Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов



Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов
Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения u(vi), th(iv), np(iv) и pu (iv) из азотнокислых растворов

 


Владельцы патента RU 2540603:

Общество с ограниченной ответственностью "Сорбент-Технологии" (ООО "Сорбент-Технологии") (RU)

Изобретение относится к области переработки радиоактивных растворов. Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) из азотнокислых растворов содержит три компонента. В качестве комплексообразующих компонентов состав содержит 33 % метилтриоктиламмоний нитрата (МТОАН) и 1-16% фосфорилподанда. В качестве матрицы состав содержит макропористый сферический гранулированный сополимер стирола с дивинилбензолом. В качестве фосфорилподанда используют производные 1,5-бис[2-(оксиэтоксифосфорил)-4-(алкил)фенокси-3-оксапентана общей формулы I, где Alk - алкил C1-C12. Техническим результатом является расширение спектра высокоэффективных селективных сорбентов для извлечения U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) из азотнокислых растворов. 8 ил.

 

Высокая радиоактивность растворов, получаемых при переработке облученных ядерных материалов, выдвигает ряд специфических требований к методам разделения и выделения их компонентов. Эти методы должны обладать высокой селективностью и универсальностью, т.е. должны быть пригодными для разделения компонентов растворов с большим разнообразием их состава, отличаться предельной простотой и возможностью применения дистанционной техники их выполнения. В наибольшей степени этим требованиям соответствует метод экстракционной хроматографии с применением сорбционных материалов различных типов. Поскольку известные сорбенты далеко не всегда обладают необходимыми характеристиками, разработка составов новых и высокоэффективных экстракционно-хроматографических материалов представляет несомненный интерес.

Настоящее изобретение относится к области химической технологии переработки радиоактивных растворов, получаемых при переработке облученных ядерных материалов, а именно к составам экстракционно-хроматографических материалов, получаемых путем нанесения (импрегнации) органических ион-селективных комплексообразующих соединений на органические и неорганические матрицы.

Целью заявляемого изобретения является повышение избирательности выделения и разделения U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) из азотно-кислых растворов, получаемых путем растворения облученных ядерных материалов в азотной кислоте.

Наиболее близкими аналогами по свойствам к предлагаемому техническому решению является сорбент марки «TEVA Resin», выпускаемый компанией «Eichrom Technologies, Inc», в котором в качестве комплексообразующего компонента используется метилтриоктиламмоний нитрат (МТОАН), а в качестве матрицы сополимер стирола с дивинилбензолом. [1. Е.Р. Horvitz, R. Chiarizia, M.L. Dietz, H. Diamond, and D. Nelson. "Separation and Preconcentration of Actinides from Acidic Media by Extraction Chromatography", Analytica Chimica Acta, 281 (1993) 361-372. 2 Е.Р. Horwitz and Maxell, Sherrod L. et al. "Separation and Preconcentration of Actinides by Extraction Chromatography Using a Supported Liquid Anion Exchanger: Application to the Characterization of High-Level Nuclear Waste Solutions", Analytica Chimica Acta, 310 (1995) 63-78.].

К недостаткам сорбента "TEVA Resin" для разделения U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) из азотнокислых растворов можно отнести низкие коэффициенты разделения этих элементов, растворимость МТОАН в азотной кислоте, что приводит к его вымыванию с поверхности сорбента, и, как следствие, к нестабильности процесса разделения целевых элементов.

Задача повышения избирательности разделения U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) из азотнокислых растворов решается тем, что предложен состав нового экстракционно-хроматографического материала импрегнированного типа, включающий в качестве комплексообразующих компонентов смесь МТОАН, в постоянном процентном содержании 33% и фосфорилподанд - производное 1,5-бис[2-(оксиэтоксифосфорил)-4-(алкил)]фенокси-3-оксапентана (I), где: R представляет собой алкил C1-C12, с процентном содержании от 1 до 16%, а остальное составляет полимерная матрица - макропористый сферически гранулированный сополимер стирола с дивинилбензолом с размером гранул 40-200 мкм.

Следующие примеры иллюстрируют изобретение:

Синтез 1,5-бис[2-(оксиэтоксифосфорил)-4-этил]фенокси-3-оксапентана, структура которого описывается формулой I при R=Et, описан нами ранее [Патент РФ №2391349 на изобретение РФ 1,5-Бис[2-(оксиэтоксифосфорил)-4-этил]фепокси-3-оксапентан в качестве лиганда для избирательного извлечения Тория(IV) в ряду Урана(VI) и Лантана(III) из азотнокислых сред / Цивадзе А.Ю., Баулин В.Е, Баулин Д.В., Тананаев И.Г., Сафиулина A.M. Заявл. 03.12.2008 опублик. 10.06.2010 (Б.И.№16)].

