[go: up one dir, main page]

RU2113024C1 - Inorganic spherically granulated composite zirconium hydroxide-based sorbent and method of preparation thereof - Google Patents

Inorganic spherically granulated composite zirconium hydroxide-based sorbent and method of preparation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2113024C1
RU2113024C1 RU96103092A RU96103092A RU2113024C1 RU 2113024 C1 RU2113024 C1 RU 2113024C1 RU 96103092 A RU96103092 A RU 96103092A RU 96103092 A RU96103092 A RU 96103092A RU 2113024 C1 RU2113024 C1 RU 2113024C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sorbent
water
inorganic
hexacyanoferrate
solution
Prior art date
Application number
RU96103092A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96103092A (en
Inventor
Л.М. Шарыгин
В.Е. Моисеев
А.Ю. Муромский
В.И. Барыбин
Original Assignee
Шарыгин Леонид Михайлович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шарыгин Леонид Михайлович filed Critical Шарыгин Леонид Михайлович
Priority to RU96103092A priority Critical patent/RU2113024C1/en
Publication of RU96103092A publication Critical patent/RU96103092A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2113024C1 publication Critical patent/RU2113024C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: sorbents. SUBSTANCE: invention focuses on sorbents used when cleaning liquid media in dynamic mode to remove radionuclides. Sorbent of invention contains mixed metal hexacyanoferrate with general formula M(I)xM(II)(4-x)/2[Fe(CN)6], where M(I) is lithium, sodium, potassium, and ammonium cations, or their mixture; M(II) manganese, ferric, cobalt, nickel, cupric, zinc, and cadmium cations, or their mixture; x=0-3.6, in amount 5-54 wt % and 0-48 wt % water. The latter is determined under drying sorbent at 110 C. Sorbent is prepared via consecutive chemical treatment of gel spheres of zirconium hydroxide containing 15-75 wt % water by aqueous solution of M(II) salt and then M(I) hexacyanoferrate followed by drying at 18 to 300 C. EFFECT: increased selectivity to cesium radionuclides and sorption capacity as well as stability under prolonged use. 6 cl, 6 tbl

Description

Изобретение относится к неорганическому композиционному сферогранулированному ионообменнику (сорбенту) на основе неорганического носителя - гидроксида циркония и гексацианоферрата переходных металлов, а также к способу его получения. Сорбент эффективен при очистке жидких сред в непрерывном режиме (технологические, питьевые и сбросные воды) от различных радионуклидов, в частности 137Cs и 134Cs. Он может найти применение при извлечении из водных потоков ценных микрокомпонентов, например серебра, рубидия, цезия.The invention relates to an inorganic composite spherogranulated ion exchanger (sorbent) based on an inorganic carrier — zirconium hydroxide and transition metal hexacyanoferrate, as well as to a method for producing it. The sorbent is effective in the continuous purification of liquid media (process, drinking and waste waters) from various radionuclides, in particular 137 Cs and 134 Cs. It can find application in the extraction of valuable microcomponents, such as silver, rubidium, cesium, from water flows.

Несмотря на значительный прогресс в разработке новых ионообменных материалов, в особенности селективных к ионам металлов, наблюдается определенный недостаток в ионообменниках, обладающих повышенной селективностью к ионам тяжелых щелочных металлов, в частности к катионам цезия. Органические катионообменные смолы хотя и являются химически и механически устойчивыми материалами, но проявляют гораздо более низкую селективность в этом отношении, чем неорганические сорбенты на основе труднорастворимых гексацианоферратов переходных металлов [1. Тананаев И.В., Сейфер Г.Б., Харитонов Ю.Я. и др. Химия ферроцианидов. -М.:Наука, 1971; 2. Loewenschuss H. Metal-ferrocyanide complexes for the decontamination of cesium from agueous radioactive waste// Radioact. Waste Manage., 1982, v.2, N 4, p.327; 3. Милютин В. В. , Гелис В.М., Пензин Р.А. Сорбционно-селективные характеристики неорганических сорбентов и ионообменных смол по отношению к цезию и стронцию// Радиохимия, 1993, т. 35, N 3, с. 76]. Despite significant progress in the development of new ion-exchange materials, especially those that are selective for metal ions, there is a certain drawback in ion exchangers, which have increased selectivity for heavy alkali metal ions, in particular cesium cations. Organic cation exchange resins, although they are chemically and mechanically stable materials, exhibit much lower selectivity in this regard than inorganic sorbents based on sparingly soluble transition metal hexacyanoferrates [1. Tananaev I.V., Seifer G.B., Kharitonov Yu.Ya. and others. Chemistry of ferrocyanides. -M.: Science, 1971; 2. Loewenschuss H. Metal-ferrocyanide complexes for the decontamination of cesium from agueous radioactive waste // Radioact. Waste Manage., 1982, v. 2, No. 4, p. 327; 3. Milyutin V.V., Gelis V.M., Penzin R.A. Sorption-selective characteristics of inorganic sorbents and ion-exchange resins with respect to cesium and strontium // Radiochemistry, 1993, v. 35, No. 3, p. 76].

Известны неорганические сорбенты на основе смешанных ферроцианидов переходных металлов (например никеля и кобальта), получаемые методом осаждения. Например, сорбент состава K2Co[Fe(CN6)] используют для удаления радиоактивного цезия из водных растворов, имеющих pH 1-14 [4. Патент США N 3296123, кл. 210-38, 1967]; сорбент получают добавлением водного раствора K4[Fe(CN6)] к водному раствору соли кобальта - Co(NO3)2, CoSO4 и CoCl2 с образованием осадка, который отделяют, промывают и сушат при температуре не более 150oC. Предложен также сорбент состава KnNim[Fe(CN6)] (где n=0,92-1,00, m=1,50-1,54), который используют для извлечения рубидия из растворов [5. Авт. св. СССР N 552105, кл. B 01 J 1/22, C 01 D 17/00, 1977]; сорбент получают восстановлением гелеобразного осадка Ni1,5[Fe(CN6)] до гексацианоферрата (II) с последующим гранулированием полученного продукта замораживанием.Inorganic sorbents based on mixed transition metal ferrocyanides (e.g. nickel and cobalt) obtained by precipitation are known. For example, a sorbent of the composition K 2 Co [Fe (CN 6 )] is used to remove radioactive cesium from aqueous solutions having a pH of 1-14 [4. U.S. Patent No. 3,296,123, cl. 210-38, 1967]; the sorbent is prepared by adding an aqueous solution of K 4 [Fe (CN 6 )] to an aqueous solution of cobalt salt — Co (NO 3 ) 2 , CoSO 4 and CoCl 2 to form a precipitate that is separated, washed and dried at a temperature of not more than 150 o C. A sorbent of the composition K n Ni m [Fe (CN 6 )] (where n = 0.92-1.00, m = 1.50-1.54), which is used to extract rubidium from solutions [5. Auth. St. USSR N 552105, class B 01 J 1/22, C 01 D 17/00, 1977]; the sorbent is obtained by reducing the gel-like precipitate Ni 1,5 [Fe (CN 6 )] to hexacyanoferrate (II), followed by granulation of the obtained product by freezing.

Несмотря на хорошие сорбционно-селективные свойства таких ионообменников применение их в колоночном режиме сорбции неэффективно, так как сорбенты, полученные гелевым методом, отличаются низкой прочностью и в процессе фильтрации материал загрузки быстро слеживается и разрушается. Кроме того, эти неорганические ионообменники имеют неправильную форму зерна, что создает значительные перепад давления при фильтрации раствора через сорбент. Despite the good sorption-selective properties of such ion exchangers, their use in the column mode of sorption is inefficient, since the sorbents obtained by the gel method are characterized by low strength and, during the filtration process, the charge material is quickly caked and destroyed. In addition, these inorganic ion exchangers have an irregular grain shape, which creates a significant pressure drop when filtering the solution through a sorbent.

