RU2168779C2 - Method for supercritical fluidic extraction of metals - Google Patents
Method for supercritical fluidic extraction of metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2168779C2 RU2168779C2 RU99119830/06A RU99119830A RU2168779C2 RU 2168779 C2 RU2168779 C2 RU 2168779C2 RU 99119830/06 A RU99119830/06 A RU 99119830/06A RU 99119830 A RU99119830 A RU 99119830A RU 2168779 C2 RU2168779 C2 RU 2168779C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- extraction
- cell
- carbon dioxide
- water
- supercritical
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title abstract description 32
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- 238000000194 supercritical-fluid extraction Methods 0.000 claims description 8
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 5
- GTLACDSXYULKMZ-UHFFFAOYSA-N pentafluoroethane Chemical compound FC(F)C(F)(F)F GTLACDSXYULKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims 1
- 150000003009 phosphonic acids Chemical class 0.000 claims 1
- UEUXEKPTXMALOB-UHFFFAOYSA-J tetrasodium;2-[2-[bis(carboxylatomethyl)amino]ethyl-(carboxylatomethyl)amino]acetate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC([O-])=O)CC([O-])=O UEUXEKPTXMALOB-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 abstract description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 abstract description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 abstract 3
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 16
- NLSCHDZTHVNDCP-UHFFFAOYSA-N caesium nitrate Chemical compound [Cs+].[O-][N+]([O-])=O NLSCHDZTHVNDCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 150000003983 crown ethers Chemical class 0.000 description 11
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 9
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 8
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 229910052695 Americium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920002582 Polyethylene Glycol 600 Polymers 0.000 description 5
- LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N americium atom Chemical compound [Am] LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CXZGQIAOTKWCDB-UHFFFAOYSA-N perfluoropentanoic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F CXZGQIAOTKWCDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N strontium nitrate Chemical compound [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002560 Polyethylene Glycol 3000 Polymers 0.000 description 2
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 229920002565 Polyethylene Glycol 400 Polymers 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-NJFSPNSNSA-N Strontium-90 Chemical compound [90Sr] CIOAGBVUUVVLOB-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- GMIZSJXFNCBKPE-UHFFFAOYSA-N [Am+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O Chemical class [Am+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GMIZSJXFNCBKPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIYOQRBCYVLQML-UHFFFAOYSA-N americium;trinitrate Chemical compound [Am].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O NIYOQRBCYVLQML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000002152 aqueous-organic solution Substances 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- BBGKDYHZQOSNMU-UHFFFAOYSA-N dicyclohexano-18-crown-6 Chemical compound O1CCOCCOC2CCCCC2OCCOCCOC2CCCCC21 BBGKDYHZQOSNMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- -1 rare earths Chemical compound 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сверхкритической экстракции металлов и может быть использовано для дезактивации радиоактивных отходов. The invention relates to supercritical metal extraction and can be used to decontaminate radioactive waste.
Известны способы сверхкритической экстракции различных металлов (Wai C. M., Smart N.G., Phelps C. US Patent 5606724 A. Опубл. 25 Feb., 1997; Beckman E. J. , Russel A. J. US Patent 5641887 A. Опубл. 24 Июня 1997 г.; Wai C.M. Patent PCT International, WO 9533541 A1. Опубл. 14 декабря 1995 г.), позволяющие проводить сверхкритическую экстракцию различных металлов, таких как уран, редкоземельные элементы, а также железо, ртуть и кобальт. По предлагаемым способам матрица, содержащая металлы (песок, бумага, поверхность нержавеющей стали и т.п.), обрабатывается комплексоном, растворенным в сверхкритическом флюиде, как правило, в сверхкритическом углекислом газе. В качестве комплексонов использовались различные органические соединения, наилучшие результаты наблюдались для фторированных β-дикетонов. Known methods for supercritical extraction of various metals (Wai CM, Smart NG, Phelps C. US Patent 5606724 A. Publ. 25 Feb., 1997; Beckman EJ, Russel AJ US Patent 5641887 A. Publ. June 24, 1997; Wai CM Patent PCT International, WO 9533541 A1, publ. December 14, 1995), allowing supercritical extraction of various metals, such as uranium, rare earths, as well as iron, mercury and cobalt. According to the proposed methods, a matrix containing metals (sand, paper, stainless steel surface, etc.) is treated with a complexon dissolved in a supercritical fluid, usually in supercritical carbon dioxide. Various organic compounds were used as complexones; the best results were observed for fluorinated β-diketones.
