Экстракционная смесь для выделения америция и европия из карбонатно-щелочных растворов

Изобретение относится к экстракционным системам, предназначенным для извлечения радионуклидов из карбонатно-щелочных растворов, в частности америция и европия, и может найти применение в аналитической химии, а также при переработке жидких радиоактивных отходов. Используется экстракционная смесь, состоящая из трет-бутилтиакаликс[4]арена с концентрацией 4⋅10-2÷1⋅10-5 моль/л и несмешивающегося с водой хлорорганического, ароматического, алифатического или фторорганического растворителя. Экстракционная смесь позволяет экстрагировать америций и европий в диапазоне рН 10,4-13,7 при содержании в водной фазе до 8 моль/л солей щелочных металлов, обеспечивает разделение америция и европия, а также возможность реэкстрагировать америций и европий разбавленными растворами кислот. Экстракция и реэкстракция радионуклидов может осуществляться при соотношении объемов органической и водной фаз от 10:1 до 1:100, что позволяет сконцентрировать их в сотни раз. 1 з п. ф-лы, 4 табл., 11 пр.

 

Изобретение относится к экстракционным системам, предназначенным для извлечения радионуклидов из карбонатно-щелочных растворов, в частности америция и европия, и может найти применение в аналитической химии, а также при переработке жидких радиоактивных отходов.

При выделении долгоживущих радионуклидов из карбонатно-щелочных радиоактивных растворов экстракционными методами большое значение имеет создание систем с высокой эффективностью и селективностью. Известна экстракционная смесь для извлечения америция и европия с помощью 4(α,α-диоктилэтилпирокатехина) (ДОП) с концентрацией 0,04 моль/л в толуоле в присутствии винной кислоты из щелочных растворов со степенью извлечения >99% [Мясоедов Б.Ф., Каралова З.К., Кузнецова B.C., Родионова Л.М. Радиохимия, 1980, №3, с. 347-351], а также экстракционная смесь для извлечения и разделения 241Am и других актиноидов в карбонатных растворах (1 моль/л карбоната калия в диапазоне рН 12,3-13,4) конденсированными алкиламинофенолами (КААФ) с концентрацией 0,1 моль/л в тетрахлорметане [Каралова З.К., Лавринович Е.А., Мясоедов Б.Ф., Федоров Л.А., Соколовский С.А. Радиохимия, 1989, №5, с. 38-45]. Недостатками этих смесей является низкая устойчивость входящих в них соединений, а также высокие концентрации экстрагентов.

Известена экстракционная смесь для извлечения америция и европия 0,01 моль/л растворами п-третбутилтиакаликс[4]арена и его тетраэтилацетатным производным в хлорбензоле, нитробензоле и 1,2-дихлорэтане из водных сред с рН 1÷6. В этих системах получены низкие коэффициенты распределения америция и европия ≤0,01 (степень извлечения ≤1%) [ J. John, V. J. P. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, April 2015, Volume 304, Issue 1, pp. 257-262]. Недостатками этих систем являются очень низкие степени извлечения америция и европия.

Наиболее близкой к заявленной экстракционной смеси являются экстракционные смеси, которые содержат серо-, азот- и кислородосодержащие полиалкилфенолы в органическом растворителе - толуоле [Каралова З.К., Лавринович Е.А, Мясоедов Б.Ф. Радиохимия, 1990, №2, с. 16-20]. Эти смеси использованы для экстракции трехвалентных трансплутониевых элементов и 152Eu из карбонатных растворов в интервале рН 11,5-14,0. Установлено, что наиболее полно америций (степень извлечения ~99%) и европий (степень извлечения ~97%) экстрагируются серо- и азотсодержащими олигомерами из 1,0 моль/л раствора карбоната калия при рН 13-13,4. Максимальный коэффициент разделения америция и европия достигает 3,9 при экстракции раствором азотсодержащим полиалкилфенолом с концентрацией 0,1 моль/л в толуоле из 1,0 моль/л раствора карбоната калия при рН 13-13,4. Экстракция проводится при комнатной температуре и времени контакта фаз 10 мин. Реэкстракция америция с использованием 0,5 моль/л азотной кислоты позволяет выделить в реэкстракт 99% 241Am.

Эти экстракционные смеси имеют следующие недостатки, ограничивающие область их использования: для эффективного выделения америция и европия требуются высокие концентрации экстрагента, что увеличивает расход реагентов; в качестве разбавителя используется пожароопасный и токсичный толуол; экстракция возможна только из разбавленных растворов карбоната натрия или калия. Кроме этого, низкая селективность не обеспечивает разделение америция и европия.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании предлагаемого изобретения, является получение экстракционной смеси, позволяющей с высокой эффективностью извлекать америций и европий из карбонатно-щелочных растворов в широком диапазоне содержания солей и отделять америций от европия.