Для преодоления этих недостатков предложены композиционные сорбенты на основе органического сферогранулированного носителя и смешанных гексацианоферратов переходных металлов: на анионите [6. Патент Великобритании N 1115258, кл. B 01 D 15/04, 1968; 7. Патент США N 3453214, кл. G 21 F 9/12, B 01 D 15/04, C 01 D 11/04, 1969; 8. Патент Германии N 4009651, кл. B 01 J 45/00, 39/04, A 23 C 21/00, G 21 F 9/06, 1991], на катионите [9. Авт. св. N 778780, кл, B 01 J 19/04, C 01 D 17/00, 1980; 10. Европейский патент N 217143, кл. B 01 J 39/02, 39/16, 1987], на пористом угле или гранулированной целлюлозе [11. Патент РФ N 2021009, кл. B 01 J 20/02, 20/30, 1994]. Сорбенты используют преимущественно для дезактивации растворов от радиоактивного цезия (кроме [9] , который предназначен для гидрометаллургии и химической технологии). Сорбенты получают путем попеременной обработки органической основы концентрированными растворами солей переходного металла и гексацианоферрата (II) щелочного металла; таким способом получают:
- гексацианоферраты формулы AzMy[Fe(CN6)], где A - Li, Na, K, Rb, M - Sc, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu [6];
- AzMy[Fe(CN)6], где A - щелочной металл, M - Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn [7];
- смешанный гексацианоферрат аммония и меди [8];
- смешанный гексацианоферрат щелочного металла и меди [9].
To overcome these shortcomings, composite sorbents based on an organic spherical granular carrier and mixed transition metal hexacyanoferrates have been proposed: on anion exchange resin [6. UK patent N 1115258, CL B 01 D 15/04, 1968; 7. US patent N 3453214, CL. G 21 F 9/12, B 01 D 15/04, C 01 D 11/04, 1969; 8. German patent N 4009651, cl. B 01 J 45/00, 39/04, A 23 C 21/00, G 21 F 9/06, 1991], on cation exchange resin [9. Auth. St. N 778780, cells, B 01 J 19/04, C 01 D 17/00, 1980; 10. European patent N 217143, CL B 01 J 39/02, 39/16, 1987], on porous coal or granular cellulose [11. RF patent N 2021009, cl. B 01 J 20/02, 20/30, 1994]. Sorbents are used mainly for the decontamination of solutions from radioactive cesium (except [9], which is intended for hydrometallurgy and chemical technology). Sorbents are obtained by alternately treating the organic base with concentrated solutions of transition metal salts and alkali metal hexacyanoferrate (II); in this way receive:
- hexacyanoferrates of the formula A z M y [Fe (CN 6 )], where A is Li, Na, K, Rb, M is Sc, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu [6];
- A z M y [Fe (CN) 6 ], where A is an alkali metal, M is Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn [7];
- mixed hexacyanoferrate of ammonium and copper [8];
- mixed hexacyanoferrate of alkali metal and copper [9].

Неорганические композиционные сорбенты получают также и путем внесения неорганического порошкообразного сорбента в реакционную смесь в процессе поликонденсационного синтеза органического катионообменника [10]; в этом случае в качестве активной основы выбирают гексацианоферраты таких металлов, как Co, Fe, Ni, Cu, Mn, Zn, Ti, Cd, Zr, Cr, V, Pb, Mo, которые вводят в количестве 1-80 мас.% от общей массы. Наконец, можно получить сорбенты и путем обработки пористого органического носителя водной суспензией, полученной в результате смешивания солей переходного металла, гексацианоферрата щелочного металла и водорастворимого фосфата, причем соль переходного металла содержит этот металл в разных степенях окисления [II]; состав образующейся в носителе кристаллической фазы представляет собой соединение M 1 x M 2 y [Fe(CN)6], , где M1 - Fe, Ni, Cu, Co, Cr, Ti, а M2 - Li, K, Na, NH4, а сорбент содержит до 25-30 мас.% активного компонента.Inorganic composite sorbents are also obtained by introducing an inorganic powdery sorbent into the reaction mixture during the polycondensation synthesis of an organic cation exchanger [10]; in this case, hexacyanoferrates of metals such as Co, Fe, Ni, Cu, Mn, Zn, Ti, Cd, Zr, Cr, V, Pb, Mo, which are introduced in an amount of 1-80 wt.% from total mass. Finally, sorbents can also be obtained by treating the porous organic support with an aqueous suspension obtained by mixing salts of the transition metal, alkali metal hexacyanoferrate and water-soluble phosphate, the transition metal salt containing this metal in different oxidation states [II]; the composition of the crystalline phase formed in the carrier is compound M 1 x M 2 y [Fe (CN) 6 ], where M 1 is Fe, Ni, Cu, Co, Cr, Ti, and M 2 is Li, K, Na, NH 4 , and the sorbent contains up to 25-30 wt.% Of the active component .

Недостатки известных сорбентов по патентам [6-11] заключается в том, что в условиях длительной эксплуатации при дезактивации высокоактивных растворов или при работе в сильных радиационных полях происходит деструкция органической основы (носителя) и разрушение сорбента; в результате это приводит к сокращению полезного времени работы загрузки. The disadvantages of the known sorbents according to patents [6-11] are that in conditions of prolonged use during the decontamination of highly active solutions or when working in strong radiation fields, the destruction of the organic base (carrier) and the destruction of the sorbent occurs; as a result, this reduces the useful time of the download.

Поэтому наиболее предпочтительными с точки зрения радиационной стойкости являются композиционные гексацианоферратные сорбенты на неорганическом носителе, в качестве которого обычно используют:
- алюмогель [12. Авт. св. СССР N 801871, кл. B 01 J 19/04, 1981], а активный компонент - смешанные гексацианоферраты (II) калия и Mg, Zn, Mn или Fe в количестве 26,9-57,4 мас.%;
- цеолиты, или алюмосиликаты [13. Патент ФРГ N 3045921, кл. B 01 J 20/16, 1981; 14. Авт. св. СССР N 1115792, кл. B 01 J 20/00, 1984], активный компонент по [13] - смешанные гексафианоферраты (II) щелочного металла и кальция, по [4] - смешанные гексафианоферраты (II) щелочного металла и Cu, Ni, Co, Mn или Zr;
- силикагель [15. Авт. св. ЧССР N 179541, кл. B 01 J 13/00, 1979], активный компонент - гексафианоферраты (II) калия и Zn, Cd или Ni;
- стекловолокно [6], активный компонент, как указано выше, смешанный гексацианоферрат (II) щелочного металла и переходного металла в количестве 20 мас.%.
Therefore, the most preferred from the point of view of radiation resistance are composite hexacyanoferrate sorbents on an inorganic carrier, which is usually used as:
- alumogel [12. Auth. St. USSR N 801871, class B 01 J 19/04, 1981], and the active component is mixed hexacyanoferrates (II) of potassium and Mg, Zn, Mn or Fe in an amount of 26.9-57.4 wt.%;
- zeolites, or aluminosilicates [13. German patent N 3045921, class B 01 J 20/16, 1981; 14. Auth. St. USSR N 1115792, class B 01 J 20/00, 1984], the active component according to [13] is mixed alkali metal and calcium hexafyanoferrates (II), according to [4] mixed alkali metal hexafyanoferrates (II) and Cu, Ni, Co, Mn or Zr;
silica gel [15. Auth. St. Czechoslovakia N 179541, class B 01 J 13/00, 1979], the active component is potassium hexafyanoferrates (II) and Zn, Cd or Ni;
- fiberglass [6], the active component, as described above, mixed hexacyanoferrate (II) of an alkali metal and a transition metal in an amount of 20 wt.%.

