Способ извлечения стронция из водных растворов

 

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СТРОНЦИЯ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ путем экстракции отличающийся тем, что, с целью увеличения степени извлечения стронция, ускорения и зшрощения процесса, экстракцию ведут путем электродиалиэа с использованием жидкой мембраны, содержащей изооктиловый эфир метилфосфоновой кислоты, таинин и изоамиловый спирт при следующем соотношении компонентов,мас„%: Изооктиловый эфир метилфосфоновой кислоты 25-75 Таниин0,1-3 Изоамиловый спирт Остальное в качестве анолита используют водный (Л раствор стронция, а в сачестве католита - раствор серной кислоты концентрацией 0,01-0,001 моль/л.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHCNVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3294448/23-26 (22) 27.03.81 (46) 23.04.85, Бюл. 11- 15 (72) В.Н.Голубев,Б.А.Пурин, Т.А.Филатова, Е.В.Файнштейн, В,И.Пантелеев, И.А.Соболев, Л.М.Хомчик и Н.Ф.Кулешов (71) Институт неорганической химии

AH Латвийско" CCP и Московское научно-производственное объединение

"Радон" (53) 661.843 (088.8) (56) 1.Патент США 1"- 3173775, кл.23-!02, опублик.1965.

2 ° Патент США 3574531, кл.23-, 18, опублик.1971.

„„SU„„972704

4(51) В Ol D 13/02 С 01 F 11 00 (54) (57) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СТРОНЦИЯ

ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ путем экстракции, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени извлечения стронция, ускорения и упрощения процесса, экстракцию ведут путем электродиалиэа с использованием жидкой мембраны, содержащей изооктиловый эфир метилфосфоновой кислоты, таннин и иэоамиловый спирт при следующем соотношении компонентов,мас.%:

Изооктиловый эфир метилфосфоновой кислоты 25-75

Таннин 0,1-3

Изоамиловый спирт Остальное в качестве анолита используют водный раствор стронция, а в качестве католита — раствор серной кислоты концентрацией 0,01-0,001 моль/л. С

972704

Изобретение относится к области электрохимических производств, в частности к способам извлечения соединений электродиализом.

Известен способизвлечения стронция 5 из водных растворов, по которому раствор, содержащий стронций, обрабатывают избытком (20-40%) слабощелочного комплексообразователя и доводят рН до 3,5-5„ затем раствор пропускают через слой катионита в медной форме, затем смолу промывают

0,1 моль/л раствором II -оксиэтиленди-. аминтетрауксусной кислоты, 5 моль/л раствором NH4NO> и 3-8 моль/л раствором HIIO>. При этом стронций удаляется в раствор реэкстрагента.

Степень извлечения стронция не превышает 70% (1) .

Известен способ извлечения стронция иэ воДных растворов путем экстракции с использованием экстрагента класса алкилфосфорных соединений(2) .

Недостатками способа — прототипа является сложность и многостадийностЪ процесса извлечения стронция, строгое соблюдение рН исходных растворов, недостаточная полнота извлечения стронция (не вьппе 80% ) и недостаточная чистота конечного продукта 30 по отношению к органическим примесям.

Целью изобретения является увеличение степени извлечения стронция, ускорение и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается в способе извлечения стронция из водных . растворов путем экстракции, причем экстракцию ведут путем электродиализа с использованием жидкой мембраны, содержащей изооктиловый эфир метилфосфо-40 невой кислоты, таннин и изоамиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Изооктиловый эфир метилфосфоновой 45 кислоты 25-70

Таннин 0,1-3

Иэоамиловый спирт Остальное в качестве анолита используют водный раствор стронция, а в качестве католита — раствор серной кислоты концентрацией 0,01-0,001 моль/л, Извлечение стронция из растворов ведут следующим образом. В анодное пространство электродиализатора помещают исходный раствор, содержащий стронций, в катодное пространство помещают раствор реэкстрагента—

-3 -г

l 0 10 моль/л серной кислоты. Между ними помещают жидкую мембрану состава, мас. X: изооктиловый эфир метилфосфоновой кислоты 25 †75, таннин

0,1-3,0, остальное — изоамиловый спирт, Жидкую мембрану с двух сторон ограничивают полупроницаемыми перегородками из целлофана. Процесс ведут при плотности тока 10-30 мА/см, в

2 качестве катода и анода используют пластины платинированного титана.

