Удаление урана из воды

Изобретение относится к способу удаления урана из содержащего уран водного раствора. Способ включает пропускание водного раствора, содержащего уран и имеющего степень минерализации, равную по меньшей мере 0,5 ppt, через слой анионообменной смолы, пропитанной полифенолом. Изобретение обеспечивает эффективное удаление урана из содержащего уран водного раствора за счет использования смолы, обладающей большей избирательностью по отношению к урану. 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

 

Настоящее изобретение направлено на удаление урана из водных растворов с помощью анионообменной смолы.

Введение

Полифенол, который присутствует в природных условиях в различных растениях, обладает способностью удалять уран из окружающей среды. Например, подсолнечник использовали для устранения последствий загрязнения почвы, связанного с аварией на Фукусиме. Хотя они эффективно связывают уран, полифенолы с трудом присоединяются к износостойким средам. Например, патент Италии № 01249504 описывает обработку поперечно-сшитого полимерного адсорбента полифенолом. И как указывается в приведенных ниже сравнительных примерах, полифенол быстро вымывается из полимерных сред.

Известно использование анионообменных смол для удаления урана из воды, используемой для питья, и воды, которая находит применение в промышленности и гидрометаллургии. Примеры включают гелеобразные сильноосновные анионообменные смолы типа 1, такие как DOWEX™ 1, DOWEX™ RPU и AMBERSEP™ 400 S04; все они коммерчески доступны от компании The Dow Chemical Company. Несмотря на то что подобные смолы долговечны и могут быть регенерированы, они обладают более низкой селективностью по отношению к урану, по сравнению с полифенолом. Указанное отсутствие селективности может привести к меньшей конкурентоспособности анионообменной смолы, особенно в тех приложениях, когда концентрация урана в водном растворе составляет менее 100 мкг/л.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение включает способ удаления урана из содержащего уран водного раствора со степенью минерализации, равной по меньшей мере 0,5 ppt, при этом указанный способ включает пропускание раствора через слой анионообменной смолы, пропитанной полифенолом. Смолы с пропиткой, используемые в способе по настоящему изобретению, обладают большей избирательностью по отношению к урану, по сравнению с традиционными анионообменными смолами, и значительно прочнее связывают полифенол, по сравнению с полимерными адсорбентами. Описаны разнообразные дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Анионообменные смолы, которые могут применяться в настоящем изобретении, специально не ограничиваются и включают как сильноосновные (как типа I, так и II) смолы, так и слабоосновные смолы; тем не менее предпочтительными являются слабоосновные смолы. Типичные примеры включают DOWEX™ MARATHON WBA, AMBERLITE™ PWA7 и IMAC™ 24; все они коммерчески доступны от компании The Dow Chemical Company.

Анионообменные смолы, используемые в настоящем изобретении, пропитывают полифенолом. Указанную операцию можно осуществить путем контактирования смолы с экстрактом растений, о которых известно, что они содержат полифенол, например, путем контактирования с фруктовыми соками, такими как сок клюквы, сок винограда и сок черной смородины. Сок клюквы является наиболее предпочтительным источником полифенолов. Время контактирования специально не ограничивается, однако, предпочтительно, является достаточно большим, чтобы полифенолы могли остаться в смоле. Могут быть использованы такие способы, как замачивания смолы во фруктовом соке или погружение смолы во фруктовый сок при комнатной или повышенной температуре (например, при температуре 5-100°С, более предпочтительно при температуре 20-40°С). В качестве альтернативы, смолу можно пропитать, пропуская экстракт, содержащий полифенолы, через колонку или слой, содержащий анионообменную смолу. Могут быть использованы периодические или непрерывные процессы. Никаких независимых химических связующих не требуется. Перед контактированием с полифенолом смолу, предпочтительно, готовят в форме свободного основания.

В данном описании "полифенол" соответствует определению данного термина, предложенному White-Bate-Smith-Swain-Haslam (WBSSH) (WBSSH) (см. Haslam, E.; Cai, Y. (1994), "Plant polyphenols (vegetable tannins): Gallic acid metabolism". Natural Product Reports 11 (1): 41-66), т.е. обозначает соединения, имеющие: i) молекулярную массу 500-4000 дальтон, ii) по крайней мере 12 фенольных гидроксильных функциональных групп и iii) от 5 до 7 ареновых групп на 1000 дальтон. С точки зрения функциональной и операционной классификации полифенолы можно разделить на гидролизуемые танины (эфиры галловой кислоты с глюкозой и другими сахарами или циклитолами) и на фенилпропаноиды, такие как лигнины, флавоноиды и конденсированные танины.

В данном описании термин "уран" относится к водорастворимым поливалентным анионным комплексам, включающим карбонаты, хлориды и сульфаты. Что касается урана, то термин "водорастворимый" означает соединение или комплекс, имеющий Ksp.

В данном описании "степень минерализации" выражают в промилле (частей на тысячу (ppt)), что соответствует приблизительно граммам соли на килограмм раствора, которую обычно выражают в виде процента (%). В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения степень минерализации представляющего интерес водного раствора составляет по меньшей мере 0,5 ppt, 5 ppt, 30 ppt, а в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере 50 ppt. В других вариантах осуществления настоящего изобретения степень минерализации меняется в диапазоне от 0,5 до 50 ppt.