Все указанные композиционные сорбенты, кроме сорбента [14], используемого в химической технологии для выделения рубидия и цезия из технологических и природных вод, предназначены для селективного выделения радиоактивного цезия из технологических и сбросных растворов атомной промышленности. All of these composite sorbents, except sorbent [14], used in chemical technology for the separation of rubidium and cesium from technological and natural waters, are intended for the selective separation of radioactive cesium from technological and waste solutions of the nuclear industry.

Основной недостаток известных гексацианоферратных композиционных сорбентов на неорганическом носителе [65, 12-15] связан с их неудовлетворительной химической стойкостью в щелочных средах (особенно при значениях pH > 9-10), что обусловлено природной неорганической матрицы. Кроме того, для формирования в носителе (как неорганическом, так органическом) высокой концентрации кристаллической фазы обработку основы проводят обычно насыщенными растворами реагентов и неоднократно, что усложняет синтез и увеличивает объемы образующихся при этом сбросных вод. The main disadvantage of the known hexacyanoferrate composite sorbents on an inorganic carrier [65, 12-15] is associated with their unsatisfactory chemical resistance in alkaline media (especially at pH values> 9-10), which is due to the natural inorganic matrix. In addition, in order to form a high concentration of the crystalline phase in the carrier (both inorganic and organic), the base is usually treated with saturated solutions of reagents and repeatedly, which complicates the synthesis and increases the volumes of the generated wastewater.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому сорбенту и способу его получения является неорганический сферогранулированный сорбент на основе гидроксида циркония, получаемого с использованием золь-гель метода, в котором отвердение материала сочетается с формированием гранул (Калинин Н.Ф. , Зильберан М.В. и др. О технологии производства неорганических сорбентов// Тез. докл. XIII Всес. семинара "Химия и технология неорганических сорбентов". Минск, 1991, с. 29). В указанном известном техническом решении способ получения сорбента основан на золь-гель процессе и гранулировании со связующим, который включает в себя отвердение суспензии неорганического сорбента, например гидроксида циркония, в растворе органического полимера, способного к образованию устойчивого золя. Полученный композиционный сорбент обладает высокой гидромеханической прочностью, однородностью гранулометрического состава и может использоваться в качестве химически стойкой катионообменной загрузки колонн при обработке водных потоков, имеющих щелочную среду. The closest in technical essence to the claimed sorbent and the method of its production is an inorganic spherical granular sorbent based on zirconium hydroxide obtained using the sol-gel method, in which the hardening of the material is combined with the formation of granules (Kalinin N.F., Zilberan M.V. and etc. On the production technology of inorganic sorbents // Abstract of the XIII All-Russian seminar "Chemistry and technology of inorganic sorbents". Minsk, 1991, p. 29). In the known technical solution, the method for producing the sorbent is based on a sol-gel process and granulation with a binder, which includes hardening a suspension of an inorganic sorbent, for example zirconium hydroxide, in a solution of an organic polymer capable of forming a stable sol. The obtained composite sorbent has high hydromechanical strength, uniformity of particle size distribution and can be used as a chemically stable cation-exchange loading of columns in the treatment of aqueous streams having an alkaline environment.

Недостатком известного технического решения является невысокая сорбционная емкость к тяжелым щелочным металлам и низкая селективность к радионуклидам цезия в присутствии солевого фона и высокой щелочности среды (pH > 8-9), Кроме того, использование в составе известного сорбента полимерного связующего ограничивает сферу применения его для технологических растворов с высоким уровнем активности и высокой температурой ввиду радиационной и термической деструкции органической основы и разрушения материала. A disadvantage of the known technical solution is the low sorption capacity for heavy alkali metals and low selectivity for cesium radionuclides in the presence of a salt background and high alkalinity (pH> 8-9). In addition, the use of a polymer binder in the known sorbent limits its scope for technological solutions with a high level of activity and high temperature due to radiation and thermal degradation of the organic base and destruction of the material.

В основу изобретения положена задача создать сферогранулированный неорганический композиционный сорбент на неорганическом носителе - гидратированном диоксиде циркония, содержащий в качестве селективно-сорбционной среды смешанный гексацианоферрат переходных металлов и отличающийся повышенной стабильностью в водных потоках (в особенности в щелочной области) в условиях его длительной эксплуатации, а также разработать способ получения этого сорбента, обеспечивающий формирование в неорганической основе указанной кристаллической фазы и создание в композите необходимого комплекса физико-химических свойств и характеристик (сферическая форма зерна, высокая сорбционная емкость, повышенная избирательность к радионуклидам цезия из высококонцентрированных солевых растворов, в том числе имеющих значение pH среды более 8, удовлетворительная механическая прочность зерна, повышенная химическая стойкость сорбента), что в конечном итоге обеспечит эффективное использование материала в динамических условиях и увеличит рабочий ресурс загрузки. The basis of the invention is the task of creating a spherical granular inorganic composite sorbent on an inorganic carrier - hydrated zirconia containing mixed transition metal hexacyanoferrate as a selective sorption medium and characterized by increased stability in water flows (especially in the alkaline region) under conditions of its long-term operation, and also develop a method for producing this sorbent, providing the formation in an inorganic basis of the specified crystalline phases s and creation of the necessary complex of physicochemical properties and characteristics in the composite (spherical grain shape, high sorption capacity, increased selectivity to cesium radionuclides from highly concentrated salt solutions, including those having a pH of more than 8, satisfactory mechanical strength of grain, increased chemical resistance sorbent), which ultimately will ensure the effective use of the material in dynamic conditions and increase the working resource of the load.

Поставленная задача решается тем, что предлагается сферогранулированный неорганический композиционный сорбент на основе гидратированного диоксида циркония, содержащего в качестве активного компонента смешанный гексацианоферрат металлов состава

Figure 00000002

где
MI - Li+, Na+, K+, NH + 4 или смесь,
MII - Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+ или их смесь,
x=0-3,6,
в количестве 5-54 мас.% и воду в количестве 0-48 мас.%, определяемую с помощью высушивания при 110oC.The problem is solved in that it offers a spherical granular inorganic composite sorbent based on hydrated zirconia containing mixed metal hexacyanoferrate of the composition as active component
Figure 00000002

Where
M I - Li + , Na + , K + , NH + 4 or a mixture
M II - Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ or a mixture thereof,
x = 0-3.6,
in an amount of 5-54 wt.% and water in an amount of 0-48 wt.%, determined by drying at 110 o C.

Предлагаемый композиционный сорбент на основе гидратированного диоксида циркония, содержащий в качестве активного компонента кристаллическую фазу гексацианоферратов заявленного состава, обладает повышенной химической стойкостью, а также емкостью и селективностью к цезию, что обеспечивает увеличение ресурса его работы в жидких потоках в качестве загрузки. Увеличение содержания кристаллической фазы в сорбенте свыше 54 мас.% приводит к ухудшению прочностных свойств материала, а уменьшение ее содержания менее 5 мас. % - к значительному уменьшению сорбционной емкости. The proposed composite sorbent based on hydrated zirconia containing the crystalline phase of hexacyanoferrates of the claimed composition as an active component has enhanced chemical resistance, as well as capacity and selectivity for cesium, which ensures an increase in its working life in liquid streams as a load. An increase in the content of the crystalline phase in the sorbent over 54 wt.% Leads to a deterioration in the strength properties of the material, and a decrease in its content is less than 5 wt. % - to a significant decrease in sorption capacity.

