close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2479

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2479
(13)
C1
6
(51) G 21F 9/12
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ РАДИОЦЕЗИЯ ИЗ ДЕЗАКТИВИРУЮЩЕГО
РАСТВОРА
(72) Авторы: Торопов И.Г., Торопова В.В., Давыдов
(21) Номер заявки: 2057
Ю.П., Ефременков В.М., Прокшин Н.Е.,
(22) 12.07.1994
Вороник Н.И., Дацкевич П.И., Терещенко М.И.
(46) 30.12.1998
(BY)
(71) Заявитель: Институт
радиоэкологических
радиоэколопроблем Национальной академии наук (73) Патентообладатель: Институт
гических проблем Национальной академии наук
Беларуси (BY)
Беларуси (BY)
(57)
1. Способ выделения радиоцезия из дезактивирующего раствора, включающий добавление в раствор гексацианоферрата калия, соосаждение при величине рН менее 3 и разделение фаз, отличающийся тем, что в
дезактивирующий раствор, содержащий восстановитель, добавляют (1-10)⋅10-3 моль/л гексацианоферрата
калия, в качестве которого используют феррицианид калия, соосаждение осуществляют при рН 0,5-1,5, после чего производят нагревание до 80-90 °С в течение 20-40 минут, а разделение фаз производят при рН 0,51,5.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя дезактивирующий раствор содержит тиомочевину в количестве (1-7)•10-2 моль/л.
(56)
1. SU 1705878, МПК G 21F 9/10, 1992.
Изобретение касается обезвреживания жидких радиоактивных отходов (ЖРО) от радиоцезия и может
быть использовано преимущественно в атомной технике, где при проведении дезактивации образуется
большое количество отработанных дезактивирующих растворов. Изобретение может быть использовано при
очистке воды и сточных вод от радиоцезия, а также для аналитического определения радиоцезия в растворах.
Наиболее близким к заявляемому является способ выделения радиоцезия из дезактивирующих растворов
путем соосаждения радионуклидов цезия с осадком на основе ферроцианида, последующим разделением фаз
после коагуляции осадка ферроцианида [1]. При этом используется химическое осаждение малорастворимых
ферроцианидов никеля, кобальта, марганца, цинка с последующим добавлением щелочи до рН 8,5 - 11 и разделением фаз.
Однако, по этому методу необходимо введение в раствор как минимум двух компонентов - ионов железистосинеродистой кислоты и ионов двухвалентных металлов (Ni(II), Со(II), Mn(II), Zn(II)). При этом в качестве одного из основных компонентов необходимо использование соли вышеперечисленного металла. Такое исполнение
вышеуказанного способа повышает стоимость выделения радиоцезия при обезвреживании ЖРО, поскольку требует
введения в раствор достаточно дорогих и относительно редких солей никеля, кобальта и др. Помимо этого, растворимость ферроцианидов никеля, марганца, кобальта, цинка в сильной степени зависит от природы присутствующих в
растворе комплексообразующих веществ (фторид-ионов, цитрат-ионов, оксалат-ионов и т.д.).
Задачей настоящего изобретения является создание способа выделения радиоцезия из отработанных дезактивирующих растворов, обеспечивающего удешевление процесса переработки ЖРО, улучшение технологичности за счет упрощения извлечения радиоцезия при переработке ЖРО и регенерацию отработанного
дезактивирующего раствора.
В результате решения данной задачи достигается новый технический результат, заключающийся в улучшении технологичности процесса за счет его упрощения и снижения трудоемкости при эффективном извлечении радиоцезия из растворов и минимальных затратах.
Данный технический результат достигается тем, что извлечение радиоцезия из отработанных дезактивирующих растворов проводят путем его соосаждения с неорганическим сорбентом - ферроцианидом желе-
BY 2479 C1
за(III), синтезируемым в перерабатываемом растворе, с последующим разделением фаз после коагуляции
осадка ферроцианида.