Методика получения заявляемого экстракционно-хроматографического материала

Раствор 3.3 г МТОАН и 1.6 г 1,5-бис[2-(оксиэтоксифосфорил)-4-этил] фенокси-3-оксапентана и 45 мл хлороформа быстро добавляют к суспензии, содержащей 5.1 г сополимера стирола с дивинилбензолом с размером сферических гранул 100-150 мкм и 50 мл хлороформа. Полученную смесь перемешивают на магнитной мешалке 1 ч, затем переносят в круглодонную колбу и удаляют растворитель в вакууме на роторном испарителе. Остаток переносят в фарфоровую чашку и сушат до постоянного веса при комнатной температуре. Выход сорбента 10.0 г (100%).

Сорбционные характеристики заявляемых сорбентов по отношению к U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) исследовали методом фронтальной экстракционной хроматографии в различных экспериментальных условиях (состав сорбента, при различных концентрациях HNO3 и при наличии щавелевой кислоты в качестве десорбирующего компонента). Для определения динамических коэффициентов распределения (Kd) анализируемых элементов полученные фронтальные выходные кривые (фиг.1 - типичные фронтальные выходные кривые) обрабатывались по методу, описанному в [Браун Т., Герсини Г. Экстракционная хроматография. М.: Мир.: - 1978. 615 с.]. Динамические коэффициенты распределения Kd по каждому из извлекаемых элементов рассчитывались по формуле:

K d = V 0 , 5 С 0 m э

где V0,5 - масса раствора,

пропущенного через сорбент до половинного проскока, г;

mэ - масса сорбента в колонке, г.

Фронтальные выходные кривые U(VI) в зависимости от состава экстракционно-хроматографического материала приведены на фиг.2, где 1 - сорбент, содержащий 33% МТОАН; 2 - 15% соединения I; 3 - 33% МТОАН и 3,2% соединения I; 4 - 33% MTOAH и 4,8% соединения I; 5 - 33% МТОАН и 8,0% соединения I; 6 - 33% МТОАН и 16,0% соединения I. Во всех экспериментах масса сорбента составляла 15 мг; размер гранул сорбента 40-70 мкм; концентрация U(VI) 20 мг/л; концентрация HNO3 0,4 М. Аналогичные фронтальные зависимости для Th(IV) приведены на фиг.3; где 1 - сорбент, содержащий 33% МТОАН; 2- 15% соединения I; 3 -33% МТОАН и 3,2% соединения I; 4 -33% МТОАН и 8% соединения I; 5 -33% МТОАН и 16% соединения I; во всех экспериментах масса сорбента составляла 15 мг; размер гранул 40-70 мкм; концентрация Th(IV) и HNO3 соответственно составляла 2 мг/л и 0,4 М. На фиг.4 представлены фронтальные выходные кривые Np(IV) для сорбентов различных составов, где 1-63 мг сорбента, содержащего 33% МТОАН; 2 - 70 мг сорбента, содержащего 33% МТОАН и 1,5% соединения I; 3 -70 мг сорбента, содержащего 33% МТОАН и 11% соединения I; 4 -77 мг сорбента, содержащего 33% соединения I и 16% соединения I. Размер гранул сорбента составлял 150-315 мкм; диаметр колонки 4.6 мм; скорость элюента 1 мл/мин; концентрации Np(IV) и HNO3 составляли 6.8 мг/л и 0.5 М соответственно. Фронтальные выходные кривые U(VI), Zr(IV), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV), полученные на сорбенте, содержащем 33% МТОАН, 1% фосфорилподанда I, при скорости потока элюента 1 мл/мин, концентрации U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV), равной 5 мг/л и концентрации HNO3 равной 0.8 М представлены на фиг.5. Анализ этих зависимостей позволяет сделать вывод, что в случае сорбции U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV), использование смеси МТОАН и фосфорилподанда I в качестве компонентов неподвижной фазы сорбентов приводит к существенному синергетическому эффекту, максимальное проявление которого наблюдается в сорбенте, содержащем 33% МТОАН и 16% соединения I, что соответствует мольному соотношению этих компонентов,равному 2:1. Например, минимальное значение коэффициента распределения для Th(IV) при концентрации CHNO3 M для заявляемый сорбента составляет 2700, а для прототипа (сорбента марки «TEVA Resin») аналогичное значение Kd=90 (фиг.6, где 1 - сорбент, содержащий 20% МТОАН; 2-21,6% соединения I; 3-20% МТОАН и 21,6% соединения I, при концентрация Th(IV) 20 мг/л).

