RU2731016C1 - Экстракционная смесь для выделения цезия и америция из щелочных растворов - Google Patents
Экстракционная смесь для выделения цезия и америция из щелочных растворов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731016C1 RU2731016C1 RU2020106567A RU2020106567A RU2731016C1 RU 2731016 C1 RU2731016 C1 RU 2731016C1 RU 2020106567 A RU2020106567 A RU 2020106567A RU 2020106567 A RU2020106567 A RU 2020106567A RU 2731016 C1 RU2731016 C1 RU 2731016C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- extraction
- mol
- americium
- alkaline
- cesium
- Prior art date
Links
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052695 Americium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N americium atom Chemical compound [Am] LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 title abstract description 22
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 7
- WHNAMGUAXHGCHH-UHFFFAOYSA-N 1-nitro-3-(trifluoromethyl)benzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC(C(F)(F)F)=C1 WHNAMGUAXHGCHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 241001120493 Arene Species 0.000 claims description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 4
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 48
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N dodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 22
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 20
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 17
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 8
- CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N Perchloroethylene Chemical group ClC(Cl)=C(Cl)Cl CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229950011008 tetrachloroethylene Drugs 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- -1 4-fluoro-butyl-2- (α-methylbenzyl) phenol Chemical compound 0.000 description 3
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical group CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 description 2
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- LXQXZNRPTYVCNG-YPZZEJLDSA-N americium-241 Chemical compound [241Am] LXQXZNRPTYVCNG-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 2
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- YKBBSMXPRAQFHV-UHFFFAOYSA-N 2-(aminomethyl)-3-(2-hydroxyethyl)phenol Chemical compound OCCC=1C(=C(C=CC1)O)CN YKBBSMXPRAQFHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYQLJFDSOOIINU-UHFFFAOYSA-N 220969-34-6 Chemical compound C1C2=CC=CC(CC3=CC=C4)=C2OCCOCCOC2=CC(C(C)(C)CC(C)(C)C)=CC=C2OCCOCCOC2=C5C=CC=C2CC4=C3OCCOCCOC2=CC=C(C(C)(C)CC(C)(C)C)C=C2OCCOCCOC2=C1C=CC=C2C5 VYQLJFDSOOIINU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001414 amino alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- VTJUKNSKBAOEHE-UHFFFAOYSA-N calixarene Chemical compound COC(=O)COC1=C(CC=2C(=C(CC=3C(=C(C4)C=C(C=3)C(C)(C)C)OCC(=O)OC)C=C(C=2)C(C)(C)C)OCC(=O)OC)C=C(C(C)(C)C)C=C1CC1=C(OCC(=O)OC)C4=CC(C(C)(C)C)=C1 VTJUKNSKBAOEHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229950005499 carbon tetrachloride Drugs 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N cesium-137 Chemical compound [137Cs] TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 150000002678 macrocyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229940005654 nitrite ion Drugs 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940078552 o-xylene Drugs 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000002913 oxalic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G56/00—Compounds of transuranic elements
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области разработки эффективных экстрагентов для выделения долгоживущих радионуклидов, в частности цезия и америция, из щелочных сред и может применяться в экстракционных технологиях переработки щелочных радиоактивных отходов. Используется экстракционная смесь, содержащая п-изононилкаликс[6 или 8]арены, растворенные в смесевом органическом растворителе, содержащем предельный углеводород и полярный органический компонент в количестве 5-20% по объему. Изобретение позволяет разработать экстракционную смесь для совместного выделения цезия и америция из щелочных растворов с более высокой степенью извлечения, пригодной, в том числе, для экстракционной переработки РАО. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к области разработки эффективных экстрагентов для выделения долгоживущих радионуклидов, в частности цезия (Cs) и америция (Am), из щелочных сред и может применяться в процессах переработки щелочных радиоактивных отходов.
Основной задачей при выделении долгоживущих радионуклидов из щелочных растворов является разработка экстракционных систем, обладающих высокой эффективностью и селективностью.
Известна экстракционная смесь для выделения Cs из щелочных сред на основе 4-фтор-бутил-2-(α-метилбензил)фенола (БАМБФ) в керосине со степенью извлечения Cs более 99% при рН=12 [Экстракция металлов фенолами / ред. А.В. Николаев. - Новосибирск: «Наука», 1976. 189 с.]. Недостатком БАМБФ является его быстрое разложение при контакте с азотной кислотой, используемой для реэкстракции, и особенно с азотистой кислотой, образующейся из нитрит-иона, присутствующего в щелочных радиоактивных отходах.