Согласно приведенной формуле состав кристаллической фазы при x=0-3,6 варьируется от простого гексацианоферрата (II) переходного металла M II 2 [Fe(CN)6] до смешанного гексацианоферрата щелочного и переходного металлов M I 3,6 M II 0,2 [Fe(CN)6]. Увеличение содержания щелочного металла в заявленном составе выше указанного предела (x>3,6) приводит к значительному снижению сорбционной способности неорганического ионообменника.According to the above formula, the composition of the crystalline phase at x = 0-3.6 varies from simple transition metal hexacyanoferrate (II) M II 2 [Fe (CN) 6 ] to mixed alkali metal and transition metal hexacyanoferrate M I 3.6 M II 0.2 [Fe (CN) 6 ]. The increase in the alkali metal content in the claimed composition above the specified limit (x> 3.6) leads to a significant decrease in the sorption ability of the inorganic ion exchanger.

Поставленная задача решается также предлагаемым способом получения вышеупомянутого материала, включающим обработку гель-сфер гидроксида циркония, содержащих 15-75 мас.% воды, водным раствором соли переходного металла Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn и/или Cd, промывку водой, затем обработку водным раствором соли гексацианоферрата (II) щелочного металла Li, Na, K и/или аммония, промывку водой и сушку до влажности 0-48 мас.%. При этом обработку гель-сфер гидроксида циркония водным раствором переходного металла ведут до содержания в них металла 50-800 ммоль/л, причем в качестве солей переходных металлов применяют растворы хлоридов, нитратов или сульфатов с концентрацией от 0,1 моль/л до насыщенного, а при дальнейшей обработке гель-сфер используют растворы солей гексацианоферратов с концентрацией их от 0,1 моль/л до насыщенного. Вместе с тем на конечной стадии сушку и термообработку гель-сфер ведут при 18-300oC до влажности 0-48 мас.%, получая гранулы целевого продукта.The problem is also solved by the proposed method for producing the aforementioned material, including the treatment of gel spheres of zirconium hydroxide containing 15-75 wt.% Water, an aqueous solution of a transition metal salt of Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn and / or Cd, washing with water then processing with an aqueous solution of alkali metal hexacyanoferrate (II) salt of Li, Na, K and / or ammonium, washing with water and drying to a moisture content of 0-48 wt.%. In this case, the gel spheres of zirconium hydroxide are treated with an aqueous solution of a transition metal to a metal content of 50-800 mmol / l, and solutions of chlorides, nitrates or sulfates with a concentration of 0.1 mol / l to saturated are used as transition metal salts, and during further processing of the gel spheres, solutions of hexacyanoferrate salts with a concentration of 0.1 mol / l to saturated are used. However, at the final stage, the drying and heat treatment of the gel spheres is carried out at 18-300 o C to a moisture content of 0-48 wt.%, Obtaining granules of the target product.

В соответствии с заявленным способом в качестве исходного материала используют гель-сферы гидратированного диоксида циркония (ГДЦ), полученные любыми известными методами (например, золь-гель методами: [16. Заявка 94028672/26 от 15.08.94 г. , на которую получено положительное решение от 5.06.95 г] либо [17. Авт. св. СССР N 1491561, кл. B 01 J 20/06, 1989]). Гель-сферы ГДЦ с влажностью 15-75 мас.% обрабатывают в соответствующей емкости при перемешивании либо в колонке водным раствором соли переходного двухвалентного металла Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd. Верхний предел влажности обусловлен технологическими ограничениями при синтезе сферических гелевых частиц ГДЦ. Нижнее значение влажности связано с изменением пористой структуры частиц ГДЦ при термообезвоживании: удельный объем и размер пор сильно уменьшаются, в результате чего на второй стадии обработки затруднена диффузия крупных Fe(CN) - 6 - -ионов в матрицу, что отражается на снижении содержания кристаллической фазы и соответственно емкости конечного продукта. Используют растворы нитратов, хлоридов или сульфатов указанных солей с концентрацией от 0,1 моль/л до насыщенной. Условия и режим химической обработки (время контакта, скорость перемешивания и т.п.), а также соотношение твердого к жидкому Т:Ж выбирают в широких пределах таким образом, чтобы на данном этапе по окончании сорбции содержание переходного металла в гель-сферах ГДЦ составляло 50-800 ммоль/л. Здесь нижний уровень содержания переходного металла обусловлен уменьшением концентрации кристаллической фазы в сорбенте и соответственно снижением сорбционной способности, а верхний уровень - заметным уменьшением прочности конечного продукта. Затем гель-сферы отмывают водой от продуктов реакции.In accordance with the claimed method, gel spheres of hydrated zirconium dioxide (GDC) obtained by any known methods (for example, sol-gel methods: [16. Application 94028672/26 from 08/15/94, for which positive decision dated 5.06.95 g] either [17. Auth. St. USSR N 1491561, CL B 01 J 20/06, 1989]). The gel spheres of HDC with a moisture content of 15-75 wt.% Are treated in an appropriate container with stirring or in a column with an aqueous solution of a salt of a transition divalent metal Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd. The upper limit of humidity is due to technological limitations in the synthesis of spherical gel particles of HDC. The lower value of humidity is associated with a change in the porous structure of HDC particles during thermal dehydration: the specific volume and pore size are greatly reduced, as a result of which diffusion of large Fe (CN) is difficult at the second processing stage - 6 - -ions in the matrix, which affects the decrease in the content of the crystalline phase and, accordingly, the capacity of the final product. Use solutions of nitrates, chlorides or sulfates of these salts with a concentration of from 0.1 mol / l to saturated. The conditions and mode of chemical treatment (contact time, mixing speed, etc.), as well as the ratio of solid to liquid T: W, are chosen over a wide range so that at this stage, after sorption, the content of the transition metal in the gel spheres of the HDC is 50-800 mmol / l. Here, the lower level of the transition metal content is due to a decrease in the concentration of the crystalline phase in the sorbent and, accordingly, a decrease in sorption ability, and the upper level is due to a noticeable decrease in the strength of the final product. Then the gel sphere is washed with water from the reaction products.

Далее отмытые гель-сферы обрабатывают, водным раствором солей гексацианоферратов (II) щелочных металлов Li, Na, K и/или аммония при исходной концентрации в растворе 0,1 моль/л до насыщенного. Условия и режим обработки поддерживают, как на первой стадии. Готовые гранулы отмывают водой и сушат на воздухе при 18-300oC до влажности 0-48 мас.%. Термообработка готового продукта выше 300oC нецелесообразна, т.к. способствует термическому распаду образовавшейся кристаллической фазы, в результате чего ухудшаются сорбционно-селективные свойства сорбента.Next, the washed gel spheres are treated with an aqueous solution of alkali metal hexacyanoferrate (II) salts of Li, Na, K and / or ammonium at an initial concentration in the solution of 0.1 mol / L to saturated. The conditions and processing conditions are supported, as in the first stage. The finished granules are washed with water and dried in air at 18-300 o C to a moisture content of 0-48 wt.%. Heat treatment of the finished product above 300 o C is impractical, because contributes to the thermal decomposition of the formed crystalline phase, as a result of which the sorption-selective properties of the sorbent are worsened.

В конечном результате получают прочный сферогранулированный материал на основе ГДЦ, содержащий смешанный гексацианоферрат (II) металлов типа

Figure 00000003

где MI - Li+, Na+, K+, NH + 4 или их смесь,
MII - Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+ или их смесь,
x=0-3,6,
в количестве 5-54 мас.% и воду в количестве 0-48 мас.%, определяемую с помощью высушивания при 110oC.The final result is a durable, spherical granular material based on HDC, containing mixed metal hexacyanoferrate (II) type
Figure 00000003

where M I - Li + , Na + , K + , NH + 4 or a mixture thereof,
M II - Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ or a mixture thereof,
x = 0-3.6,
in an amount of 5-54 wt.% and water in an amount of 0-48 wt.%, determined by drying at 110 o C.