ПРИМЕРЫ

Пример 1: Была проведена серия экспериментов для двух коммерчески доступных смол*, пропитанных полифенолом. Пропитку осуществляли путем замачивания образца каждого полимера объемом 50 мл в одном литре нескольких различных фруктовых соков приблизительно в течение 4 часов при температуре 25°С. Смолы удаляли из сока и промывали водой.

Силу адсорбции образцов определяли, замачивая каждый образец в эквивалентном количестве воды в течение приблизительно 8 час. По окончании проведения стадии замачивания определяли величину TOC (общий органический углерод) воды. Каких-либо значительных изменений значения TOC обнаружено не было - указывая на то, что полифенол прочно удерживался на обоих типах смол.

Тест повторили со свежими образцами, однако в предыдущем тесте солевой раствор (50 ppt раствор хлорида натрия) заменили водой. Как и в предыдущем тесте, заметных изменений значений TOC на образцах слабоосновной анионообменной смолы обнаружено не было; тем не менее значение ТОС для образца смолы адсорбента значительно увеличилось – указывая на то, что полифенол не прочно удерживался. Подробности для образцов и краткое изложение результатов представлены в таблице 1.

Таблица 1
Образец Источник полифенола Смола ТОС (замачивание в воде) ТОС (замачивание в солевом растворе)
1 Сок клюквы Слабоосновная ионообменная Изменений нет Изменений нет
2 Сок клюквы Адсорбент Изменений нет Увеличение
3 Сок черной смородины Слабоосновная ионообменная Изменений нет Изменений нет
4 Виноградный сок Слабоосновная ионообменная Изменений нет Изменений нет
*Включены следующие смолы: i) смола-абсорбент, имеющая поперечно-сшитую полистирольную матрицу (Amberlite™ FPX66) и ii) слабо основная анионообменная смола в форме свободного основания, имеющего поперечно-сшитую полистирольную матрицу вместе с алкиламиновыми функциональными группами (IMAC™ 24). Обе смолы были получены от компании The Dow Chemical Company.

Пример 2: Четыре образца объемом 1,5 мл слабоосновной анионообменной смолы (IMAC™ 24) замачивали в 125 мл содержащего уран раствора (110 м.д.) в течение 8 час. Полученную надосадочную жидкость для каждого образца анализировали методом индуктивно-связанной плазмой. Подробности для смол и результаты анализа приведены в таблице 2. Как видно из приведенных данных, слабоосновные анионообменные смолы, пропитанные различными источниками полифенолов, удаляют значительно больше урана из раствора, по сравнению с контрольным образцом.

Таблица 2
Образец № Источник полифенола Концентрация урана в надосадочной жидкости (м.д.)
5
(контрольный образец)
Отсутствует 41
6 Сок клюквы <0,5
7 Виноградный сок 4
8 Сок черной смородины 16

1. Способ удаления урана из содержащего уран водного раствора, имеющего степень минерализации, равную по меньшей мере 0,5 ppt, где указанный способ включает пропускание указанного раствора через слой анионообменной смолы, пропитанной полифенолом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полифенол получают из фруктового сока.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полифенол получают из сока клюквы.

4. Способ по п. 1, где анионообменная смола содержит слабоосновную ионообменную смолу.

5. Способ по п. 1, где водный раствор имеет степень минерализации, равную по меньшей мере 5 ppt.

6. Способ по п. 1, где водный раствор имеет степень минерализации, равную по меньшей мере 50 ppt.

7. Способ по п. 1, где указанный раствор после обработки содержит меньше чем 5 мкг/л урана.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к извлечению урана из подземных вод. Способ включает синтез сорбционной композиции из механоактивированного шунгита, прокаленного фосфогипса и модифицирующего раствора в соотношении 1:1:1.

РефератИзобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано при отведении и очистке сточных вод общесплавных систем водоотведения. Система включает, по меньшей мере, блок транспортировки сточных вод, блок очистки сточных вод, сети водоотведения и регулирующий резервуар.

Изобретение может быть использовано в системах водоподготовки хозяйственно-бытового и производственного назначения, преимущественно для получения качественной питьевой воды из природных северных источников.

Изобретение относится к опреснительным установкам. Автономный солнечный опреснитель морской воды содержит автономный источник электричества и последовательно соединенные концентратор 1 солнечной энергии, испаритель 5 воды, охладитель 11 водяного пара, конденсатный насос для вывода конденсата, емкость 12 для сбора пресной воды, емкость для сбора рассола с выгружным насосом и коллектор с запорной арматурой для раздачи пресной воды.