Для эффективного выделения Am из карбонатных сред при рН>13 предложены экстракционные смеси на основе производных фенолов, в частности, олигомеры алкилфенолов с S,N,O-мостиковыми группами. Для азотсодержащего олигомера при его концентрации 0,1 моль/л коэффициент распределения Am из раствора карбоната калия с молярной концентрацией 1 моль/л (рН=13,4) составил 100 [Т.И. Букина, З.К. Каралова, Б.Ф. Мясоедов. Отделение трансплутониевых элементов в щелочных и карбонатных растворах экстракцией алкилпроизводными аминоспиртов, Радиохимия. 1990. №2. С. 11]. Известна экстракционная смесь для выделения Am с помощью 4(α,α-диоктилэтилпирокатехина) (ДОП) с концентрацией 0,04 моль/л в толуоле в присутствии винной кислоты из щелочных растворов, обеспечивающая степень извлечения америция > 99% [Мясоедов Б.Ф., Каралова З.К., Кузнецова В.С., Родионова Л.М. Экстракция америция и европия из щелочных растворов алкилпирокатехинами, Радиохимия, 1980, №3, с. 347-351], а также экстракционная смесь для выделения Am-241 и других актиноидов в карбонатных растворах в диапазоне рН от 12,3 до 13,4 конденсированными алкиламинофенолами (КААФ) с концентрацией 0,1 моль/л в тетрахлорметане [Каралова З.К., Лавринович Е.А., Мясоедов Б.Ф., Федоров Л.А., Соколовский С.А. Экстракционное извлечение и разделение актиноидов в карбонатных растворах с помощью конденсированных алкиламинфенолов, Радиохимия, 1989, №5, с. 38-45]. Недостатками перечисленных смесей является невозможность извлечения цезия и низкая химическая и радиационная устойчивость входящих в их состав фенолов.
Экстракционная смесь на основе трет-бутилкаликс[6]арена в композиции с 4-алкил-2-ди(2-гидроксиэтил)аминометилфенолом и триалкилфосфиноксидом позволяет выделять из щелочных сред Cs, Am, Sr и Pu [Smimov I.V., Shadrin A.Yu., Babain V.A., Logunov M.V. ACS Symposium Series, Vol. 757 Publication Date (Print): July 23, 2009. Chapter 8. pp. 107-111]. Недостатком предложенной экстракционной смеси является низкая растворимость каликсарена в органических растворителях, пригодных для экстракции.
Известен способ [патент US 6174503 В1 от 16.01.2001], позволяющий выделять Cs из щелочных сред, содержащих значительные количества конкурирующих катионов K+ и Na+. Органическая фаза состоит из липофильного каликс[4]арен-бис(трет-октилбензокраун-6) (BoBCalix[4]Crown6) с концентрацией от 0,001 до 0,2 моль/л и одного или нескольких модификаторов с концентрацией от 0,1 до 1 моль/л, растворенных в алифатическом углеводородном разбавителе. Модификаторы используются вместе с каликс-крауном для повышения его растворимости и повышения коэффициента распределения Cs. Реэкстракция Cs проводится водой или разбавленной азотной кислотой с концентрацией до 0,1 моль/л. Наиболее полно (D (Cs)>1) цезий извлекается из щелочных растворов экстракционной смесью, состоящей из 0,01 моль/л "BoBCalix[4]Crown6" в качестве экстрагента, 0,25 моль/л алкил-арильного полиэфирного спирта TRITON Х-15 в качестве модификатора и изопарафинового алифатического углеводородного разбавителя ISOPAR L. Недостатками данного способа являются: сложность синтеза и высокая цена экстрагента; низкая растворимость экстрагента в органических разбавителях, пригодных для практического применения; возможность выделения из щелочных радиоактивных отходов только радионуклидов цезия.