Способ получения сорбента технологичен и достаточно прост, так как позволяет исключить длительные операции осаждения, фильтрации геля и его измельчения. Отмывка гелевых частиц на всех стадиях процесса происходит при значительно меньшем расходе промывных вод. Способ не требует проведения многократных попеременных операций по обработке неорганической основы, как в случае с органическими ионитами. The method of producing the sorbent is technologically advanced and quite simple, since it allows to exclude lengthy operations of deposition, filtering of the gel and its grinding. The washing of gel particles at all stages of the process occurs at a significantly lower consumption of wash water. The method does not require multiple alternating operations for processing an inorganic base, as is the case with organic ion exchangers.

Пример 1. Получали сферогранулированные частицы гидроксида циркония электрохимическим путем по способу [16]. Для этого водный раствор оксихлорида циркония с концентрацией 1,4 моль/л подавали в однокамерный электролизер емкостью 100 л, изготовленный из титана. Катодом служил сам корпус, а в качестве анода использовали платину. Электролиз проводили в две стадии. На первой стадии поддерживали режим при катодной плотности тока 640 A/м2 и температуре 35-40oC до достижения в рабочем растворе атомного отношения Cl/Zr, равного 0,92. На второй стадии электролиз вели при 70-80oC до достижения в растворе электролита атомного отношения Cl/Zr, равного 0,70.Example 1. Received spherical granular particles of zirconium hydroxide by the electrochemical method according to the method [16]. For this, an aqueous solution of zirconium oxychloride with a concentration of 1.4 mol / L was fed into a single chamber electrolyzer with a capacity of 100 l made of titanium. The casing itself served as the cathode, and platinum was used as the anode. Electrolysis was carried out in two stages. At the first stage, the mode was maintained at a cathodic current density of 640 A / m 2 and a temperature of 35-40 ° C until the atomic ratio Cl / Zr of 0.92 was reached in the working solution. In the second stage, electrolysis was carried out at 70-80 o C until the atomic ratio Cl / Zr in the electrolyte solution reached 0.70.

Полученный гель гидроксида циркония (ГДЦ) капельно диспергировали через металлический капилляр с внутренним диаметром 0,25 мм в концентрированный раствор аммиака. Полученные в виде сфер гелевые частицы ГДЦ отделяли от маточного раствора и промывали деионизованной водой. В результате получали сферические гранулы исходного ГДЦ, содержащие в своем составе воду в количестве 75,1 мас. %, оцениваемую по потере массы сорбента путем высушивания при 110oC. Эти же гранулы ГДЦ использовали при получении заявляемого неорганического сорбента по примеру 2 и согласно табл.1 (примеры 3-8), табл.2 (примеры 12) и табл.4 (примеры 26-33).The obtained zirconium hydroxide gel (GDC) was dispersed dropwise through a metal capillary with an inner diameter of 0.25 mm into a concentrated ammonia solution. The gel particles of HDC obtained as spheres were separated from the mother liquor and washed with deionized water. The result was spherical granules of the original HDC, containing in their composition water in an amount of 75.1 wt. %, estimated by weight loss of the sorbent by drying at 110 o C. These same granules of HDC were used to obtain the inventive inorganic sorbent in example 2 and according to table 1 (examples 3-8), table 2 (examples 12) and table 4 (examples 26-33).

В качестве прототипа использовали гранулы ГДЦ с влажностью 29,8 мас.% (брутто-формула ZrO2 • 16,5 H2O).As a prototype used granules HDC with a moisture content of 29.8 wt.% (Gross formula ZrO 2 • 16.5 H 2 O).

Кроме того, для получения гранул ГДЦ с другим содержанием воды (примеры 13-15 табл. 2 и примеры 16-25 табл. 3) исходный сферогранулированный материал перед обработкой рассыпали тонким слоем на поддоне и сушили на воздухе до определенной степени влажности. In addition, to obtain granules of HDC with a different water content (Examples 13-15 of Table 2 and Examples 16-25 of Table 3), the initial spherical-granulated material was sprayed with a thin layer on a tray before processing and dried in air to a certain degree of humidity.

Пример 2. Лучший вариант осуществления изобретения. Example 2. The best embodiment of the invention.

К 1,0 л сферогранулированных частиц ГДЦ с влагосодержанием 75,1 мас.%, полученных по примеру 1 и перенесенных в коническую стеклянную колбу, приливали 0,5 л 0,69 моль/л раствора Ni(NO3)2, раствор перемешивали в течение 2 ч (первая стадия). Маточный раствор сливали и промывали твердую фазу деионизованной водой.0.5 l of a 0.69 mol / l solution of Ni (NO 3 ) 2 was added to 1.0 l of spherogranulated particles of HDC with a moisture content of 75.1 wt.%, Obtained according to example 1 and transferred to a conical glass flask, the solution was stirred in for 2 hours (first stage). The mother liquor was discarded and the solid phase was washed with deionized water.

Промытые гранулы заливали 0,6 л 0,43 моль/л раствора K4Fe(CN)6, раствор перемешивали в течение 4 ч (вторая стадия). Маточный раствор сливали и промывали твердую фазу деионизованной водой. Гранулы рассыпали тонким слоем на поддоне и сушили на воздухе, а затем в термостате при 110oC. Гранулы рассеивали и использовали фракцию 0,4-1,0 мм. Полученный материал имел следующий химический состав, мас.%:

Figure 00000004
48,6, Cкрист 39,8,
Figure 00000005
11,6. Кристаллическая фаза, составляющая 39,8 мас% в общей массе продукта, соответствовала эмпирической формуле K1,72Ni1,14[Fe(CN)6]. Сорбент имел статическую обменную емкость по цезию 0,65 моль/кг и коэффициент распределения 137Cs в 2 моль/л растворе хлориде натрия 4,5 • 103 л/кг.The washed granules were poured with 0.6 L of a 0.43 mol / L K 4 Fe (CN) 6 solution, the solution was stirred for 4 hours (second stage). The mother liquor was discarded and the solid phase was washed with deionized water. The granules were scattered in a thin layer on a tray and dried in air, and then in a thermostat at 110 ° C. The granules were dispersed and a 0.4-1.0 mm fraction was used. The resulting material had the following chemical composition, wt.%:
Figure 00000004
48.6, C crest 39.8,
Figure 00000005
11.6. The crystalline phase, constituting 39.8 wt% in the total mass of the product, corresponded to the empirical formula K 1.72 Ni 1.14 [Fe (CN) 6 ]. The sorbent had a static cesium exchange capacity of 0.65 mol / kg and a distribution coefficient of 137 Cs in a 2 mol / L solution of sodium chloride 4.5 • 10 3 L / kg.

Аналогичным путем были синтезированы образцы 3-8 табл. 1, однако целевые продукты сушили на воздухе до другой степени влажности либо термообезвоживали при 110-500oC. Для испытаний везде использовали фракцию 0,4-1,0 мм. Как видно из данных, наилучшие свойства по предлагаемому решению проявляют образцы 4-7, имеющие влажность 0-48 мас.%. Более высокая влажность приводит к ухудшению прочностных свойств (пример 3), прокаливание конечного продукта при температурах более 300oC нецелесообразно, так как способствует значительному снижению сорбируемости и селективности сорбента (пример 8).In a similar way, samples 3-8 of the table were synthesized. 1, however, the target products were dried in air to a different degree of humidity or thermally dehydrated at 110-500 o C. For testing, a fraction of 0.4-1.0 mm was used everywhere. As can be seen from the data, the best properties for the proposed solution show samples 4-7, having a moisture content of 0-48 wt.%. Higher humidity leads to a deterioration in strength properties (example 3), annealing of the final product at temperatures above 300 o C is impractical, as it contributes to a significant decrease in sorbability and selectivity of the sorbent (example 8).

