Способ извлечения микроконцентраций урана из водных растворов

Изобретение относится к области сорбционной технологии извлечения радионуклидов, а именно к способу извлечения микроконцентраций урана из водных растворов. Способ проводят путем сорбции с использованием тонкослойного неорганического сорбента на основе гидроксида металла, осажденного на природное органическое вещество. При этом предварительно в очищаемый раствор вводят комплексон до достижения в воде его концентрации 0,15·10-3 - 0,3·10-3 моль/л при значениях рН от 6 до 8. Изобретение позволяет повысить динамическую обменную емкость (ДОЕ) сорбента по отношению к извлекаемому радионуклиду и увеличить скорость процесса сорбции. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к области сорбционной технологии извлечения радионуклидов из водных сред и может быть использовано в технологических и аналитических целях, а также в процессах очистки радиоактивно загрязненных сточных вод с низким уровнем активности, водоподготовки и водоочистки питьевой воды.

Известен способ дезактивации радиоактивных сред, включающий извлечение ионов металлов из растворов путем сорбции с использованием в качестве сорбента дешевого неорганического углеродсодержащего силиката состава C·SiO2, который является отходом нефтяной промышленности, описанный в патенте Российской Федерации №2389094, G21F 9/12, опубликованный 10.05.2010.

Недостатком данного способа является то, что сорбент обладает недостаточно высокой сорбционной активностью.

Известен способ очистки жидких радиоактивных отходов путем их контактирования с природной глиной при температуре не ниже 180°С с продолжительностью проведения процесса не менее 6 часов, описанный в патенте Российской Федерации №2120144, G21F 9/16, опубликованный 10.10.1998.

Недостатком этого способа являются высокие энергозатраты, а также низкая скорость сорбции.

Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ извлечения микроконцентраций урана из водных растворов путем сорбции с использованием тонкослойного неорганического сорбента на основе гидроксида металла, осажденного на природное органическое вещество (Бетенеков Н.Д., Файзрахманов Ф.Ф. Радиохимическое исследование гидроксидных пленок. Исследование сорбции урана из пресных вод тонкослойным гидроксидом титана. - «Радиохимия», 1986, №4, с. 483-486).

Недостатками данного способа являются низкая скорость извлечения урана из раствора и невысокая обменная емкость его при сорбции из-за неполного использования ионообменных центров сорбента по отношению к извлекаемому радионуклиду.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании способа извлечения микроконцентраций урана из водных растворов с использованием в качестве сорбента недорогого доступного неорганического материала, обладающего высокими значениями коэффициента распределения, степени сорбции, коэффициента очистки по отношению к урану.

Технический результат заключается в повышении динамической обменной емкости (ДОЕ) сорбента по отношению к извлекаемому радионуклиду, а также в увеличении скорости процесса сорбции за счет присутствия в растворе комплексона, образующего с ураном и с другими катионами в водном растворе комплексные соединения.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе извлечения микроконцентраций урана из водных растворов путем сорбции с использованием тонкослойного неорганического сорбента на основе гидроксида металла, осажденного на природное органическое вещество, согласно заявляемому изобретению предварительно в очищаемый раствор вводят комплексон до достижения в воде его концентрации 0,15·10-3 - 0,3·10-3 моль/л при значениях рН от 6 до 8.

Причем в качестве тонкослойного неорганического сорбента используют гидроксид титана.

Причем в качестве комплексона используют Комплексон III.

Причем в качестве природного органического вещества используют гранулированную целлюлозу.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

В процессе поиска не выявлено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого способа, что позволяет сделать вывод о соответствии его условию «изобретательский уровень».

На фиг. 1 приведена зависимость коэффициента распределения урана между раствором и гидроксидом титана от кислотности раствора.

На фиг. 2 приведена зависимость коэффициента распределения урана между раствором и гидроксидом титана от концентрации Комплексона III.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Сорбцию проводят в динамическом режиме. В очищаемый раствор, содержащий уран, добавляют комплексон, например Комплексон III (двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты), до достижения в воде концентрации 0,15·10-3 - 0,3·10-3 моль/л, рН раствора путем добавления кислоты или щелочи доводят до значения 6-8, раствор перемешивают, пропускают через стеклянную хроматографическую колонку, содержащую сорбент на основе гидроксида металла, например титана. Колонки с сорбентом готовят следующим образом: колонки заполняют предварительно выдержанным в дистиллированной воде сорбентом, соотношение высоты загрузки колонки и ее диаметра 6:1. Исходная концентрация урана в растворе составляет 0,2 мг/л, масса сорбента 2 грамма. Сорбат собирают в пластиковые стаканы. Затем из сорбата отбирают две одинаковые пробы объемом 50 мл для измерений. Для измерения активности исходного и конечного раствора используют радиометр LB-770 фирмы Berthold. Для измерения концентрации исходного раствора используют спектрофотометр DR-2800.