Для совместного выделения цезия и америция из щелочных сред предложено использовать растворы п-алкил-каликс[6 и 8]аренов в тетрахлорэтилене [Смирнов И.В., Степанова Е.С., Ивенская Н.М., Караван М.Д., Зарипов С.Р., Соловьева С.Е., Антипин И.С., Экстракция цезия-137 и америция-241 каликс[n]аренами из карбонатно-щелочных сред, Доклады Академии наук, 2018, Т. 479, №3, С. 277-282 и Смирнов И.В., Степанова Е.С, Тюпина М.Ю., Ивенская Н.М., Зарипов С.Р., Клешнина С.Р., Соловьева С.Е., Антипин И.С., Экстракция цезия и америция из щелочных сред каликс[8]аренами, содержащими трет-бутильные и изононильные заместители на верхнем ободе макроцикла: влияние агрегации, Макрогетероциклы, 2017, Т. 10, №2, С. 196-202]. Растворы, содержащие 0,01 моль/л п-третбутил-каликс[6 или 8]аренов в тетрахлорэтилене, извлекают из карбонатно-щелочных сред (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13-14 цезий на 81% и 42%, америций на 50% и 54% соответственно. Данная экстракционная смесь выбрана в качестве прототипа. Недостатком п-третбутил-каликс[6 и 8]аренов является их низкая растворимость в тетрахлорэтилене (не более 0,01 моль/л) и предельных углеводородах (менее 0,001 моль/л). П-изононилкаликс[6 и 8]арены хорошо (до 0,1 моль/л) растворимы в тетрахлорэтилене, но их недостатком является низкая эффективность извлечения цезия и америция. В аналогичных условиях растворы 0,01 моль/л п-изононилкаликс[6 или 8]аренов в тетрахлорэтилене извлекают цезий на 33% и 28%, америций на 31% и 18% соответственно. Существенным недостатком смеси-прототипа является также использование в качестве растворителя тетрахлорэтилена, непригодного для экстракционной переработки радиоактивных отходов по причине низкой температуры кипения (78°С).
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в разработке экстракционной смеси для совместного выделения цезия и америция из щелочных растворов с более высокой степенью извлечения, пригодной, в том числе, для экстракционной переработки РАО.
Технический результат достигается тем, что для выделения Cs и Am из щелочных растворов используется экстракционная смесь, содержащая в качестве экстрагента п-изононилкаликс[6 или 8]арены, растворенные в смесевом органическом растворителе, содержащем предельный углеводород и, по меньшей мере, один полярный органический компонент. Экстракцию осуществляют из щелочных или карбонатно-щелочных растворов, содержащих до 6 моль/л солей натрия, в диапазоне значений рН от 12 до 14, при концентрации экстрагента в смеси от 0,00125 до 0,03 моль/л, объемном отношении органической и водной фаз от 1:10 до 3:1, температуре от 20 до 60°С и времени контакта фаз от 1 минуты до 1 часа. Реэкстракцию радионуклидов можно производить азотной, щавелевой и фосфорной кислотами с концентрацией от 0,1 до 1 моль/л. По сравнению с прототипом, предлагаемые экстракционные смеси позволяют совместно выделять Cs и Am из карбонатно-щелочных сред с более высокой степенью извлечения.
Предлагаемая экстракционная смесь позволяет выделять Cs и Am непосредственно из карбонатно-щелочных отходов без их предварительной нейтрализации азотной кислотой, что значительно экономит расход реагентов, не приводит к увеличению объемов радиоактивных отходов и не усложняет технологическую схему переработки.
Следующие примеры иллюстрируют работоспособность предлагаемых экстракционных смесей.
Пример 1.
Карбонатно-щелочные водные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 20% о-ксилола и 80% н-гептана. В экстракт перешло 25,4% 137Cs и 71,9% 241Am.
Пример 2.
Карбонатно-щелочные водные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% нитробензола и 90% додекана. В экстракт перешло 7,4% 137Cs и 69,3% 241Am.
Пример 3.
Карбонатно-щелочные водные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида и 90% додекана. В экстракт перешло 35,5% 137Cs и 96,3% 241Am. Пример 4.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентами, представляющими собой 1⋅10-2 моль/л растворы п-изононилкаликс[8]арена в различных смесях органических растворителей. Как видно из таблицы 1, высокие степени извлечения радионуклидов получены для смесевого органического растворителя на основе додекана с добавками полярных органических соединений: 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима (состав 3). Варьируя состав смесевого растворителя можно обеспечить преимущественное извлечение цезия (состав 4) или америция (состав 5) или двух радионуклидов (состав 3). Для сравнения приведены данные по способу-прототипу (состав 8).
Пример 5.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,5, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентами, представляющими собой 0,00125 и 0,03 моль/л растворы п-изононилкаликс[6]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. В экстракт перешло 59,7-97,8% 137Cs и 2,0-8,3% 241Am, соответственно.
Пример 6.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:10, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. В экстракт перешло 4,8% 137Cs и 72,2% 241Am.