Общим недостатком всех предлагавшихся ранее способов было то, что с их помощью не удается экстрагировать такие металлы, как цезий и стронций. Экстракция этих металлов очень важна, т.к. их изотопы - цезий-137 и стронций-90 дают основной вклад в радиоактивность отработавшего ядерного топлива. В отличие от классической жидкостной экстракции использование в сверхкритической экстракции в качестве модификаторов селективных экстрагентов на стронций или цезий - различных краун-эфиров - не приносит ожидаемого эффекта и не обеспечивает эффективной экстракции. A common drawback of all the previously proposed methods was that with their help it is not possible to extract metals such as cesium and strontium. The extraction of these metals is very important, because their isotopes - cesium-137 and strontium-90 make the main contribution to the radioactivity of spent nuclear fuel. In contrast to classical liquid extraction, the use of selective extractants for strontium or cesium — various crown ethers — as modifiers in supercritical extraction does not bring the expected effect and does not provide effective extraction.
Известен способ сверхкритической флюидной экстракции цезия и трансурановых элементов с помощью смеси краун-эфиров и ди-2-этилгексилфосфорной кислоты (Мурзин А.А., Старченко В.А., Smart N.G. etc. Доклад "Decontamination of Real World Contaminated Stainless Steel Using Supercritical CO2" Spectrum'98, Denver, Colorado, USA, September 13-18, 1998, Proceedings, American Nuclear Society Inc., USA, 1998, p. 94-98), выбранный нами в качестве прототипа. По этому способу матрица, содержащая цезий (песок, бумага, поверхность нержавеющей стали и т.п.) обрабатывается смесью краун-эфира и ди-2-этилгексилфосфорной кислоты, растворенными в сверхкритическом углекислом газе. Способ позволяет экстрагировать цезий и ТУЭ с различных матриц.A known method of supercritical fluid extraction of cesium and transuranic elements using a mixture of crown ethers and di-2-ethylhexylphosphoric acid (Murzin A.A., Starchenko V.A., Smart NG etc. Report "Decontamination of Real World Contaminated Stainless Steel Using Supercritical CO 2 "Spectrum'98, Denver, Colorado, USA, September 13-18, 1998, Proceedings, American Nuclear Society Inc., USA, 1998, p. 94-98), selected by us as a prototype. According to this method, a matrix containing cesium (sand, paper, stainless steel surface, etc.) is treated with a mixture of crown ether and di-2-ethylhexylphosphoric acid dissolved in supercritical carbon dioxide. The method allows to extract cesium and TUE from various matrices.
Его недостатком является использование для экстракции дорогих и во многих случаях токсичных краун-эфиров. Its disadvantage is the use of expensive and, in many cases, toxic crown ethers for extraction.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение сверхкритической экстракции различных радионуклидов, в том числе цезия и стронция, без использования краун-эфиров. The task of the invention is the provision of supercritical extraction of various radionuclides, including cesium and strontium, without the use of crown ethers.