Пробы для проведения измерений готовят следующим образом. Чистые сухие металлические подложки протирают этиловым спиртом и маркируют в соответствии с нумерацией проб. Пробы объемом 50 мл переносят на подложки, выпаривают досуха и прокаливают на электрической плитке. Затем проводят измерение активности проб на радиометре LB-770. После измерения активности проб рассчитывают основные показатели сорбции.

Из графика, представленного на фиг. 1, видно, что наиболее высокие значения коэффициента распределения достигаются при рН очищаемого раствора 6-8. Из графика, представленного на фиг. 2, видно, что наиболее высокие значения коэффициента распределения достигаются при концентрации Комплексона III от 0,15·10-3 до 0,3·10-3 моль/л.

Пример 1

Процесс сорбции проводят со скоростью 10 мл/(мин·см2). Комплексон III добавляют в очищаемый раствор до достижения в воде концентрации 0,25·10-3 моль/л. Объем пропущенного через сорбент раствора равен 10 литрам. Коэффициент распределения в данных условиях проведения сорбции составляет Kd = 158000 мл/г; степень сорбции урана S = 94%; коэффициент очистки Коч = 16,8; динамическая обменная емкость (ДОЕ) = 1,64 мг/г сорбента.

Пример 2

Процесс сорбции проводят со скоростью 5 мл/(мин·см2). Комплексон III добавляют в очищаемый раствор до достижения в воде концентрации 0,25·10-3 моль/л. Объем пропущенного через сорбент раствора равен 10 литрам. Коэффициент распределения в данных условиях проведения сорбции составляет Kd = 294700 мл/г; степень сорбции урана S = 98%; коэффициент очистки Коч = 125.

Предлагаемый способ извлечения микроконцентраций урана из водных растворов имеет ряд преимуществ перед прототипом. Во-первых, положительным эффектом предлагаемого технического решения является улучшение основных сорбционных характеристик: увеличение коэффициента распределения, степени сорбции, коэффициента очистки и динамической обменной емкости. Во-вторых, добавление Комплексона III в очищаемый раствор позволяет увеличить скорость пропускания раствора через сорбент до 10 мл/(мин·см2).

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- способ, воплощенный в заявляемом изобретении при его осуществлении, предназначен для извлечения микроконцентраций урана из водных растворов, а также в процессах очистки радиоактивно загрязненных сточных вод с низким уровнем активности, водоподготовки и водоочистки питьевой воды;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления и достижения усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию «промышленная применимость».

1. Способ извлечения микроконцентраций урана из водных растворов путем сорбции с использованием тонкослойного неорганического сорбента на основе гидроксида металла, осажденного на природное органическое вещество, отличающийся тем, что предварительно в очищаемый раствор вводят комплексон до достижения в воде его концентрации 0,15·10-3 - 0,3·10-3 моль/л при значениях рН от 6 до 8.

2. Способ извлечения микроконцентраций урана из водных растворов по п.1, отличающийся тем, что в качестве тонкослойного неорганического сорбента используют гидроксид титана.

3. Способ извлечения микроконцентраций урана из водных растворов по п.1, отличающийся тем, что в качестве комплексона используют Комплексон III.

4. Способ извлечения микроконцентраций урана из водных растворов по п.1, отличающийся тем, что в качестве природного органического вещества используют гранулированную целлюлозу.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу удаления из теплоносителей ядерных энергетических установок (ЯЭУ) потенциально опасных веществ, в частности ртути. Способ удаления ртути из первого контура ЯЭУ с водным теплоносителем включает вывод из контура парогазовой смеси теплоносителя первого контура без расхолаживания реактора при температуре до 300°C с последующей очисткой теплоносителя от ртути на минеральном термостойком сорбенте, модифицированном серебром, без конденсации парогазовой смеси теплоносителя при температуре 200-300°C.

Группа изобретений относится к переработке израсходованных ядерных топлив. Отделяют америций от других металлических элементов, присутствующих в кислотной водной фазе или в органической фазе, путем образования комплекса америция с водорастворимым производным этилендиамина.