Устройство для обработки водных сред в протоке относится к очистке и обеззараживанию промышленных и бытовых сточных вод, а также поверхностных водоисточников. Устройство для обработки водных сред в потоке содержит цилиндрический корпус 1 с торцевыми стенками 2 и узлами подачи воды на обработку 3, обработки ультрафиолетом, ультразвуковой обработки и отвода обработанной воды, узел обработки ультрафиолетом расположен внутри цилиндрического корпуса и состоит по меньшей мере из двух ультрафиолетовых излучателей 5, снабженных защитными чехлами из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, и расположенных параллельно образующей цилиндрического корпуса, по меньшей мере по одной концентрической окружности, узел ультразвуковой обработки состоит по меньшей мере из двух ультразвуковых излучателей 6.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве для подготовки продуктов гидросмыва свиноводческих комплексов и ферм для последующего применения. Для осуществления способа продукты гидросмыва свиноводческих комплексов и ферм обрабатывают обожженным дефекатом с дозой 50-200 мг/дм3, при этом значение pH колеблется в диапазоне 7,5-8,5.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве для подготовки стоков свиноводческих комплексов и ферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий.

Изобретение относится к устройствам для доочистки воды. Устройство для получения талой питьевой воды включает зону подачи воды, зону замораживания с морозильной камерой 1 и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с отделяющим лед элементом, раздельные патрубки 2 для вывода талой питьевой воды.

Изобретение относится к устройствам для доочистки воды. Генератор для получения талой питьевой воды, включающий расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью, при этом труба установлена подвижно в направлении оси продольного сосуда в подшипниках скольжения, размещенных в нижней части продольного сосуда, а в патрубках для вывода примесей и талой питьевой воды установлены заслонки на выходе в виде кранов, при этом труба установлена с возможностью вращения посредством зубчатого зацепления, оборудованным электро-механическим приводом, отличающийся тем, что зубчатое зацепление образовано шестерней, установленной жестко в нижней части трубы, при этом шестерня контактирует с продольной шестерней с зубьями, длина которых превышает длину хода трубы в направлении оси продольного.

Изобретение относится к очистным сооружениям, используемым на моечных станциях автотранспорта. Флотационно-фильтрационная установка содержит заборный фильтр, всасывающий трубопровод, обратный клапан, насосный агрегат, эжектор, соединенный с байпасным трубопроводом и установленный на входе насосного агрегата, камеру флотации с фильтром и слоем фильтрующей загрузки, а на входе в эжектор установлена защитная сетка, служащая для предотвращения засорения сопла эжектора.
Настоящее изобретение относится к химически модифицированным полым волокнистым материалам для экстракорпорального удаления экзотоксинов, вырабатываемых патогенной Escherichia coli, из содержащих белок жидкостей.

Изобретение относится к способу гетерогенного каталитического разложения комплексонов и поверхностно-активных веществ в технологических растворах радиохимических производств на никель-феррицианидном катализаторе.

Изобретение относится к биохимии. .

Изобретение относится к области химии. .

Изобретение относится к сорбционным способам очистки растворов от серной кислоты в химической технологии и гидрометаллургии для переработки высококонцентрированных электролитов, содержащих серную кислоту и соли цветных металлов.

Изобретение относится к области очистки газов от ядовитых примесей и может быть использовано для очистки газовых смесей или воздуха от примеси цианистого водорода.

Изобретение относится к гидрометаллургии ванадия. .
Изобретение относится к области извлечения брома из природных рассолов - буровых вод, подземных и поверхностных рассолов, а также из сбросных и прочих технологических вод, содержащих бром.

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической, электронной промышленности. Для переработки жидких отходов производства диоксида титана проводят экстракцию скандия из гидролизной серной кислоты (ГСК) на экстрагенте, состоящем из смеси ди(2-этилгексил)фосфорной кислоты (Ди2ЭГФК) и трибутилфосфата (ТБФ), с получением насыщенного экстрагента и рафината экстракции. Насыщенный экстрагент промывают раствором серной кислоты и перекиси водорода. Проводят реэкстракцию скандия раствором, состоящим из смеси NaOH и Na2CO3, с получением концентрата скандия. Серную кислоту из рафината экстракции скандия сорбируют на низкоосновном поликонденсационном анионите с получением маточника сорбции серной кислоты и насыщенного низкоосновного поликонденсационного анионита, который направляют на операцию десорбции водой с получением десорбированного низкоосновного поликонденсационного анионита, направляемого повторно на операцию сорбции серной кислоты. Маточник сорбции серной кислоты направляют на сорбцию титана низкоосновным полимеризационным анионитом с получением маточника сорбции титана и насыщенного низкоосновного полимеризационного анионита. Насыщенный низкоосновный полимеризационный анионит направляют на операцию десорбции раствором серной кислоты и перекиси водорода с получением десорбированного низкоосновного полимеризационного анионита, который повторно направляют на операцию сорбции титана. Маточник сорбции титана утилизируют. Изобретение позволяет повысить комплексность переработки ГСК, степень извлечения и чистоту получаемых продуктов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к способу удаления урана из содержащего уран водного раствора. Способ включает пропускание водного раствора, содержащего уран и имеющего степень минерализации, равную по меньшей мере 0,5 ppt, через слой анионообменной смолы, пропитанной полифенолом. Изобретение обеспечивает эффективное удаление урана из содержащего уран водного раствора за счет использования смолы, обладающей большей избирательностью по отношению к урану. 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Наверх