При наложении на систему постоянного электрического тока катионы стронция путем электромиграции через полупроницаемую перегородку с последующей жидкостной экстракцией в электрическом поле поступают в жидкую мембрану, далее путем диффузии и электромиграции катионы стронция поступают к границе жидкая мембрана — раствор реэкс грагента в катодной камере и с учетом состава реэкстрагента происходит реэкстракция стронция.

Пример.Извлечение стронция из водного раствора. О,1 л водного раствора с рН l, содержащего

0,250 мг стронция и 18,5 г посторонних примесей (кальций, магний, железо, калий, хлоридионы), помещают в анодную камеру электродиалнзатора. В катодную камеру помещают

0,05 л 0 01 моль/л серной кислоты.

В камеру заливают жидкую мембрану состава, мас.%: изооктиловый эфир метилфосфоновой кислоты 75, таннин в изоамнловом спирте 3,0. После

30 мин электродиалиэа при плотности тока 20 МА/см в анодной камере остаются следы стронция, степень извлечения стронция составляет 99,97..

Оптимальное содержание изооктилового эфира метилфосфоновой кислоты (25-75% ) было найдено экспериментальным путем. Снижение концентрации экстрагента ниже 257. приводит к резкому снижению (на 28-42%) ионной емкости жидкой мембраны по отношению к стронцию, что приводит как к снижению степени извлечения стронция, так и к снижению производительности всего процесса. Верхний предел концентрации экстрагента около 75% обусловлен пределом его растворимости в жидкой мембране (вьппе 75% в жидкой мембране образуется новая фаза, приводящая к резкому

972704 4 лового эфира метилфосфоновой кислоты степень извлечения стронция падает.

Высокий процент извлечения строн- ция из водных растворов достигается только в том случае, если в качестве католита используется раствор серной кислоты концентрации 0,010,001 моль/л.

Для сравнения эффективности предлагаемого способа с известным были проведены сравнительные эксперименты по извлечению стронция, результаты которых приведены в табл.2.

Таким образам, проведение процесса по предлагаемому способу протекает в одну стадию достаточно быстро, стоимость удаления 1 г стронция из жидких радиоактивных стоков по затратам электроэнергии составляет

0,112 коп. увеличению ее омического сопротивления). l

Добавление в жидкую мембрану, содержащую изоамиловый спирт и изооктиловый эфир метилфосфоновой 5 кислоты, таннина связано с обнаруженным впервые синергетическим эффектом извлечения стронция, т,е. когда эффект и степень извлечения стронция увеличиваются при совместном при- 10 сутствии этих реагентов в жидкой мембране. Синергетический эффект проявляется начиная с концентрации тан-. нина, равной 0,1-3Х, выше этого значения таннин в жидкой мембране не 15 растворяется.

В табл.! приведены данные, доказывающие, что вне указанных пределов изоамилового спирта и изоокти- 20

Т а блица 1

Экспериментальные данные по способу извлечения стронция из водных растворов (условия примера) Извлечение стронция,Ж

Состав жидкой мембраны,%

Напряжение Время протока, В цесса.мин.

Плотность тока, мА/см

20 8 К З таннин, 77 изоамиловый спирт

100

67,3

80 К К,З таннин, 17 изоамиловый спирт

600

71,2

20 R К;Ol таннин, 79,9 изоамиловый спирт

150

51,9

80 Я К, 0,1 таннин

19,9 изоамиловый спирт

30

74,7

"КК вЂ” изооктиловый эфир метилфосфоновой кислоты.

Т а б л и ц а 2

Качественные и количественные показатели процесса извлечения стронция (условия примера) Количество стадий

Способ

Степень Область рН Время процесса, мин иэвлече- обрабатываения,7 мых растворов

Известный

3-5

Свыше 60

Предлагаемый 1

99,9

1-10

ВНИИПВ Заказ 2791/2 Ти аж 659 По писное я а

Филиал ППП тевт, г. Ужгород, ул.Проектная,4