Предлагаемый способ состоит в обработке матрицы (например, твердой соли или поверхности нержавеющей стали, загрязненной радионуклидами) сверхкритическим флюидом, содержащим полиэтиленгликоль или замещенный полиэтиленгликоль, воду и органическую кислоту, такую как диалкилфосфорную или полифторалкилфосфорную или полифторалкилкарбоновую, с последующей прокачкой объема камеры высокого давления сверхкритическим углекислым газом для обеспечения полноты экстракции и сбором экстракта в воду, водный или водно-органический раствор или органический растворитель. The proposed method consists in processing a matrix (for example, a solid salt or a surface of stainless steel contaminated with radionuclides) with a supercritical fluid containing polyethylene glycol or substituted polyethylene glycol, water and an organic acid, such as dialkylphosphoric or polyfluoroalkylphosphoric or polyfluoroalkylcarboxylic acid, followed by high-pressure pumping of the chamber gas to ensure complete extraction and collection of the extract in water, an aqueous or aqueous-organic solution or anichesky solvent.
При использовании предлагаемого способа степень экстракции достигается такая же, а иногда и выше, чем в способе-прототипе, при этом краун-эфиры не используются. Поскольку различные ПЭГ широкo используются, например, как компоненты моющих средств, они очень дешевы и, как правило, совершенно нетоксичны в отличие от краун-эфиров. When using the proposed method, the degree of extraction is achieved the same, and sometimes higher than in the prototype method, while crown ethers are not used. Since various PEGs are widely used, for example, as components of detergents, they are very cheap and, as a rule, completely non-toxic in contrast to crown ethers.
Соотношение металла к ПЭГ в предлагаемом способе находится в интервале мольных соотношений 1:3-500, оптимально 1:10-50. При меньших концентрациях ПЭГ степень экстракции резко уменьшается, а увеличение концентрации ПЭГ выше соотношения 1:500 практически не увеличивает степень экстракции. The ratio of metal to PEG in the proposed method is in the range of molar ratios of 1: 3-500, optimally 1: 10-50. At lower PEG concentrations, the degree of extraction decreases sharply, and an increase in PEG concentration above a ratio of 1: 500 practically does not increase the degree of extraction.
В качестве сверхкритического флюида может использоваться углекислый газ. Однако возможно использование и других носителей, таких, например, как фреоны. Carbon dioxide can be used as the supercritical fluid. However, you can use other carriers, such as, for example, freons.
В качестве кислот возможно использование полифторзамещенных карбоновых кислот, при этом наиболее высокие степени экстракции наблюдаются для перфторалкилкарбоновых кислот с C5-C7. Однако экстракция обеспечивается и при использовании диалкилфосфорных кислот, равно как ди(полифторалкил)фосфорных кислот.Polyfluoro-substituted carboxylic acids can be used as acids, with the highest degrees of extraction observed for perfluoroalkylcarboxylic acids with C 5 -C 7 . However, extraction is also provided using dialkylphosphoric acids, as well as di (polyfluoroalkyl) phosphoric acids.
Следующие примеры иллюстрируют возможности и границы применения способа. The following examples illustrate the scope and application of the method.
Пример 1
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности 4 мкг нитрата стронция, наносили 16 мг перфторвалериановой кислоты и 24 мг ОП-7 [(C8H17)2C6H3 (OCH2CH2)6-8OH] помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC углекислый газ, содержащий 0,02 об. % воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. Извлечение стронция составило 80±12%.Example 1
On a stainless steel plate containing 4 μg of strontium nitrate on the surface, 16 mg of perfluorovaleric acid and 24 mg of OP-7 [(C 8 H 17 ) 2 C 6 H 3 (OCH 2 CH 2 ) 6-8 OH] were applied 5 ml extraction cell, where carbon dioxide containing 0.02 vol. was injected at a pressure of 300 atm and at a temperature of 80 o C % of water, the cell was left under these conditions for 20 min, after which 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped through the cell and the extract was collected in water at a temperature of 25 o C. The extraction of strontium was 80 ± 12%.