Пример 7.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=12,0, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз 1:1 экстрагентами, представляющими собой 0,02 моль/л растворы п-изононилкаликс[6]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. В экстракт перешло 77,8% 137Cs и 64,2% 241Am. Из полученного экстракта радионуклиды реэкстрагировали 2 моль/л раствором HNO3. Органическую фазу после реэкстракции промыли 1 моль/л NaOH и использовали для экстракции индикаторных количеств радиоизотопов 241Am и 137Cs из карбонатно-щелочных растворов (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=12,0 при соотношении объемов органической и водной фаз 1:1. В экстракт перешло 77,3% 137Cs и 67,7% 241Am. Эффективность экстракции радионуклидов после обработки экстрагента кислотой практически не изменилась.
Пример 8.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане в течение 1 и 5 минут и 1 часа. Полученные данные по экстракции америция и цезия из карбонатно-щелочных растворов при разном времени контакта фаз представлены в табл. 2.
Пример 9.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,0, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане при температурах 20 и 60°С. В экстракт перешло 55,2% 241Am и 59,1% 137Cs (при Тэкстр.=20°С) и 92,8% 241Am и 42,5% 137Cs (при Тэкстр.=60°С).
Пример 10.
Щелочные растворы (2 моль/л NaOH и 4 моль/л NaNO3) с рН=14, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 3⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[6]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. В экстракт перешло 3,8% 241Am и 85,1% 137Cs.
Пример 11.
Щелочные растворы (2 моль/л NaOH и 4 моль/л NaNO3) с рН=13,9, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 22Na и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 3⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[6] арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. Коэффициент распределения цезия составил 5,7, а коэффициент распределения натрия - 0,008. Соответственно, коэффициент разделения цезия и натрия более 700, что подтверждает высокую селективность экстракционной смеси.
Пример 12.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. Далее провели реэкстракцию радионуклидов при соотношении объемов органической и водной фаз 1:1 растворами 0,01 моль/л HNO3, 0,1 моль/л HNO3, H3PO4, H2C2O4, а также 1 моль/л H3PO4.
Полученные данные о степени реэкстракции Am и Cs из органической фазы приведены в табл. 4.
Пример 13.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. Из полученного экстракта провели реэкстракцию радионуклидов при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 3:1, раствором 1 моль/л H3PO4. В реэкстракт перешло 85,1% 241Am и 98,8% 137Cs.
Claims (3)
1. Экстракционная смесь для выделения цезия и америция из щелочных водных растворов, содержащая п-алкилкаликс[6 или 8]арены и несмешивающиеся с водой органические растворители, отличающаяся тем, что в качестве экстрагентов используют п-изононилкаликс[6 или 8]арены, растворенные в смесевом органическом растворителе на основе предельного углеводорода с добавлением, по меньшей мере, одного полярного органического соединения в количестве 5-20% по объему.
2. Экстракционная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве растворителей используют предельные углеводороды с числом атомов углерода 12-13 в смеси с м-нитробензотрифторидом и диглимом.
3. Экстракционная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что концентрация п-изононилкаликс[6 или 8]арена составляет от 0,00125 до 0,03 моль/л.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106567A RU2731016C1 (ru) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Экстракционная смесь для выделения цезия и америция из щелочных растворов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106567A RU2731016C1 (ru) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Экстракционная смесь для выделения цезия и америция из щелочных растворов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2731016C1 true RU2731016C1 (ru) | 2020-08-28 |
Family
ID=72421499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020106567A RU2731016C1 (ru) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Экстракционная смесь для выделения цезия и америция из щелочных растворов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2731016C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012878A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Lockheed Martin Energy Res Cor | Solvent and process for extracting cesium from alkaline waste solutions |
