 95,9
Обозначения:
H2Tart - винная кислота; H3Cit - лимонная кислота; Н2Ох - щавелевая кислота;
Vв/Vo - отношение объемов водной (Vв) и органической фаз (Vo).
Таблица 2
Стадия процесса Характеристики процесса № опыта
1 2 3
Экстракция Разбавитель декан толуол тетрахлорметан
Концентрация HCl, моль/л 0,9 0,5 0,01
Концентрация NaCl, моль/л 0,1 0,5 0,99
Vв/Vo 10 5 20
Кол-во ступеней экстракции 1 1 1
Выход олова в экстракт, % 96,5 94,4 99,7
Промывка Состав промывного раствора 0,01 моль/л HCl 0,01 моль/л HCl 0,01 моль/л HCl
Vв/Vo 5 5 5
Кол-во ступеней промывки 2 2 2
Потери олова в промывки, % 0,4 0,3 0,1
Реэкстракция Состав реэкстрагирующего раствора 0,15 моль/л Н2Ох 0,2 моль/л H3Cit 0,2 моль/л H2Tart
рН реэкстрагирующего раствора 2,6 2,8 2,5
Vв/Vo 5 5 5
Кол-во ступеней реэкстракции 1 1 1
Выход олова в реэкстракт, % 94,6 94,0 99,3
Обозначения:
H2Tart - винная кислота; H3Cit - лимонная кислота; Н2Ох - щавелевая кислота;
Vв/Vo - отношение объемов водной (Vв) и органической фаз (Vo).
Таблица 3
Стадия Характеристики процесса № опыта
процесса 1 2 3 4
Сорбция Массовая доля Д2ЭГФК в сорбенте, % 5 5 25 5
Состав сорбционного раствора 0,1 моль/л H3Cit, рН 1,0 0,1 моль/л HCl + 1 моль/л Na2SO4 0,4 моль/л НС1 0,1 моль/л HCl + 1 моль/л NaNO3
Концентрация олова в сорбционном растворе, мкг/мл 1,0 0,1 500 75
Объем сорбционного раствора, мл 200 200 200 200
Потери олова в фильтрат, % 0,9 0,2 0,1 ≤0,1
Промывка Состав промывного раствора 0,1 моль/л HCl 0,1 моль/л HCl 0,1 моль/л HCl 0,1 моль/л HCl
Объем промывного раствора, мл 100 100 100 100
Потери олова в фильтрат, % 1,0 0,1 ≤0,1 ≤0,1
Десорбция Состав десорбирующего раствора 10 моль/л HCl 0,2 моль/л H3Cit, рН 3,0 10 моль/л HCl 0,2 моль/л Н2Ох, рН 3,0
Объем десорбирующего раствора, мл 300 360 250 250
Выход олова в десорбат, % 98,0 93,8 98,2 93,1
Обозначения:
H3Cit - лимонная кислота; Н2Ох - щавелевая кислота.

Таблица 4 (см. в конце описания)