Пример 2
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности 4 мкг нитрата цезия, наносили 16 мг перфторвалериановой кислоты и 24 мг ОП-7 [(C8H17)2C6H3 (OCH2CH2)6-8OH] помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC углекислый газ, содержащий 0,02 об. % воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. Извлечение цезия составило 87±8%.Example 2
On a stainless steel plate containing 4 μg of cesium nitrate on the surface, 16 mg of perfluorovaleric acid and 24 mg of OP-7 [(C 8 H 17 ) 2 C 6 H 3 (OCH 2 CH 2 ) 6-8 OH] were applied 5 ml extraction cell, where carbon dioxide containing 0.02 vol. was injected at a pressure of 300 atm and at a temperature of 80 o C % of water, the cell was left under these conditions for 20 min, after which 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped through the cell and the extract was collected in water at a temperature of 25 o C. Cesium recovery was 87 ± 8%.
Пример 3
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности 4 мкг нитрата цезия, наносили 16 мг ω-гидроперфторгептановой (ω-гидроперфторэнантовой) кислоты и 40 мг ОП-7 [(C8H17)2C6H3 (OCH2CH2)6-8OH] помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC углекислый газ, содержащий 0,02 об.% воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. Извлечение цезия составило 40±10%.Example 3
On a stainless steel plate containing 4 μg of cesium nitrate on the surface, 16 mg of ω-hydroperfluoroheptanoic (ω-hydroperfluoroenanthic) acid and 40 mg of OP-7 [(C 8 H 17 ) 2 C 6 H 3 (OCH 2 CH 2 ) were applied 6-8 OH] was placed in a 5 ml extraction cell, where carbon dioxide containing 0.02 vol.% Water was injected at a pressure of 300 atm and at a temperature of 80 o C, the cell was left under these conditions for 20 min, after which it was passed through the cell 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped and the extract was collected in water at a temperature of 25 o C. The extraction of cesium was 40 ± 10%.
Пример 4
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности 4 мкг нитрата металла, наносили 16 мг ω-гидроперфторгептановой (ω-гидроперфторэнантовой) кислоты и 40 мг ПЭГ-600 (полиэтиленгликоля со средним молекулярным весом 600 у.е.), помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC углекислый газ, содержащий 0,02 об.% воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. В этих условиях извлечение цезия составило 52±10%, стронция - 56±10%.Example 4
On a stainless steel plate containing 4 μg of metal nitrate on the surface, 16 mg of ω-hydroperfluoroheptanoic (ω-hydroperfluoroenanthic) acid and 40 mg of PEG-600 (polyethylene glycol with an average molecular weight of 600 cu) were applied, placed in an extraction cell with a volume of 5 ml, where carbon dioxide containing 0.02 vol.% Water was injected at a pressure of 300 atm and at a temperature of 80 o C, the cell was left under these conditions for 20 minutes, after which 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped through the cell and the extract was collected into water at a temperature of 25 o C. At Under their conditions, cesium extraction was 52 ± 10%, strontium - 56 ± 10%.
Пример 5
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности 4 мкг нитрата цезия, наносили 15 мг трифторуксусной кислоты и 37 мг полиэтиленгликоля, помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC углекислый газ, содержащий 0,02 об.% воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. В этих условиях извлечение цезия для ПЭГ-600 составило 75±8%, для ПЭГ-3000 составило 96±7%, для ПЭГ-35000 составило 56±12%.Example 5
On a stainless steel plate containing 4 μg of cesium nitrate on the surface, 15 mg of trifluoroacetic acid and 37 mg of polyethylene glycol were applied, placed in a 5 ml extraction cell, where carbon dioxide containing 0 was injected at a pressure of 300 atm and at a temperature of 80 o C 02 vol.% Water, the cell was left under these conditions for 20 min, after which 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped through the cell and the extract was collected in water at a temperature of 25 o C. Under these conditions, the extraction of cesium for PEG-600 was 75 ± 8 %, for PEG-3000 was 96 ± 7%, for I PEG-35000 was 56 ± 12%.