| RU2422432C2 (ru) * | 2005-05-17 | 2011-06-27 | Шелатор | Пара-трет-бутил-каликс[6]арены, содержащие три кислотные функциональные группы в положении 2, 4 и 3, нанесенные на подложку жидкие мембраны, содержащие их материалы-подложки и их применение |
| RU2645990C1 (ru) * | 2016-10-19 | 2018-02-28 | Акционерное общество "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" | Экстракционная смесь для выделения америция и европия из карбонатно-щелочных растворов |
| JP2019072682A (ja) * | 2017-10-17 | 2019-05-16 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | セシウム抽出用組成物 |
-
2020
- 2020-02-11 RU RU2020106567A patent/RU2731016C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012878A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Lockheed Martin Energy Res Cor | Solvent and process for extracting cesium from alkaline waste solutions |
| RU2422432C2 (ru) * | 2005-05-17 | 2011-06-27 | Шелатор | Пара-трет-бутил-каликс[6]арены, содержащие три кислотные функциональные группы в положении 2, 4 и 3, нанесенные на подложку жидкие мембраны, содержащие их материалы-подложки и их применение |
| RU2645990C1 (ru) * | 2016-10-19 | 2018-02-28 | Акционерное общество "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" | Экстракционная смесь для выделения америция и европия из карбонатно-щелочных растворов |
| JP2019072682A (ja) * | 2017-10-17 | 2019-05-16 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | セシウム抽出用組成物 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ивенская Н.М. и др. "Экстракция долгоживущих радионуклидов из щелочных высокоактивных отходов n-алкилкаликс[8]ареном", Радиохимия, #4,т.60,с.325-331. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | A sustainable approach for advanced removal of iron from CFA sulfuric acid leach liquor by solvent extraction with P507 | |
| Horwitz et al. | SREX: a newprocess for the extraction and recovery of strontium from acidic nuclear waste streams | |
| Moore et al. | Uranium and thorium series inequilibrium in sea water | |
| Sharma et al. | Process development for separation of cesium from acidic nuclear waste solution using 1, 3-dioctyloxycalix [4] arene-crown-6+ isodecyl alcohol/n-dodecane solvent | |
| Rais et al. | Extraction separation of tervalent americium and lanthanides in the presence of some soft and hard donors and dicarbollide | |
| Smirnov et al. | Hydroxycalix [6] arenes with p-isononyl substituents for alkaline HLW processing | |
| RU2731016C1 (ru) | Экстракционная смесь для выделения цезия и америция из щелочных растворов | |
| WO2006036083A1 (fr) | Extraction de radionucleides au moyen d'extracteurs contenant des ethers couronnes | |
| Smirnov et al. | Extraction of cesium and americium with p-alkylcalix [8] arenes from alkaline solutions | |
| Sasaki et al. | Extraction capacity of diglycolamide derivatives for Ca (II), Nd (III) and Zr (IV) from nitric acid to n-dodecane containing a solvent modifier | |
| US5443731A (en) | Process for extracting technetium from alkaline solutions | |
| US3179503A (en) | Extraction of cesium from aqueous solution using phenols | |
| US5888398A (en) | Composition and process for separating cesium ions from an acidic aqueous solution also containing other ions | |
| JP5354586B2 (ja) | Ｎ，ｎ，ｎ’，ｎ’−テトラアルキル−３，６−ジオキサオクタン−１，８−ジアミド及びｎ，ｎ，ｎ’，ｎ’−テトラアルキル−３，６−ジオキサオクタン−１，８−ジアミドからなる高レベル放射性廃液からアクチニド元素及びランタニド元素を溶媒抽出する抽出剤 | |
| Kulyako et al. | Separation of Am and Cm by extraction from weakly acidic nitrate solutions with tributyl phosphate in isoparaffin diluent | |
| Smirnov et al. | Extraction of americium and europium with functionalized thiacalix [4] arenes from alkaline solutions | |
| Boyarintsev et al. | Liquid–liquid extraction of trivalent americium from carbonate and carbonate–peroxide aqueous solutions by methyltrioctylammonium carbonate in toluene | |
| Shukla et al. | Extraction of uranium (VI), plutonium (IV) and some fission products by tri-iso-amyl phosphate | |
| RU2645990C1 (ru) | Экстракционная смесь для выделения америция и европия из карбонатно-щелочных растворов | |
| Sasaki et al. | Solvent Extraction of Cesium Using DtBuDB18C6 into Various Organic Solvents | |
| JP4374460B2 (ja) | 硝酸水溶液からＮｄ（ＩＩＩ）を溶媒抽出する方法およびそのための抽出剤 | |
| KR102068696B1 (ko) | 3성분계 상분리에 의한 세슘 또는 스트론튬의 추출 방법 및 추출 장치 | |
| Simonnet et al. | Cesium liquid-liquid extraction by calix-crown ethers: solvent effect | |
| Mohapatra et al. | Solvent extraction approach to recover boron from wastewater generated by the LCD manufacturing industry: Part 1 | |
| Romanovskiy et al. | Combined processes for high level radioactive waste separations: UNEX and other extraction processes |