Группа изобретений относится к удалению радиоактивного йода и цезия, содержащихся в жидком или твердом веществе. Способ удаления радиоактивного цезия заключается в обработке радиоактивной отработанной жидкости и/или твердого вещества с помощью гидрофильной смоляной композиции.

Изобретение относится к способу разложения щавелевой кислоты из азотнокислых маточных растворов на биметаллическом платино-рутениевом катализаторе. Процесс ведут в динамических условиях в сорбционной колонке, заполненной биметаллическим платино-рутениевым катализатором при соотношении платины к рутению (0,4-0,5):(0,6-0,5).

Изобретение относится к технологии обработки ионообменной смолы. В заявленном изобретении отработанный катионит или смесь катионита и анионита дезактивируют раствором, содержащим ионы натрия в количестве 1-3М и щелочь, при одновременной очистке этого раствора от радионуклидов цезия с применением селективного, устойчивого в щелочных средах катионита на основе резорцинформальдегидной смолы.

Изобретение относится к способам удаления радиоактивного иода, присутствующего в жидкости и/или твердом теле, образующегося в атомной электростанции или в установке для переработки отработанного ядерного топлива.

Изобретение относится к способам очистки жидких радиоактивных отходов от комплексонов, представляющих собой органические соединения, содержащие атомы N, S и/или Р, способные к координации ионов металлов.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и защите окружающей среды, в частности к средствам для дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами. Средство для дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами, содержит в своем составе поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенид общей формулы в которой R1 и R2 означают независимо друг от друга линейный или разветвленный алкил с 1-6 атомами углерода и X означает фтор, хлор, бром, йод или тетрафторборат, причем средняя молекулярная масса полимера составляет от 75000 до 100000 г/моль.

Группа изобретений относится к сорбентам и их применению. Сорбент анионов сурьмы содержит частицы или гранулы оксида циркония и характеризуется коэффициентом распределения анионов сурьмы, по меньшей мере, 10000 мл/г при рН в диапазоне от 2 до 10, причем указанные частицы имеют средний размер от 10 нм до 100 мкм, для которых скорость потока составляет от 100 до 10000 объемов слоя в час и указанные гранулы имеют средний размер от 0,1 до 2 мм, для которых скорость потока составляет от 10 до 50 объемов слоя в час.

Изобретение относится к области сорбционной технологии извлечения радионуклидов и микроэлементов при переработке различных жидких и твердых объектов радиохимических производств.
Изобретение относится к гидрометаллургии урана. Способ извлечения урана из урансодержащей руды включает выщелачивание руды сернокислым выщелачивающим раствором с окислителем, содержащим надсерную кислоту.

Изобретение относится к способу извлечения урана из маточного раствора. Способ включает получение функционализированной аминофосфоновой смолы и маточного раствора, содержащего хлорид и уран.

Группа изобретений относится к переработке израсходованных ядерных топлив. Отделяют америций от других металлических элементов, присутствующих в кислотной водной фазе или в органической фазе, путем образования комплекса америция с водорастворимым производным этилендиамина.

Изобретение относится к области гидрометаллургии урана и его соединений и может быть использовано в технологии переработки урансодержащих материалов, а именно отходов уранового производства с низким (менее 3 мас.%) содержанием урана и с высоким (до 15 мас.%) содержанием кремния.
Изобретение относится к гидрометаллургическим способам переработки руд и может быть использовано для извлечения урана из рудных материалов подземным (ПВ) выщелачиванием.

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения урана из растворов радиохимических производств. Способ сорбционного извлечения урана из фторсодержащих растворов на хелатообразующих ионитах с аминофосфоновыми группами представляет собой сорбцию урана при соотношении фаз ионит:раствор, равном 1:2,5 - 1:1000, и содержании фтора 5 - 20 г/л, обеспечивая соотношение F-:H2SO4 = 1 - 0:4 добавлением к раствору серной кислоты.

Изобретение относится к переработке полиметаллических руд грануляцией и последующим кучным выщелачиванием. Грануляцию руды осуществляют раствором серной кислоты с расходом 0,033-0,2 т/т руды.
Изобретение относится к способу очистки скандия от тория. Способ включает сорбцию тория из растворов ионитом.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для извлечения урана и молибдена из ураномолибденовых руд на горно-химических предприятиях.
Изобретение относится к экстракционной технологии аффинажа природного урана. Способ экстракционного аффинажа урана включает предварительную очистку азотнокислого раствора нитрата уранила путем контактирования его с ТБФ в разбавителе.
Наверх