Пример 6
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности 4 мкг нитрата стронция, наносили 16 мг ω-гидроперфторгептановой (ω-гидроперфторэнантовой) кислоты и 40 мг полиэтиленгликоля, помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC углекислый газ, содержащий 0,02 об.% воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. В этих условиях извлечение стронция для ПЭГ-600 составило 26±10%, для ПЭГ-3000 составило 7±5%, для ПЭГ-400 составило 51±8%.Example 6
On a stainless steel plate containing 4 μg of strontium nitrate on the surface, 16 mg of ω-hydroperfluoroheptanoic (ω-hydroperfluoroenanthic) acid and 40 mg of polyethylene glycol were applied, placed in a 5 ml extraction cell, where they were injected at a pressure of 300 bar and at a temperature of 80 o C carbon dioxide containing 0.02 vol.% Water, the cell was left under these conditions for 20 minutes, after which 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped through the cell and the extract was collected in water at a temperature of 25 o C. Under these conditions, strontium extraction for PEG-600 it was 26 ± 10%, for PEG-3000 it was 7 ± 5%, for PEG-400 it was 51 ± 8%.
Пример 7
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности смесь нитратов цезия, стронция, урана, плутония и америция (имитатор реального загрязнения) наносили 30 мкмоль ω-гидроперфторпропионовой кислоты и 40 мг ОП-7, помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC углекислый газ, содержащий 0,02 об.% воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. В этих условиях извлечение цезия составило 78±10%, стронция 62±10%, урана 30±7%, для плутония 32±8%, для америция 57±6%.Example 7
On a stainless steel plate containing on the surface a mixture of cesium, strontium, uranium, plutonium and americium nitrates (a simulator of real contamination), 30 μmol of ω-hydroperfluoropropionic acid and 40 mg of OP-7 were applied, placed in a 5 ml extraction cell, where they were pumped under at a pressure of 300 atm and at a temperature of 80 o C, carbon dioxide containing 0.02 vol.% water, the cell was left under these conditions for 20 minutes, after which 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped through the cell and the extract was collected in water at a temperature of 25 o C. In these conditions x cesium recovery was 78 ± 10%, strontium 62 ± 10% 30 ± 7 uranium% plutonium for 32 ± 8%, for americium 57 ± 6%.
Пример 8
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности 4 мкг нитрата цезия, наносили 10 мг перфторвалериановой кислоты и 40 мг ПЭГ-600 (полиэтиленгликоль с молекулярным весом 600), помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC углекислый газ, содержащий 0,02 об.% воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. Извлечение цезия составило 91,5±5,0%.Example 8
On a stainless steel plate containing 4 μg of cesium nitrate on the surface, 10 mg of perfluorovaleric acid and 40 mg of PEG-600 (polyethylene glycol with a molecular weight of 600) were applied, placed in a 5 ml extraction cell, where they were injected under a pressure of 300 atm and at a temperature 80 o C carbon dioxide containing 0.02 vol.% Water, the cell was left under these conditions for 20 minutes, after which 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped through the cell and the extract was collected in water at a temperature of 25 o C. The cesium recovery was 91 5 ± 5.0%.
Пример 9
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности 4 мкг нитрата америция, наносили 10 мг перфторвалериановой кислоты и 40 мг ПЭГ-600 (полиэтиленгликоль с молекулярным весом 600), помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC фреон-125 (CF3CF2H), содержащий 0,02 об.% воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. Извлечение америция составило 63±8%.Example 9
On a stainless steel plate containing 4 μg of americium nitrate on the surface, 10 mg of perfluorovaleric acid and 40 mg of PEG-600 (polyethylene glycol with a molecular weight of 600) were applied, placed in a 5 ml extraction cell, where they were injected at a pressure of 300 atm and at a temperature 80 o C Freon-125 (CF 3 CF 2 H) containing 0.02 vol.% Water, the cell was left under these conditions for 20 minutes, after which 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped through the cell and the extract was collected in water at a temperature 25 o C. The recovery of americium was 63 ± 8%.