Таким образом, по сорбционной способности заявляемый сорбент в 30 раз превосходит сорбент марки «TEVA Resin».

Следует отметить, что зависимость значений динамических коэффициентов распределения для U(VI) и Th(IV) от концентрации HNO3 (фиг.7, где U(VI)-1 и Th(IV)-2) при использовании сорбента, содержащего 20% МТОАН и 21,6% соединения I, в отличие от сорбентов на основе индивидуальных МТОАН и фосфорилподанда I (фиг.6) существенно зависит от концентрации HNO3, что позволяет селективно осуществлять сорбцию-десорбцию этих актиноидов подбором концентрации HNO3.

Установлено, что десорбция U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) с поверхности сорбента может быть эффективно осуществлена добавлением в элюент оксалата аммония (фиг.8 - зависимость коэффициентов распределения U(VI), Zr(IV), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) от концентрации оксалата аммония в элюенте). Данные зависимости получены в следующих экспериментальных условиях: масса сорбента 40 мг. Состав сорбента: 33% МТОАН и 1% фосфорилподанда I. Скорость потока элюента 1 мл/мин. Концентрация U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) во всех экспериментах составляла 5 мг/л. Концентрация HNO3 0.8 М. Концентрация оксалата аммония: 1-100 мг/л; 2-50 мг/л; 3-25 мг/л; 4-0 мг/л.

Таким образом, на основании представленных данных можно сделать вывод, что различия в значениях динамических коэффициентов распределения U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) позволяют осуществить селективное разделение этих элементов на заявляемом сорбенте.

Состав экстракционно-хроматографического материала импрегнированного типа для селективного выделения U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) из азотнокислых растворов, содержащий три компонента при следующем содержании (масс.%): метилтриоктиламмоний нитрат (МТОАН) - 33, фосфорилподанд - производное 1,5-бис[2-(оксиэтоксифосфинил)-4-(алкил)]фенокси-3-оксапентана общей формулы I, где R представляет собой алкил C1-C12, - 1÷16, макропористый сферически гранулированный сополимер стирола с дивинилбензолом с размером гранул 40-400 мкм - остальное.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиоаналитической химии и может быть использовано для контроля содержания радионуклидов в пресной и морской воде, в моче людей, пострадавших от радиационных инцидентов и в пробах различных технологических растворов.
Изобретение относится к технологии сорбционного извлечения радионуклидов цезия из водных растворов. Способ извлечения радионуклидов цезия включает фильтрацию водного раствора через селективный сорбент, представляющий собой ферроцианид железа-калия на носителе, десорбцию цезия из сорбента щелочным раствором, содержащим Трилон Б и оксалат калия.

Изобретение относится к сорбентам, полученным на основе микросфер зол-уноса тепловых электростанций, и может быть использовано для очистки жидких отходов от радионуклидов.
Изобретение относится к области аналитической радиохимии и обеспечения безопасности эксплуатации ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Контроль содержания урана в технологических средах ЯЭУ осуществляют следующим образом: отбирают пробу технологической среды, подщелачивают ее до рН 9-11 добавлением аммиака, фильтруют через ацетатцеллюлозную мембрану со свежеосажденной двуокисью марганца, растворяют мембрану с двуокисью марганца в соляной кислоте при кипении, восстанавлливают уран аскорбиновой кислотой и металлическим цинком до степени окисления IV, а затем определяют содержание урана в растворе фотометрическим методом с использованием арсеназо III в солянокислой среде.
Изобретение относится к удалению радионуклидов стронция, рубидия, цезия, урана и некоторых токсичных ионов металлов из водных потоков. Радионуклиды и токсичные ионы металлов удаляют из воды сорбентами, в качестве которых используется крошка опок диаметром от 20 до 50 мм.

Изобретение относится к способу дезактивации жидких радиоактивных отходов. Способ дезактивации жидких отходов, содержащих один или несколько предназначенных для удаления радиоактивных химических элементов, содержащий следующие стадии: - стадию введения в контакт в первом реакторе жидких отходов с твердыми частицами; - стадию отстаивания суспензии во втором реакторе, в результате чего получают твердую фазу и жидкую фазу; - стадию разделения указанной твердой фазы и указанной жидкой фазы, часть указанной твердой фазы, полученной после стадии отстаивания, повторно направляют в первый реактор для осуществления стадии введения в контакт.
Изобретение относится к технологии обращения с жидкими радиоактивными отходами (ЖРО) атомных электростанций (АЭС) и может быть использовано в процессе переработки трапных вод и кубового остатка ЖРО АЭС для удаления радионуклида 60Со с концентрированием его в твердой фазе.
Изобретение относится к области аналитической радиохимии и технологии обработки радиоактивных вод. .