Таким же образом, но используя раствор NiSO4, получали образцы различного состава заявляемого сорбента (примеры 9-11).In the same way, but using a solution of NiSO 4 , received samples of different composition of the inventive sorbent (examples 9-11).

Кроме того, в табл. 2 (образцы 12-15) представлены условия химической обработки на второй стадии гранул, получаемых при использовании в качестве исходного материала (ГДЦ) с меньшим, чем в примере 2, содержанием воды, при условии, что на первой стадии было введено постоянное количество ионов никеля. In addition, in table. 2 (samples 12-15) presents the conditions of chemical treatment in the second stage of granules obtained when using water as a starting material (DDC) with a lower water content than in example 2, provided that a constant amount of nickel ions was introduced in the first stage .

В табл.3 приведены условия синтеза и свойства целевого продукта по предлагаемому способу на основе смешанного гексацианоферрата калия и меди в качестве кристаллической фазы. Как следует из примеров 16-20, оптимальной концентрацией переходного металла в ГДЦ при химической обработке на 1-ой стадии является 50-800 ммоль/л исходных гель-сфер: при меньшем содержании переходного металла заметно уменьшается сорбционная емкость, а при большем - гранулы целевого продукта становятся непрочными и крошатся. Помимо этого, в табл. 3 показано влияние обезвоживания и термообработки целевого продукта после второй стадии синтеза на его сорбционно-селективные свойства и обоснованы диапазоны предлагаемого решения по содержанию кристаллической фазы в композиционном сорбенте и по содержанию воды. Table 3 shows the synthesis conditions and properties of the target product according to the proposed method based on a mixed potassium hexacyanoferrate and copper as a crystalline phase. As follows from examples 16–20, the optimal concentration of the transition metal in the HDC during chemical treatment at the first stage is 50–800 mmol / L of the initial gel spheres: with a lower content of the transition metal, the sorption capacity decreases noticeably, and with a higher content, the granules of the target product become fragile and crumble. In addition, in table. Figure 3 shows the effect of dehydration and heat treatment of the target product after the second stage of synthesis on its sorption-selective properties and substantiates the ranges of the proposed solution for the content of the crystalline phase in the composite sorbent and for the water content.

В табл. 4 приведены данные по свойствам и условиям синтеза сорбентов с другими составами кристаллической фазы и влажности, полученных по примеру 2 путем вариации концентрации реагентов и типа используемых солей на обеих стадиях синтеза, а в ряде случаев также - соотношение Т:Ж. In the table. 4 shows data on the properties and conditions of the synthesis of sorbents with other compositions of the crystalline phase and humidity obtained in example 2 by varying the concentration of reagents and the type of salts used at both stages of the synthesis, and in some cases also the ratio T: G.

Химический анализ состава предлагаемого композиционного материала выполняли следующим способом. После химического растворения навески сорбента в концентрированной серной кислоте при нагревании раствор разбавляли водой и анализировали на следующие макрокомпоненты:
- содержание ZrO2 - прямым титрованием циркония раствором комплексона III в присутствии индикатора ксиленолового оранжевого на фоне 0,3-0,5 моль/л H2SO4;
- содержание Fe(CN) 4- 6 - прямым титрованием раствором KMnO4 на фоне 0,1-0,3 моль/л H2SO4;
- содержание переходных металлов (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd) - прямым титрованием раствором комплексона III в присутствии соответствующих индикаторов согласно "ГОСТ 10398-76. Реактивы. Комплексонометрический метод определения содержания основного вещества.";
- содержание щелочных металлов (Li, Na, K) - пламеннофотометрически с помощью пламенного анализатора жидкости ПАЖ-2;
- содержание аммония - гравиметрически в виде тетрафенилбората аммония, осаждаемого в щелочной среде.
Chemical analysis of the composition of the proposed composite material was performed as follows. After chemical dissolution, a portion of the sorbent in concentrated sulfuric acid upon heating, the solution was diluted with water and analyzed for the following macrocomponents:
- the content of ZrO 2 - direct titration of zirconium with a solution of complexone III in the presence of an xylenol orange indicator against a background of 0.3-0.5 mol / l H 2 SO 4 ;
- content of Fe (CN) 4- 6 - direct titration with a solution of KMnO 4 against a background of 0.1-0.3 mol / l H 2 SO 4 ;
- the content of transition metals (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd) - direct titration with a solution of complexone III in the presence of appropriate indicators according to "GOST 10398-76. Reagents. Complexometric method for determining the content of the basic substance.";
- the content of alkali metals (Li, Na, K) - flame photometrically using a flame analyzer fluid PAJ-2;
- ammonium content - gravimetrically in the form of ammonium tetraphenyl borate precipitated in an alkaline medium.

Влажность сорбента (содержание воды) определяли по потере массы при высушивании навески при 110oC в течение 5 ч.The moisture content of the sorbent (water content) was determined by the weight loss during drying of the sample at 110 o C for 5 hours

Статическую обменную емкость (COE) образцов оценивали по поглощению ионов цезия из 0,1 моль/л раствора CsCl при отношении Т:Ж=100 г/мл, времени контакта 6 сут и периодическом перемешивании. The static exchange capacity (COE) of the samples was evaluated by the absorption of cesium ions from a 0.1 mol / L CsCl solution at a ratio of T: W = 100 g / ml, a contact time of 6 days, and periodic stirring.

Селективность сорбента оценивали по величине коэффициента распределения радионуклида 137Cs (Kd) в двух солевых средах: 2 моль/л растворе NaCl и имитатном растворе (содержание, г/л: H3BO3 100; NaNO3 100; Na2CO3 10; NaCl 10; NaOH ≈ 100 до значения pH 11,5) при соотношении Т:Ж=1:200 г/мл, времени контакта 6 сут и периодическом перемешивании.The sorbent selectivity was evaluated by the distribution coefficient of the 137 Cs (Kd) radionuclide in two salt media: 2 mol / L NaCl solution and simulated solution (content, g / L: H 3 BO 3 100; NaNO 3 100; Na 2 CO 3 10; NaCl 10; NaOH ≈ 100 to a pH value of 11.5) at a ratio of T: W = 1: 200 g / ml, a contact time of 6 days and periodic stirring.

Степень пептизации сорбентов определяли следующим образом. Навеску сорбента 10 г переносили в стеклянную колбу и заливали 500 мл деионизованной воды, раствор перемешивали периодически в течение 5 сут. Сорбент отделяли фильтрованием через беззольный фильтр "синяя лента". В растворе определяли содержание гексацианоферрата металла и рассчитывали его потерю от пептизации на 1 г сорбента в процентах от исходного количества. Данные по степени пептизации предлагаемых сорбентов и их сравнительные характеристики приведены в табл. 5. The degree of peptization of the sorbents was determined as follows. A portion of the sorbent 10 g was transferred into a glass flask and poured into 500 ml of deionized water, the solution was stirred periodically for 5 days. The sorbent was separated by filtration through an ashless blue ribbon filter. The metal hexacyanoferrate content was determined in the solution and its loss from peptization per 1 g of sorbent was calculated as a percentage of the initial amount. Data on the degree of peptization of the proposed sorbents and their comparative characteristics are given in table. 5.