Пример 10 (прототип)
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности 4 мкг нитрата цезия, наносили 23,2 мг дициклогексил-18-краун-6, помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC углекислый газ, содержащий 0,02 об.% воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. Извлечение цезия составило менее 2%.Example 10 (prototype)
On a stainless steel plate containing 4 μg of cesium nitrate on the surface, 23.2 mg of dicyclohexyl-18-crown-6 was applied, placed in a 5 ml extraction cell, where carbon dioxide was injected at a pressure of 300 atm and at a temperature of 80 o C, containing 0.02 vol.% water, the cell was left under these conditions for 20 min, after which 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped through the cell and the extract was collected in water at a temperature of 25 o C. The cesium recovery was less than 2%.
Пример 11 (прототип)
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности 4 мкг нитрата цезия, наносили 10 мг перфторвалериановой кислоты, помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC углекислый газ, содержащий 0,02 об.% воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. Извлечение цезия составило менее 5%.Example 11 (prototype)
On a stainless steel plate containing 4 μg of cesium nitrate on the surface, 10 mg of perfluorovaleric acid was applied, placed in a 5 ml extraction cell, where carbon dioxide containing 0.02 vol% was injected at a pressure of 300 atm and at a temperature of 80 o C water, the cell was left under these conditions for 20 min, after which 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped through the cell and the extract was collected in water at a temperature of 25 o C. Cesium recovery was less than 5%.
Пример 12 (сравнение с прототипом)
На пластину из нержавеющей стали, содержащую на поверхности америций или плутоний, наносили кислоту и краун-эфир (прототип) или полиэтиленгликоль (предлагаемый способ), помещали в экстракционную ячейку объемом 5 мл, куда нагнетали под давлением 300 атм и при температуре 80oC углекислый газ, содержащий 0,02 об.% воды, ячейку оставляли при этих условиях на 20 мин, после чего через ячейку прокачивали 10 ячеечных объемов чистого углекислого газа и собирали экстракт в воду при температуре 25oC. Извлечение плутония и америция в зависимости от условий приведено в таблице 1. В таблице 1 приведены данные по сверхкритической флюидной экстракции плутония и америция из их сухих нитратов сверхкритическим CO2, содержащем воду, различные кислоты и краун-эфир или полиэтиленгликоль (0.2 mM H2O, 70 μM ДЦГ18К6 или эквивалентное количество ОП-7, 30 μM кислоты, 300 атм, 80oC, 20 мин).Example 12 (comparison with the prototype)
Acid and crown ether (prototype) or polyethylene glycol (proposed method) were applied to a stainless steel plate containing americium or plutonium on the surface, and placed in a 5 ml extraction cell, where they were injected with carbon dioxide at a pressure of 300 atm and at a temperature of 80 o C gas containing 0.02 vol.% water, the cell was left under these conditions for 20 min, after which 10 cell volumes of pure carbon dioxide were pumped through the cell and the extract was collected in water at a temperature of 25 o C. Extraction of plutonium and americium depending on conditions at edeno in Table 1. Table 1 shows the data for supercritical fluid extraction of plutonium and americium from their nitrates dry supercritical CO 2 containing water, various acids and crown ether or polyethylene glycol (0.2 mM H 2 O, 70 μM DCH18C6 or an equivalent amount of OD -7, 30 μM acid, 300 atm, 80 o C, 20 min).