Таблица 5
Стадия процесса Характеристики процесса № опыта
1 2 3 4
Сорбция Солевой компонент сорбционного раствора 44,2 г/л NiCl2 44,9 г/л ZnCl2 98,8 г/л AlCl3 + 1 моль/л NaCl 24,6 г/л SbCl5
Кислотный компонент сорбционного раствора 0,1 моль/л HCl 0,1 моль/л HCl 1,0 моль/л HCl 0,1 моль/л H3Cit, рН 1,0
Концентрация олова в сорбционном растворе, мкг/мл 0,5 0,1 0,2 0,1
Объем сорбционного раствора, мл 50 50 50 100
Потери олова в фильтрат, % 0,41 0,07 0,43 0,60
Промывка Состав первого промывного раствора 0,1 моль/л HCl 0,1 моль/л HCl 1,0 моль/л HCl 0,1 моль/л H3Cit, рН 1,0
Объем первого промывного раствора, мл 10 20 10 10
Состав второго промывного раствора - - - 0,1 моль/л HCl
Объем второго промывного раствора, мл - - - 10
Потери олова в фильтрат, % 0,06 0,05 0,75 0,48
Десорбция Состав десорбирующего раствора 10 моль/л HCl 10 моль/л HCl 10 моль/л HCl 10 моль/л HCl
Объем десорбирующего раствора, мл 80 80 80 80
Выход солевого компонента в десорбат, % ≤0,05 0,16 0,35 0,65
Выход олова в десорбат, % 97,2 96,7 98,1 97,5
Таблица 6
Анализируемый раствор Состав анализируемого раствора (объем, мл) Активность радионуклидов в анализируемом растворе, Бк
117mSn 58Со 75Se 60Со 124Sb 54Mn
Сорбционный 0,1 моль/л H3Cit, 0,5<рН<1,0 (150) 3,8Е+07 1,4Е+06 1,6Е+05 6,0Е+04 1,2Е+04 8,9Е+03
Сорбат 0,1 моль/л H3Cit, 0,5<рН<1,0 (150)
Промывка 1 0,1 моль/л H3Cit, рН 0,0 (40) 2,7Е+05 1,4Е+06 1,6Е+05 6,0Е+04 1,1Е+04 8,5Е+03
Промывка 2 0,1 моль/л HCl (40)
Десорбат олова 8 моль/л HCl (150) 3,6Е+07 ≤3,0Е+02 ≤1,0Е+03 ≤4,0Е+02 ≤4,0Е+02 ≤2,0Е+02
Таблица 7
Стадия процесса Характеристики процесса № опыта
1 2 3 4
Экстракция Состав экстракционного раствора: компоненты (концентрация, моль/л) C6H5COONa (0,01) + С6Н5СООН (0,01) CH3COONH4 (0,05) + СН3СООН (0,05) С6Н5СООН (0,01) + СН3СООН (0,02) + (NH4)3Cit (0,05) + K2Tart (0,01) + Н2Ох (0,01) C6H5COONa (0,01) + СН3СООК (0,02) + H3Cit (0,02) + H2Tart (0,01) + (NH4)2Ox (0,01)
рН экстракционного раствора 2,0 0,0 2,0 0,0
Vв/Vo 20 20 10 10
Кол-во ступеней экстракции 1 1 2 1
Выход олова в экстракт, % 99,7 99,8 96,6 97,4
Промывка Состав промывного раствора 0,1 моль/л HCl + 0,1 моль/л NH4Cl 0,1 моль/л HCl 0,01 моль/л HNO3 + 0,01 моль/л HNO3 0,01 моль/л HNO3
Vв/Vo 5 5 3 3
Кол-во ступеней промывки 2 2 1 2
Потери олова в промывки, % 0,1 0,1 0,1 0,1
Реэкстракция *) Состав реэкстрагирующего раствора 6 моль/л HCl 8 моль/л HCl 8 моль/л HNO3 4 моль/л H2SO4
Vв/Vo 5 5 10 10
Кол-во ступеней реэкстракции 2 2 1 1
Выход олова в реэкстракт, % 98,2 99,0 96,5 98,0
*) - перед реэкстракцией экстракт разбавили толуолом в объемном отношении экстракт:разбавитель = 1:2
Обозначения:
C6H5COOH - бензойная кислота; C6H5COONa - бензоат натрия; СН3СООН - уксусная кислота; CH3COONH4(К) - ацетат аммония (калия)
H3Cit - лимонная кислота; (NH4)3Cit - цитрат аммония; H2Tart - винная кислота; K2Tart - тартрат калия;
H2Ox - щавелевая кислота; (NH4)2Ox - оксалат аммония;
Vв/Vo - отношение объемов водной (Vв) и органической фаз (Vo).
Таблица 8
Стадия процесса Характеристики процесса № опыта
1 2
Сорбция Солевой компонент сорбционного раствора (концентрация, моль/л) (NH4)3Cit (0,01); K2Tart (0,01); NaCl (0,1) (NH4)2Ox (0,01); CH3COONa (0,01); NH4NO3 (0,2)
Кислотный компонент сорбционного раствора Н2Ох (0,03); HCl (до требуемого значения рН) H3Cit (0,02); H2Tart (0,02); HNO3 (до требуемого значения рН)
Кислотность сорбционного раствора, рН 0,0 2,0
Объем сорбционного раствора, мл 100 100
Потери олова в фильтрат, % 0,22 1,56
Промывка Состав промывного раствора 1,0 моль/л HCl 0,01 моль/л HCl
Объем промывного раствора, мл 100 200
Потери олова в фильтрат, % 0,63 0,37
Десорбция Солевой компонент десорбирующего раствора (концентрация, моль/л) K2SO4 (0,1); K2Ox (0,3) NaCl (0,1); K2Ox (0,5)
Кислотный компонент десорбирующего раствора H3Cit (0,5); HCl/КОН (до требуемого значения рН) H2Tart (0,2); HNO3/KOH (до требуемого значения рН)
Кислотность десорбирующего раствора, рН 2,0 5,0
Объем десорбирующего раствора, мл 300 250
Выход олова в десорбат, % 96,9 97,7
Обозначения:
H3Cit - лимонная кислота; (NH4)3Cit - цитрат аммония; H2Tart - винная кислота; K2Tart - тартрат калия; H2Ox - щавелевая кислота;
K2Ox - оксалат калия; CH3COONa - ацетат натрия.