Для решения технической задачи и получения технического результата карбонатно-щелочные растворы, содержащие 241Am и 152Еu, обрабатывают экстракционной смесью, представляющей собой раствор трет-бутилтиакаликс[4]арена с концентрацией 4⋅10-2÷1⋅10-5 моль/л в хлорорганических, ароматических, алифатических или фторорганических растворителях, несмешивающихся с водой. Экстракцию осуществляют из карбонатно-щелочных растворов в диапазоне рН 10,4-13,7 при содержании в водной фазе до 8 моль/л солей щелочных металлов и времени контакта фаз не менее 10 мин.

Выделение америция и европия также возможно проводить в следующих условиях: из насыщенного раствора карбоната калия, при различном соотношении объемов органической и водной фаз, с добавлением в водную фазу нитрата натрия, сульфата натрия, хлорида натрия и фторида натрия, а также при различных температурах. Показано, что экстракционная смесь на основе трет-бутилтиакаликс[4]арена во фторорганическом растворителе обладает достаточно высокой гидролитической устойчивостью. Реэкстракцию америция и европия можно осуществлять растворами соляной, фосфорной, азотной или щавелевой кислот с концентрацией 1÷0,01 моль/л.

В результате использования заявленной смеси по сравнению с прототипом достигается высокая эффективность извлечения америция и европия из карбонатно-щелочных растворов в широком диапазоне содержания солей, обеспечивается разделение америция и европия, а также возможность их реэкстрагирования разбавленными растворами кислот.

Работоспособность предлагаемого способа иллюстрируется примерами.

Пример 1.

Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН 12,15, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 152Еu, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой раствор 2⋅10-4 моль/л трет-бутилтиакаликс[4]арена в различных органических растворителях. Полученные данные по экстракции и разделению америция и европия приведены в табл. 1. Коэффициенты разделения рассчитывали по формуле β=DAm/DЕu, где DAm - коэффициент распределения америция, DEu - коэффициент распределения европия. Как видно из табл. 1, для всех органических растворителей получена высокая степень извлечения америция и европия, а в 1,2-дихлорэтане и тетрахлорметане - высокая степень разделения америция и европия.

Пример 2.

Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NаНСО3 и NaOH) с рН 12,84, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 152Еu, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой растворы трет-бутилтиакаликс[4]арена в тетрахлорэтилене в диапазоне концентраций 2⋅10-2-1⋅10-5 моль/л. В экстракт перешло 99,5%241Am и 99,4% 152Eu (Сэкстр.=2⋅10-2 моль/л), и 95,3% 241 Am и 96,6%152Еu (Сэкстр.=1⋅10-5 моль/л).

Пример 3.

Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с заданной величиной рН в диапазоне 10,4-13,7, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 152Еu, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой раствор 2⋅10-4 моль/л трет-бутилтиакаликс[4]арена в тетрахлорэтилене. Наиболее полно америций и европий экстрагируются в интервале рН 12,6-13,2. Максимальный коэффициент разделения америция и европия достигается при рН 12,75 (табл. 2). Коэффициенты разделения рассчитывали по формуле β=DAm/DEu, где DAm - коэффициент распределения америция, DEu - коэффициент распределения европия.

Пример 4.

Карбонатный раствор (6 моль/л K2CO3) с рН 11, содержащий индикаторные количества радиоизотопов 241Аm и 152Еu, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой раствор 0,04 моль/л трет-бутилтиакаликс[4]арена в 1,2-дихлорэтане. В экстракт перешло 99,8% 241Am и 99,2% 152Еu.

Пример 5.

Карбонатно-щелочной раствор (1 моль/л NaНСО3 и NaOH, 7 моль/л NaNO3) с рН 12,84, содержащий индикаторные количества радиоизотопов 241Am и l52Eu, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой раствор 2⋅10-4 моль/л трет-бутилтиакаликс[4]арена в тетрахлорэтилене. В экстракт перешло 91,7% 241Am и 96,4% 152Еu.

Пример 6.

Карбонатно-щелочной раствор (1 моль/л NaHCO3 и NaOH, 1 моль/л) с рН 12,84 с добавлением сульфата натрия, хлорида натрия и фторида натрия, содержащий индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 152Еu, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой раствор 2⋅10-4 моль/л трет-бутилтиакаликс[4]арена в тетрахлорэтилене. В экстракт перешло 83,6% 241Аm и 94,8% 152Еu.

Пример 7.