Таким образом, приведенные данные свидетельствуют, что применение полиэтиленгликолей позволяет вполне обеспечить сверхкритическую экстракцию различных металлов без использования краун-эфиров. Этот факт является весьма неожиданным, т.к. известно, что полиэтиленгликоли гораздо более слабые комплексоны для ионов металлов, чем краун-эфиры (как правило, в 1000-5000 раз). Следовательно, предложенный способ обладает новизной и изобретательским уровнем. Thus, the data presented indicate that the use of polyethylene glycols allows one to completely ensure supercritical extraction of various metals without the use of crown ethers. This fact is very unexpected, because It is known that polyethylene glycols are much weaker complexons for metal ions than crown ethers (usually 1000-5000 times). Therefore, the proposed method has a novelty and inventive step.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99119830/06A RU2168779C2 (en) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | Method for supercritical fluidic extraction of metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99119830/06A RU2168779C2 (en) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | Method for supercritical fluidic extraction of metals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2168779C2 true RU2168779C2 (en) | 2001-06-10 |
Family
ID=20224979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99119830/06A RU2168779C2 (en) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | Method for supercritical fluidic extraction of metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2168779C2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2235375C2 (en) * | 2002-07-02 | 2004-08-27 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Metal re-extraction method |
| RU2274486C2 (en) * | 2003-05-05 | 2006-04-20 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Metal extraction process |
| RU2295788C1 (en) * | 2005-10-10 | 2007-03-20 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Extraction mixture for supercritical extraction of actinide oxides |
| RU2333028C1 (en) * | 2007-03-12 | 2008-09-10 | Институт технической химии Уральского отделения Российской академии наук (ИТХ УрО РАН) | Extractant for extracting metal ion from water solutions |
| RU2473144C1 (en) * | 2011-06-23 | 2013-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Recovery method of degraded reverse extragent |
| RU2501106C1 (en) * | 2012-07-03 | 2013-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of decontaminating materials |
| RU2606973C2 (en) * | 2014-11-17 | 2017-01-10 | Национальный Научный Центр "Харьковский Физико-Технический Институт" (Ннц Хфти) | Method for supercritical fluid extraction of uranium complexes |
| RU2770418C1 (en) * | 2021-10-14 | 2022-04-18 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of removing chlorides of alkali metals, uranium and plutonium chlorides from the surface of solid bodies |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1208480A (en) * | 1967-08-17 | 1970-10-14 | Ugine Kuhlmann | Process for decontaminating radio-active articles |
| DE3103353A1 (en) * | 1981-01-31 | 1982-08-12 | Nukem Gmbh, 6450 Hanau | Process for the decontamination of radioactively contaminated surfaces |
| GB2242777A (en) * | 1990-03-20 | 1991-10-09 | Morikawa Sangyo | Radioactive decontamination method using methylene chloride |
| RU2066495C1 (en) * | 1994-04-28 | 1996-09-10 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Method of atomic power stations equipment in rooms surface decontamination |
| RU2097853C1 (en) * | 1995-07-12 | 1997-11-27 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Method for removing deposits from radiation-hazard surface of equipment |
| RU2122249C1 (en) * | 1992-01-03 | 1998-11-20 | Брэдтек Лтд. | Method of purifying material containing radioactive impurities |
-
1999
- 1999-09-14 RU RU99119830/06A patent/RU2168779C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1208480A (en) * | 1967-08-17 | 1970-10-14 | Ugine Kuhlmann | Process for decontaminating radio-active articles |
| DE3103353A1 (en) * | 1981-01-31 | 1982-08-12 | Nukem Gmbh, 6450 Hanau | Process for the decontamination of radioactively contaminated surfaces |
| GB2242777A (en) * | 1990-03-20 | 1991-10-09 | Morikawa Sangyo | Radioactive decontamination method using methylene chloride |
| RU2122249C1 (en) * | 1992-01-03 | 1998-11-20 | Брэдтек Лтд. | Method of purifying material containing radioactive impurities |
| RU2066495C1 (en) * | 1994-04-28 | 1996-09-10 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Method of atomic power stations equipment in rooms surface decontamination |