1. Способ экстракционного выделения радионуклидов олова из растворов минеральных и органических кислот, а также их солей, заключающийся в приготовлении рабочего раствора с кислотностью в интервале 0≤рН≤2 и суммарной концентрацией в нем органических кислот и их солей не более 0,1 моль/л, контактировании рабочего раствора с экстрагентом, при этом в качестве экстрагента используют ди-(2-этилгексил)фосфорную кислоту с массовой долей основного вещества не менее 98% или ее раствор в органическом разбавителе, промывке экстракта раствором минеральной кислоты либо смеси минеральной кислоты и ее соли при кислотности в интервале 0≤рН≤2 и реэкстракции целевых радионуклидов раствором минеральной или органической кислоты, либо их смеси, либо смеси данных кислот с их солями.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что радионуклиды олова выделяют из рабочего раствора, содержащего соляную, серную или азотную кислоту, либо смесь данных кислот, либо смесь данных кислот с хлоридами, сульфатами или нитратами щелочных металлов или аммония.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что радионуклиды олова выделяют из рабочего раствора, содержащего органические кислоты таких классов, как алифатические и ароматические карбоновые, например уксусная, бензойная, дикарбоновые, например щавелевая, и оксикарбоновые, например винная, лимонная, либо смесь данных кислот, либо смесь данных кислот и соответствующих солей щелочных металлов или аммония.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что радионуклиды олова выделяют из рабочего раствора, содержащего стабильные или радиоактивные соли или смесь солей таких элементов, как щелочные и щелочноземельные, медь, цинк, алюминий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, сурьма, селен, титан, цирконий, гафний.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракт промывают раствором соляной, серной или азотной кислоты, либо их смеси, либо смеси данных кислот с хлоридами, сульфатами или нитратами щелочных металлов или аммония.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что реэкстракцию радионуклидов олова проводят раствором соляной, серной или азотной кислоты с концентрацией не менее 1 моль/л.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для отделения радионуклидов олова от железа реэкстракцию проводят раствором соляной кислоты с концентрацией не менее 8 моль/л.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что реэкстракцию радионуклидов олова проводят раствором, содержащим лимонную, винную или щавелевую кислоту, либо их смесь, либо смесь данных кислот с соответствующими солями щелочных металлов или аммония.

9. Способ по пп.1, 8, отличающийся тем, что суммарная концентрация органической кислоты и ее соли в реэкстрагирующем растворе составляет не менее 0,1 моль/л, а кислотность реэкстрагирующего раствора находится в интервале 2≤рН≤5.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве разбавителя Д2ЭГФК используют органические соединения таких классов, как алифатические, например декан, ароматические, например толуол, а также их галогенпроизводные, например тетрахлорметан.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что контактирование водной и органической фаз осуществляют фильтрацией водной фазы через слой пропитанного экстрагентом дисперсного твердого носителя.