Пример 34. Получали сорбент на основе смешанного гексацианоферрата калия и кобальта гелевым способом по известному техническому решению [4]. Для этого 100 мл 0,5 моль/л раствора K4Fe(CN)6 добавляли медленно (в течение 30 мин) к 240 мл 0,3 моль/л раствора CoCl2. Образующийся осадок отстаивался 1 ч. , затем его центрифугировали, отмывали несколько раз водой и сушили при 115oC. Получали недостаточно прочные гранулы неправильной формы темно-красного цвета с насыпной плотностью 0,46 кг/дм3. Сорбент имел состав K1,12Co1,44[Fe(CN)6] , статическую обменную емкость по цезию 0,63 моль/кг и коэффициент распределения цезия в 2 моль/л растворе NaCl, равный 2,0•103 л/кг.Example 34. Received a sorbent based on mixed potassium hexacyanoferrate and cobalt by a gel method according to the known technical solution [4]. For this, 100 ml of a 0.5 mol / L K 4 Fe (CN) 6 solution was added slowly (over 30 min) to 240 ml of a 0.3 mol / L CoCl 2 solution. The precipitate formed was left to stand for 1 h, then it was centrifuged, washed several times with water and dried at 115 ° C. Insufficiently strong granules of irregular shape of dark red color with a bulk density of 0.46 kg / dm 3 were obtained. The sorbent had a composition of K 1.12 Co 1.44 [Fe (CN) 6 ], a static cesium exchange capacity of 0.63 mol / kg and a cesium distribution coefficient in a 2 mol / L NaCl solution equal to 2.0 • 10 3 L / kg

Как видно из табл. 1-5, все полученные по предлагаемому техническому решению неорганические сферогранулированые сорбенты характеризуются высокой сорбционной способностью и селективностью к цезию, а также повышенной химической устойчивостью в водных средах (более, чем в 30 раз по сравнению с аналогом [4] согласно табл. 5). As can be seen from the table. 1-5, all inorganic spherogranulated sorbents obtained according to the proposed technical solution are characterized by high sorption ability and selectivity to cesium, as well as increased chemical resistance in aqueous media (more than 30 times compared to the analogue [4] according to Table 5).

Полезность предлагаемых сорбентов для дезактивации технологических водных растворов АЭС в динамическом режиме следует из примеров 35 и 36. The usefulness of the proposed sorbents for the decontamination of technological aqueous solutions of nuclear power plants in dynamic mode follows from examples 35 and 36.

Пример 35. Реальный раствор из бака хранилища жидких радиоактивных отходов АЭС, отобранный с глубины 2 м, пропустили через стеклянную сорбционную колонку диаметром 0,7 см, загруженную 2,0 см3 сорбента, полученного по примеру 30 (состав сорбента - Na0,46K1,12Co1,21[Fe(CN)6]. Фракционный состав сорбента 0,4-0,63 мм. Фильтрацию раствора вели с объемной скоростью 10 колоночных объемов в час. Состав раствора из бака хранилища приведен в табл. 6.Example 35. A real solution from the tank of the liquid radioactive waste storage facility of a nuclear power plant, taken from a depth of 2 m, was passed through a glass sorption column with a diameter of 0.7 cm, loaded with 2.0 cm 3 of the sorbent obtained in Example 30 (sorbent composition — Na 0.46 K 1.12 Co 1.21 [Fe (CN) 6 ]. Fractional composition of the sorbent 0.4-0.63 mm. The solution was filtered at a volume rate of 10 column volumes per hour. The composition of the solution from the storage tank is shown in Table 6 .

После прохождения 2125 колоночных объемов раствора активность фильтрата по 137Cs находилась на уровне 2,0•10-7 Ки/л, что соответствовало коэффициенту очистки 1025. Коэффициент очистки по 60Co составил 1,5.After passing through 2125 column volumes of the solution, the 137 Cs filtrate activity was at the level of 2.0 • 10 -7 Ci / L, which corresponded to a purification coefficient of 1025. The purification coefficient of 60 Co was 1.5.

Пример 36. Водный раствор Na2SO4 с концентрацией 100 г/л, значением pH 9,2 и активностью по 137Cs 2,36•10-8 Ки/л, являющийся имитатом регенерата блочной обессоливающей установки АЭС, пропустили через стеклянную сорбционную колонку диаметром 0,9 см, загруженную 1,5 см3 сорбента, полученного по примеру 2 (состав кристаллической фазы K1,72Ni1,14[Fe(CN)6]). Фракционный состав сорбента 0,4-0,63 мм. Фильтрацию вели с объемной скоростью 20 колоночных объемов в час.Example 36. An aqueous solution of Na 2 SO 4 with a concentration of 100 g / l, a pH of 9.2 and an activity of 137 Cs 2.36 • 10 -8 Ci / l, which is a simulated regenerate of a block desalting plant of a nuclear power plant, was passed through a glass sorption column with a diameter of 0.9 cm, loaded with 1.5 cm 3 of sorbent obtained according to example 2 (crystalline phase composition K 1.72 Ni 1.14 [Fe (CN) 6 ]). The fractional composition of the sorbent is 0.4-0.63 mm. Filtration was carried out with a space velocity of 20 column volumes per hour.

После ресурса непрерывной работы 3080 колоночных объемов активность фильтрата по 137Cs была ниже 2•10-11 Ки/л, что соответствовало коэффициенту очистки более 1000.After a continuous working resource of 3080 column volumes, the 137 Cs filtrate activity was lower than 2 • 10 -11 Ci / L, which corresponded to a purification coefficient of more than 1000.

Claims (6)

1. Неорганический сферогранулированный композиционный сорбент на основе гироксида циркония, отличающийся тем, что он содержит смешанный гексацианоферрат (II) металлов типа
Figure 00000006

где MI - Li+, Na+, K+, NH + 4 или их смесь;
MII - Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+ или их смесь;
х = 0 - 3,6,
в количестве 5 - 54 мас.% и воду в количестве 0 - 48 мас.%, определяемую высушиванием при 110oC.
1. Inorganic spherogranulated composite sorbent based on zirconium hydroxide, characterized in that it contains a mixed metal hexacyanoferrate (II) type
Figure 00000006

where M I - Li + , Na + , K + , NH + 4 or a mixture thereof;
M II - Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ or a mixture thereof;
x = 0 - 3.6,
in an amount of 5 to 54 wt.% and water in an amount of 0 to 48 wt.%, determined by drying at 110 o C.
2. Способ получения неорганического сферогранулированного сорбента на основе гидроксида циркония, отличающийся тем, что гель-сферы гидроксида циркония с содержанием воды 15 - 75 мас.% обрабатывают водным раствором соли переходного металла Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn и/или Cd, промывают водой, затем обрабатывают водным раствором соли гексацианоферрата щелочного металла Li, Na, K и/или аммония, промывают водой и сушат до влажности 0 - 48 мас.%. 2. A method of obtaining an inorganic spherogranular sorbent based on zirconium hydroxide, characterized in that the gel sphere of zirconium hydroxide with a water content of 15 to 75 wt.% Is treated with an aqueous solution of a transition metal salt of Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn and / or Cd, washed with water, then treated with an aqueous solution of alkali metal hexacyanoferrate salts of Li, Na, K and / or ammonium, washed with water and dried to a moisture content of 0 - 48 wt.%. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что обработку гель-сфер раствором соли переходного металла ведут до содержания металла 50 - 800 ммоль/л. 3. The method according to claim 2, characterized in that the treatment of the gel spheres with a solution of a salt of a transition metal is carried out to a metal content of 50 - 800 mmol / L. 4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что в качестве солей переходных металлов используют растворы хлоридов, нитратов или сульфатов с концентрацией от 0,1 моль/л до насыщенного. 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that as the transition metal salts are used solutions of chlorides, nitrates or sulfates with a concentration of from 0.1 mol / l to saturated. 5. Способ по пп.2 - 4, отличающийся тем, что обработку гель-сфер растворами солей гексацианоферратов ведут при их концентрации от 0,1 моль/л до насыщенного. 5. The method according to claims 2 to 4, characterized in that the gel spheres are treated with solutions of hexacyanoferrate salts at a concentration of from 0.1 mol / l to saturated. 6. Способ по пп.2 - 5, отличающийся тем, что гель-сферы конечного продукта сушат при 18 - 300oC.6. The method according to PP.2 to 5, characterized in that the gel sphere of the final product is dried at 18 - 300 o C.
RU96103092A 1996-02-20 1996-02-20 Inorganic spherically granulated composite zirconium hydroxide-based sorbent and method of preparation thereof RU2113024C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96103092A RU2113024C1 (en) 1996-02-20 1996-02-20 Inorganic spherically granulated composite zirconium hydroxide-based sorbent and method of preparation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96103092A RU2113024C1 (en) 1996-02-20 1996-02-20 Inorganic spherically granulated composite zirconium hydroxide-based sorbent and method of preparation thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96103092A RU96103092A (en) 1998-05-10
RU2113024C1 true RU2113024C1 (en) 1998-06-10