Карбонатно-щелочной раствор (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=12,84, содержащий индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 152Еu, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз равным 1:1 экстрагентом, представляющим собой раствор 2⋅10-4 моль/л трет-бутилтиакаликс[4]арена в тетрахлорэтилене при температурах 25, 50 и 60°С. Полученные данные по экстракции америция и европия из щелочно-карбонатных растворов при разной температуре приведены в табл. 3.

Пример 8.

Раствор трет-бутилтиакаликс[4]арена в м-нитробензотрифториде (2⋅10-4 моль/л) помещали в пробирку и смешивали с равным объемом NaСО3 (1 моль/л) с рН 12,2, нагревали на кипящей водяной бане (100°С) в течение 1-20 ч, отбирая пробы органической фазы каждый час. Органическую фазу использовали для экстракции америция из карбонатно-щелочного раствора с рН 12,2. Обнаружено снижение коэффициентов распределения америция в 2 раза после 11 ч нагревания при 100°С, что свидетельствует о высокой гидролитической устойчивости экстракционной смеси.

Пример 9.

Карбонатно-щелочной раствор (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН 12,84, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Аm и l52Eu, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:100, экстрагентом, представляющим собой раствор 2⋅10-4 моль/л трет-бутилтиакаликс[4]арена в тетрахлорэтилене. В экстракт перешло 70,4% 241Am и 55,9% 52Еu.

Пример 10.

Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NаНСО3 и NaOH) с рН12,84, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 24lAm и l52Eu, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой раствор 2⋅10-4 моль/л трет-бутилтиакаликс[4]арена в тетрахлорэтилене. Далее провели реэкстракцию радионуклидов 0,1 моль/л растворами Н2С2О4, НСl, Н3РО4 и HNO3, а также 0,5 моль/л HNO3 и 0,01 моль/л Н3РО4. Полученные данные о степени реэкстракции америция и европия из органической фазы приведены в табл.4.

Пример 11.

Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН 12,84, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Аm и 152Еu, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой раствор 1⋅10-2 моль/л трет-бутилтиакаликс[4]арена в тетрахлорэтилене. Из полученного экстракта провели реэкстракцию америция и европия при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 10:1, раствором 1 моль/л Н3РО4. В реэкстракт перешло 99,2% 241Am и 98,4% 152Еu.

Приведенные примеры демонстрируют высокую эффективность извлечения америция и европия при экстракции из карбонатно-щелочных растворов экстракционной смесью на основе трет-бутилтиакаликс[4]арена в различных органических растворителях, возможность разделения америция и европия, а также возможность последующей реэкстракции америция и европия разбавленными растворами кислот.

1. Экстракционная смесь для выделения америция и европия из карбонатно-щелочных растворов, содержащая серосодержащий полиалкилфенол и несмешивающийся с водой органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве серосодержащего полиалкилфенола она содержит трет-бутилтиакаликс[4]арен в концентрации 4⋅10-2÷1⋅10-5 моль/л.

2. Экстракционная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве растворителя она содержит хлорорганические, ароматические, алифатические или фторорганические соединения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к молекулярной биологии, биохимии и биотехнологии, конкретно к известным соединениям, представляющим собой производные (8-(трифторметил)бензо[f][1,2,3,4,5]пентатиепин-6-ил)амидов общей формулы I, проявляющим способность ингибировать действие фермента тирозил-ДНК-фосфодиэстеразы 1 человека.

Изобретение относится к области органической химии, а именно к производным тиакаликсарена общей формулы I, которые могут быть использованы как средства доставки ДНК в эукариотические клетки.

Изобретение относится к областям химии и нанотехнологии, а именно к агрегатам, которые состоят из комплексов катионов серебра с производными стереоизомеров 5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетракис-[(бензиламидокарбонил)-метокси]-2,8,14,20-тетратиакаликс[4]арена, 5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетракис[(бензиламидокарбонил)-метокси]-2,8,14,20-тетра-тиакаликс[4]арена, 5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетракис[(октиламидокарбонил)-метокси]-2,8,14,20-тетратиакаликс[4]арена, 5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетракис[(додециламидокарбонил)-метокси]-2,8,14,20-тетратиакаликс[4]арена, 5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетракис[(октадециламидокарбонил)-метокси]-2,8,14,20-тетратиакаликс[4]арена, являются наноразмерными - с диаметром 84-154 нм, формируются и существуют в растворе (в неполярных органических растворителях), а структура и размер агрегатов зависят от типа алкильного заместителя в молекуле каликсарена и конфигурации макроцикла.

Изобретение относится к медицине, конкретно к новому производному бензопентатиепина-8-трифторметилбензо[f][1,2,3,4,5]пентатиепин-6-амину, формулы 1: обладающему противосудорожной и противотревожной активностью.