12. Способ по пп.1, 11, отличающийся тем, что в качестве носителя органической фазы используют гранулированные полимерные материалы на основе таких соединений, как политетрафторэтилен, например Тефлон Ф4-ТГ, сополимеры стирола и дивинилбензола, например Полисорб-1, BioBeads SM, Amberlite XAD-2, или полиакрилатные смолы, например Amberlite XAD-7.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к разработке неорганических красителей, а именно неорганических пигментов, в частности к составам для окрашивания на основе сульфидов лантана, олова и кальция, которые могут быть использованы в лакокрасочной промышленности, производстве пластмасс, керамики, строительных материалов.
Изобретение относится к созданию электродов для электрохимических процессов с каталитическим покрытием, содержащим диоксид олова. .

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, а конкретно к способам переработки олово- и сурьмусодержащих продуктов с получением соединений. .

Изобретение относится к очистке препаратов радионуклидов олова от примесей радионуклидов сурьмы, железа, кобальта, марганца и цинка. .
Изобретение относится к производству высокодисперсных оксидов металлов или металлоидов из галогенидов. .
Изобретение относится к химии, а именно к получению порошкообразных оксидов металлов, в частности диоксида олова, которые находят применение как компоненты керамических масс, глазурей, пигментов, а также в электротехнической промышленности.

Изобретение относится к способу получения гипотиодифосфата олова (II) Sn2P2S6, который может использоваться в микроэлектронной технике, например, в качестве рабочего тела энергонезависимых элементов памяти.
Изобретение относится к способам получения станнатов щелочноземельных металлов, применяемых при производстве керамических материалов, ферроэлектриков, пленочных покрытий и в других современных отраслях науки и техники.

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способам получения дибромида олова, применяемого в изготовлении электропроводящих пленок в беээлектрическом металлизировании печатных плат как ускоритель вулканизации бутилкаучуков.
Изобретение относится к технологии получения диоксида олова с высокой удельной поверхностью, которая может варьироваться в процессе электролиза
Изобретение относится к неорганической химии, а именно к способу получения соединений олова, в частности к способу получения порошка оксида олова (IV)

Изобретение относится к пьезоэлектрическим материалам, в частности к способу получения порошков состава Me-P-S, предназначенных для производства пьезоэлектрических керамических пленок толщиной 2-10 мкм, получаемых термическим напылением в вакууме

Изобретение относится к способу получения монооксида олова, применяемого как исходное вещество для создания материалов электронной техники, в стекольной промышленности, медицине и авиации в качестве теплоотражающего покрытия, антиобледенителя и газочувствительного элемента

Изобретение относится к технологии опто- и микроэлектроники и может быть использовано для получения опалоподобных структур

Изобретение относится к металлорганическим латентным каталитическим соединениям, которые являются подходящими в качестве катализаторов в реакциях полиприсоединения или поликонденсации, которые катализируются катализатором типа кислоты Льюиса, в частности, для сшивки блокированного или не блокированного изоцианата или изотиоцианатного компонента с полиолом или политиолом с формированием полиуретана (ПУ)

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к композиции для получения сенсорных покрытий на основе водных суспензий наночастиц диоксида олова. Согласно изобретению композиция для получения сенсорных покрытий содержит диоксид олова, легированный сурьмой, состава SbxSn1-xO2, где x=0,1-0,3, и воду в соотношении SbxSn1-xO2:H2O, равном 89-87:11-13 мас.%. Способ получения этой композиции включает гидротермальную обработку гидроксидов олова и сурьмы при 170°C в течение 48 часов. Гидроксиды олова и сурьмы получают растворением металлических Sn и Sb в концентрированной соляной кислоте, 18-20 мас.%, с добавлением 3-5 мас.% конц. HNO3. Полученный раствор в 2-3 раза разбавляют дистиллированной водой и приливают рассчитанное количество раствора аммиака. Предложенный способ при низких трудо- и энергозатратах по простой технической схеме позволяет получить наночастицы указанного состава SbxSn1-xO2 с размером 30 нм и площадью поверхности 154 м2/г, которые могут быть использованы в качестве основного компонента электропроводящих чернил для печати сенсорных матриц и микроконтактов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 пр.
Наверх