Family

ID=20177030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96103092A RU2113024C1 (en) 1996-02-20 1996-02-20 Inorganic spherically granulated composite zirconium hydroxide-based sorbent and method of preparation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2113024C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2262383C1 (en) * 2004-04-26 2005-10-20 Институт химии и химической технологии СО РАН Method of preparing microspherical sorbent for treating liquid wastes to remove radionuclides, nonferrous and heavy metal ions
RU2287363C1 (en) * 2005-06-14 2006-11-20 Леонид Михайлович Шарыгин Granulated sorbent on base of hydrated zirconium dioxide
RU2330340C2 (en) * 2006-03-13 2008-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР - ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА" (ФГУП РФЯЦ-ВНИИТФ) Method of extracting radionuclides from water solutions
RU2399974C1 (en) * 2009-05-19 2010-09-20 Закрытое акционерное общество Производственно-научная фирма "Термоксид" Cleaning method of process water medium of nuclear productions from radionuclides
WO2010133689A2 (en) 2009-05-20 2010-11-25 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Solid hexa- and octacyanometallate nanocomposite material, method for preparing same, and method for fixing inorganic pollutants implementing same
RU2412757C1 (en) * 2009-10-22 2011-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Наука-Технологии-Производство" Method of producing sorbent, selective towards caesium radionuclides (versions)
RU2497213C1 (en) * 2012-04-25 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) METHOD TO EXTRACT RADIONUCLIDE 60Co FROM LIQUID RADIOACTIVE WASTES OF NPP
RU2746194C2 (en) * 2019-07-12 2021-04-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method of producing inorganic ferrocyanide sorbent (versions)
RU2761306C1 (en) * 2020-09-04 2021-12-07 Акционерное Общество "Наука И Инновации" Method for extracting molybdenum, platinum group metals and silver from raffinates of the extraction cycle of spent nuclear fuel recycling technology
FR3159538A1 (en) 2024-02-22 2025-08-29 Opalis Process for producing a composite adsorbent based on transition metal ferrocyanide

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2262383C1 (en) * 2004-04-26 2005-10-20 Институт химии и химической технологии СО РАН Method of preparing microspherical sorbent for treating liquid wastes to remove radionuclides, nonferrous and heavy metal ions
RU2287363C1 (en) * 2005-06-14 2006-11-20 Леонид Михайлович Шарыгин Granulated sorbent on base of hydrated zirconium dioxide
RU2330340C2 (en) * 2006-03-13 2008-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР - ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА" (ФГУП РФЯЦ-ВНИИТФ) Method of extracting radionuclides from water solutions
RU2330340C9 (en) * 2006-03-13 2008-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР - ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА" (ФГУП РФЯЦ-ВНИИТФ) Method of extracting radionuclides from water solutions
RU2399974C1 (en) * 2009-05-19 2010-09-20 Закрытое акционерное общество Производственно-научная фирма "Термоксид" Cleaning method of process water medium of nuclear productions from radionuclides
WO2010133689A2 (en) 2009-05-20 2010-11-25 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Solid hexa- and octacyanometallate nanocomposite material, method for preparing same, and method for fixing inorganic pollutants implementing same
US9786398B2 (en) 2009-05-20 2017-10-10 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Nanocomposite solid material based on hexa- and octa-cyanometallates, method for the preparation thereof and method for fixing mineral pollutants using said material
RU2412757C1 (en) * 2009-10-22 2011-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Наука-Технологии-Производство" Method of producing sorbent, selective towards caesium radionuclides (versions)
RU2497213C1 (en) * 2012-04-25 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) METHOD TO EXTRACT RADIONUCLIDE 60Co FROM LIQUID RADIOACTIVE WASTES OF NPP
RU2746194C2 (en) * 2019-07-12 2021-04-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method of producing inorganic ferrocyanide sorbent (versions)
RU2761306C1 (en) * 2020-09-04 2021-12-07 Акционерное Общество "Наука И Инновации" Method for extracting molybdenum, platinum group metals and silver from raffinates of the extraction cycle of spent nuclear fuel recycling technology
FR3159538A1 (en) 2024-02-22 2025-08-29 Opalis Process for producing a composite adsorbent based on transition metal ferrocyanide

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2541474C2 (en) Nanocomposite solid material of hexa- and octacyanometallates, method for preparing it and method for fixing mineral contaminants using above material
US7311840B2 (en) Inorganic ion exchangers for removing contaminant metal ions from liquid streams
RU2113024C1 (en) Inorganic spherically granulated composite zirconium hydroxide-based sorbent and method of preparation thereof
US5407889A (en) Method of composite sorbents manufacturing
FI111765B (en) Methods of separating cesium from nuclear waste solutions and process for preparing hexacyanoferrate
TWI457173B (en) Process for granulating adsorbent and granules prepared by the same
RU2091158C1 (en) Method for producing filtering material intended to remove manganese ions from water
US5002984A (en) Product for the absorption of metal ions
JP7146738B2 (en) Solid state nanocomposites based on alkali metal hexacyanometallates or octacyanometallates, methods for their preparation, and methods for extracting metal cations
WO1997023290A1 (en) Granular titanate ion exchangers and method for preparation thereof
JP6152764B2 (en) Cesium adsorbent manufacturing method and cesium adsorbent
CN117504950A (en) A modified cesium adsorption material and its preparation method
JP2002282684A (en) Method for producing porous granular lithium adsorbent
RU2399974C1 (en) Cleaning method of process water medium of nuclear productions from radionuclides
Nabi et al. Studies of cation-exchange thermodynamics for alkaline earths and transition metal ions on a new crystalline cation-exchanger aluminium tungstate: Effect of the surfactant's concentration on distribution coefficients of metal ions
RU2320406C2 (en) Ferrocyanide sorbent preparation method
RU2064825C1 (en) Inorganic spherogranulated porous sorbent based on zirconium hydride and methods of its production
Lieser et al. Separation of heavy metals, in particular uranium, from sea water by use of anchor groups of high selectivity: I. Batch experiments
RU2618705C2 (en) Method for obtaining composite sorbents selective to cesium radionuclides
Jignasa et al. A study on equilibrium and kinetics of ion exchange of alkaline earth metals using an inorganic cation exchanger–zirconium titanium phosphate
Khan et al. Ion exchange materials and their applications
RU2034645C1 (en) Inorganic spheric granulated hydrated ion-exchange material and method for its production
Dmitriev et al. Development of a selective sorbent for liquid radioactive waste decontamination from strontium
RU2850221C1 (en) COMPOSITE SORPTION MATERIALS BASED ON MIXED FERROCYANIDES K-Co AND K-Cu FOR EXTRACTION OF CAESIUM FROM AQUEOUS MEDIA
CN115869898B (en) Lithium adsorbent, preparation method thereof and extraction method of lithium ions