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к технологии обработки радиоактивных отходов атомной электростанции (АЭС). .
Изобретение относится к сорбционным технологиям, в частности к адсорбентам, используемым для осушки от воды газовых сред. Адсорбент для удаления воды из газов содержит пористую матрицу, в поры которой введено активное влагопоглощающее гигроскопическое вещество из группы галогенидов щелочноземельных металлов, при этом в качестве пористой матрицы используют мезопористые силикаты из группы, включающей силикат МСМ-41, алюмосиликат, цирконосиликат или титаносиликат, полученные методом золь-гель метода или темплатного синтеза с последующим прогреванием в токе воздуха при температуре 200-450°C в течение 1-4 ч, в мезопоры которых размером 2-10 нм и общим объемом пор более 1 см3/г методом пропитки из водного раствора введен безводный хлорид кальция в количестве 40-100 вес.% в расчете на сухое вещество матрицы и последующей сушкой адсорбента на воздухе при 100°C в течение 2 ч.

Изобретение относится к получению сорбентов для выделения и детекции рекомбинантных белков, содержащих полигистидиновые последовательности. Предложен способ получения магнитного аффинного сорбента для выделения рекомбинантных белков.

Изобретение относится к области получения силикатных материалов. Предложен способ получения обращенно-фазовых гидрофобизированных полисиликатных сорбентов, включающий взаимодействие в водной среде гидрофильного силикатного компонента с амфифильным силикатным компонентом.

Группа изобретений относится к области хроматографии. Предложен способ получения наполнителя.

Изобретение относится к способу адсорбционного выделения одного соединения из смеси C8 ароматических углеводородов, а именно, пара-ксилола. Способ выделения пара-ксилола из смеси исходного сырья включает введение жидкости, содержащей нежелательный изомер, в контакт со слоем адсорбента, включающего кристаллы металлоорганической каркасной структуры, выбираемые из группы, состоящей из Al-MIL-53, Zn-MOF-5 и их смесей, и извлечение пара-ксилола из адсорбента.

Изобретение относится к области катализа. Описан способ получения оксида металла на подложке и восстановленного оксида металла на подложке, пригодного для использования в качестве предшественника для катализатора или сорбента, включающий стадии: (i) импрегнирования материала подложки раствором нитрата металла в растворителе, (ii) выдерживания импрегнированного материала в газовой смеси, содержащей оксид азота, при температуре в пределах 0-150°C для удаления растворителя из импрегнированного материала с одновременным высушиванием и стабилизацией нитрата металла на подложке, с получением диспергированного на подложке нитрата металла и (iii) кальцинирования диспергированного на подложке нитрата металла для осуществления его разложения и образования оксида металла на подложке, где кальцинирование осуществляют в газовой смеси, которая состоит из одного или нескольких инертных газов и оксида азота и концентрация оксида азота в газовой смеси находится в пределах 0,001-15% об.
Группа изобретений относится к области биохимии, экологии, охране окружающей среды. Предложен препарат для очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений, содержащий микроорганизмы - деструкторы нефти, сорбент, криопротектор - глицерин, микроудобрения - азотнокислый натрий 0,5% и фосфорнокислый калий 0,5%.

Изобретение относится к газопоглощающим материалам, в частности к спеченным неиспаряющимся геттерам, и может быть использовано в вакуумной технике и микроэлектронике, в частности в разрядных приборах.

Изобретение относится к удалению оксидов азота из выхлопных газов и отходящих газов из двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин. Способ удаления оксидов азота осуществляется путем введения восстановительного реагента и восстановления оксидов азота в присутствии катализатора, который является слоем катализатора на основе цеолита на волнистом монолитном носителе, при этом носитель обладает плотностью от 50 г/л до 300 г/л и пористостью 50%, пористость монолитного носителя обусловлена порами, обладающими глубиной от 50 до 200 мкм и диаметром от 1 до 30 мкм.

Наполнитель туалета для домашних животных содержит пористые гранулы, выполненные из пенобетона с удельной плотностью от 0,4 до 0,6 г/см3. Для изготовления гранул использованы отходы производства пенобетонных блоков, материал которых включает портландцемент, известь, вспенивающий компонент, кремнеземистый компонент, отходы производства ячеистого бетона-сырца и воду.

Изобретение относится к способу получения тонкослойных хиральных пластин для планарной хроматографии стереоизомеров и их рацемических смесей, который включает нековалентное связывание гликопептидного антибиотика эремомицина с кремнезёмным адсорбентом с силикагелевым связующим методом импрегнирования в щелочном водном растворе при рН 8,0÷10,0 при комнатной температуре в одну стадию. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 5 пр.
Наверх