| RU2097853C1 (en) * | 1995-07-12 | 1997-11-27 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Method for removing deposits from radiation-hazard surface of equipment |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| АМПЕЛОГОВА Н.И. и др. Дезактивация в ядерной энергетике.-М.: Энергоиздат, 1982, с. 121, 128-130. * |
| МУРЗИН А.А. и др. Доклад "Decontamination of Real World Contaminated Stainless Steel Using Supercritical CO 2 " Spectrum' 98, Denver, Colorado, USA, September 13-18, 1998, Proceedings, American Nuclear Society Inc, USA, 1998, p. 94-98. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2235375C2 (en) * | 2002-07-02 | 2004-08-27 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Metal re-extraction method |
| RU2274486C2 (en) * | 2003-05-05 | 2006-04-20 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Metal extraction process |
| RU2295788C1 (en) * | 2005-10-10 | 2007-03-20 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Extraction mixture for supercritical extraction of actinide oxides |
| RU2333028C1 (en) * | 2007-03-12 | 2008-09-10 | Институт технической химии Уральского отделения Российской академии наук (ИТХ УрО РАН) | Extractant for extracting metal ion from water solutions |
| RU2473144C1 (en) * | 2011-06-23 | 2013-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Recovery method of degraded reverse extragent |
| RU2501106C1 (en) * | 2012-07-03 | 2013-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of decontaminating materials |
| RU2606973C2 (en) * | 2014-11-17 | 2017-01-10 | Национальный Научный Центр "Харьковский Физико-Технический Институт" (Ннц Хфти) | Method for supercritical fluid extraction of uranium complexes |
| RU2770418C1 (en) * | 2021-10-14 | 2022-04-18 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of removing chlorides of alkali metals, uranium and plutonium chlorides from the surface of solid bodies |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lin et al. | Supercritical fluid extraction of thorium and uranium ions from solid and liquid materials with fluorinated. Beta.-Diketones and tributyl phosphate | |
| RU2180868C2 (en) | Method of extraction separation of cesium, strontium, technetium, rare-earth and actinide elements from liquid radioactive residues | |
| Lin et al. | Supercritical fluid extraction of lanthanides and actinides from solid materials with a fluorinated. beta.-diketone | |
| Wester et al. | In vitro percutaneous absorption of cadmium from water and soil into human skin | |
| Dozol et al. | Extraction of strontium and cesium by dicarbollides, crown ethers and functionalized calixarenes | |
| US5606724A (en) | Extracting metals directly from metal oxides | |
| CA2191227C (en) | Fluid extraction of metals and/or metalloids | |
| CA2260831A1 (en) | Method and apparatus for back-extracting metal chelates | |
| RU2168779C2 (en) | Method for supercritical fluidic extraction of metals | |
| JP3469899B2 (en) | Radioactive material decontamination method | |
| RU99125737A (en) | METHOD FOR EXTRACTION ALLOCATION OF CESIUM, STRONTIUM, TECHNETIA, RARE EARTH AND ACTINIDE ELEMENTS FROM LIQUID RADIOACTIVE WASTE | |
| Arnaud-Neu et al. | Calixarenes for nuclear waste treatment | |
| EP0951571B1 (en) | Fluid extraction of metals or metalloids | |
| US6258333B1 (en) | Method for the simultaneous recovery of radionuclides from liquid radioactive wastes using a solvent | |
| JP4669516B2 (en) | Extractant containing crown ether, use and regeneration method thereof, and extraction method of radionuclide | |
| CN111269761B (en) | Decontamination liquid and application thereof in decontamination of actinide nuclide and transition metal nuclide pollution | |
| Leybros et al. | Remediation of 137Cs-contaminated concrete rubble by supercritical CO2 extraction | |
| Stradling | Recent progress in decorporation of plutonium, americium and thorium | |
| Wai et al. | Supercritical carbon dioxide extraction of caesium from aqueous solutions in the presence of macrocyclic and fluorinated compounds | |
| RU2274486C2 (en) | Metal extraction process | |
| Dozol et al. | Extraction of radioactive elements by calixarenes | |
| Simon et al. | Caesium extraction from acidic high level liquid wastes with functionalized calixarenes | |
| Chamberlin et al. | Strontium and cesium extraction into hydrocarbons using alkyl cobalt dicarbollide and polyethylene glycols | |
| Hill et al. | SANEX-BTP process development: from bench to hot test demonstration | |
| Zhi et al. | A functionalized ionic compound for the extraction of ReO4−/TcO4− from highly acidic environment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050915 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090915 |