Изобретение относится к способу получения 2,2'-димеркаптодиэтилсульфида, который может быть использован для получения ионообменных смол и сорбентов. .
Изобретение относится к синтезу серусодержащих органических соединений, которые могут быть использованы при изготовлении присадок к смазочным маслам. .

Изобретение относится к гетероциклическим соединениям, в частности к комплексам 7-вт.-бутил или циклогексиламино-7-фенил -8-тионо-1, 2, 3, 4, 5, 6-гексатиокана с α - ацетонилолиго-(1,1-диметилэтилен)-уксусной кислотой ф-лы @ , где R - вт.

Изобретение относится к гетероциклическим соединениям, в частности к способу получения 1,4, 7,-10,13,16-гексатиациклооктадекана , который может найти применение в качестве экстп рагента переходных и тяжелых металлов , а также для детоксикации ионов ртути.
Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано при переработке отработавшего ядерного топлива и производстве смешанного уран-плутониевого топлива.

Изобретение относится к способу получения оксихлорида и/или оксида актинида(ов), и/или лантанида(ов) из хлорида актинида(ов), и/или лантаноида(ов), присутствующего в среде, содержащей по крайней мере одну расплавленную соль типа хлорида.

Изобретение относится к радиохимической промышленности и ядерной энергетике и направлено на получение смешанного диоксида (U,Pu)O2, которое может быть использовано для изготовления ядерного смешанного уран-плутониевого МОКС-топлива реакторов ВВЭР-1000 и реакторов на быстрых нейтронах (БН-600, БН-800) атомных станций.
Изобретение может быть использовано для дезактивации сложнообогащаемого цирконового концентрата Зашихинского месторождения, содержащего примесь кремния в виде кварца и полевых шпатов.

Изобретение относится к радиохимической промышленности и ядерной энергетике, направлено на получение смешанного диоксида (U,Pu)O2 и может быть использовано для изготовления ядерного смешанного уран-плутониевого МОКС-топлива реакторов ВВЭР-1000 и реакторов на быстрых нейтронах (БН-600, БН-800) атомных станций.

Изобретение относится к способу приготовления оксалатов актиноидов. Способ включает осаждение одного актиноида или соосаждение большего числа актиноидов в форме частиц оксалата в псевдоожиженном слое приведением в контакт водного раствора, содержащего актиноид или актиноиды, с водным раствором щавелевой кислоты или соли щавелевой кислоты и сбор частиц оксалата.
Изобретение относится к области переработки и обезвреживания высокоактивных пульп и может быть использовано на радиохимических производствах. .
Изобретение относится к способам растворения диоксид плутония содержащих материалов (собственно диоксида плутония или смеси диоксида плутония с продуктами коррозии нержавеющей стали) и может быть применено в технологиях, в которые входят операции растворения материалов, содержащих диоксид плутония, с последующей экстракционной очисткой растворов плутония от примесей.
Изобретение относится к области переработки и утилизации радиоактивных отходов предприятий атомной промышленности. .
Изобретение относится к способам растворения топлива, которое представляет собой смесь оксидов урана и плутония. .

Изобретение относится к получению карбоборидов редкоземельных металлов. Исходную заготовку формуют в виде стехиометрической навески порошка низкогидридной фазы металла, углерода и бора, после чего ведут отжиг исходной заготовки в вакууме при температуре 1100°С в течение 10 минут, заготовку охлаждают, перетирают, прессуют в штабик, который отжигают при температуре 1100°С в течение 10 минут в вакууме, затем полученный штабик охлаждают, перетирают, прессуют в штабик и проводят его дуговую переплавку на охлаждаемом медном поде в среде аргона с получением образца, содержащего карбобориды редкоземельных металлов, после чего полученный образец нагревают в вакууме до температуры 950°С и выдерживают при этой температуре в течение 12 часов с последующей закалкой образца в воде.

Изобретение относится к экстракционным системам, предназначенным для извлечения радионуклидов из карбонатно-щелочных растворов, в частности америция и европия, и может найти применение в аналитической химии, а также при переработке жидких радиоактивных отходов. Используется экстракционная смесь, состоящая из трет-бутилтиакаликс[4]арена с концентрацией 4⋅10-2÷1⋅10-5 мольл и несмешивающегося с водой хлорорганического, ароматического, алифатического или фторорганического растворителя. Экстракционная смесь позволяет экстрагировать америций и европий в диапазоне рН 10,4-13,7 при содержании в водной фазе до 8 мольл солей щелочных металлов, обеспечивает разделение америция и европия, а также возможность реэкстрагировать америций и европий разбавленными растворами кислот. Экстракция и реэкстракция радионуклидов может осуществляться при соотношении объемов органической и водной фаз от 10:1 до 1:100, что позволяет сконцентрировать их в сотни раз. 1 з п. ф-лы, 4 табл., 11 пр.

Наверх