Отличительной особенностью настоящего изобретения является осуществление соосаждения радиоцезия
при рН 0,5-1,5 обработкой ЖРО, содержащих восстановитель - тиомочевину в количестве (1-7)⋅10-2 моль/л,
феррицианидом калия К3[Fе(СN)6] в количестве (1-10)⋅10-3 моль/л с последующим нагреванием до 80-90°С в течение 20-40 минут и разделением фаз в слабокислой среде при рН 0,5-1,5. Разделение фаз после коагуляции
осадка проводят, например, декантацией либо фильтрованием (ультрафильтрацией). Поскольку в растворах могут образовываться частицы ферроцианидов различной степени дисперсности, то для отделения от раствора
твердой фазы ферроцианида целесообразно использовать метод ультрафильтрации, позволяющий задерживать
достаточно мелкие частицы. При нагревании в водных растворах в кислой среде тиомочевина гидролизуется,
при этом в растворе образуются H2S, CO2, NH3. Сероводород обладает восстановительными свойствами и способен восстанавливать феррицианид-ионы [Fe(CN)6]3- до ферроцианид-ионов [Fе(CN)6]4-. При этом раствор окрашивается в синий цвет и выпадает осадок, по-видимому, ферроцианида железа(III). Однако, образование
ферроцианида железа (III) происходит, вероятно, не на прямую, а через стадию образования феррицианида железа(II). В пользу такого механизма говорит тот факт, что ввиду более высокой устойчивости комплексов железа(III) по сравнению с комплексами Fe(II), например, с такими лигандами, как цианид-, фторид-, оксалатанионы и др., в растворе концентрация несвязанного в комплексы двухвалентного катиона железа должна быть
более высокой, по сравнению с концентрацией трехвалентных катионов железа Fe3+. А это , по видимому, говорит о более высокой вероятности образования феррицианида железа(II) в растворе. В то же время известно, что
перегруппировка феррицианида железа(II): FeII[FeIII(CN)6] → FeIII[FeII(CN)6] в растворах протекает практически
мгновенно с образованием малорастворимого соединения ферроцианида железа(III). Образующийся осадок ферроцианида железа(III) является селективным сорбентом по отношению к катионам цезия Cs+. Отделением твердой фазы
образовавшегося сорбента от раствора достигается очистка раствора от радионуклидов цезия.
Пример 1. Дезактивирующий раствор содержит: (NH2)2CS - 0,1 %, (NH4)2S04 - 2 %, лимоннокислый аммоний - 5
%, H2C2O4 - 2,5 %, а также радионуклид Cs-137. Концентрацию изотопов Cs-137 определяли с помощью Ge(Li) детектора ДГДК 100В с использованием анализатора импульсов LP-4900 В. Относительная погрешность определения содержания радионуклида Cs-137 в пробах не превышала 25%. В раствор (рН 0,5 - 1,5) добавляли K3[Fe(CN)6].
Нагревали при 80-90 °С в течение 30 минут. После охлаждения раствора до комнатной температуры добавлением
раствора едкого натра доводили до необходимого значения величину рН раствора. Далее оставляли раствор для
отстаивания на 3-7 суток. Для отделения твердой фазы сорбента от раствора использовали метод ультрафильтрации, пропуская 30 мл раствора через полупроницаемую мембрану «Владипор УПМ-П». Определение содержания
радиоцезия проводили путем измерения активности аликвот исходного раствора и фильтрата. Для количественной
оценки выделения из раствора изотопов цезия рассчитывали долю радионуклида, задерживаемого полупроницаемой мембраной по формуле:
К=(Ао - А)/Ао 100%, где Ао, А - активность исходного раствора и фильтрата соответственно.
Полученные экспериментальные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1
В ыделение ра дио н у к л и да Cs 1 3 7 из деза кт ивирующ его ра ст во ра
Концентрация
Ао/А
К
pH
Число отсчетов в фотопике Cs137 в растворах
K3[Fe(CN)6],
ìîëü/ë
исходный Ао
конечный А
1
28100
27400
0
∼1
4
28100
31300
0
∼1
7
28100
28300
0
∼1
9
28100
30500
0
∼1
1
7931
32
250
99,6
1⋅10-3
та же
4
7931
11157
0
∼1
та же
7
7931
11307
0
∼1
та же
9
7931
11342
0
∼1
0,5
40886
2196
19
94,6
3⋅10-3
0,5
3918
61
64
98,4
5⋅10-3
1
5784
27
214
99,5
1⋅10-2
1
46400
2
99,99
2⋅104
-3
1,5
3918
136
29
96,5
5⋅10
1
5784
42
138
99,3
1⋅10-1
2
BY 2479 C1
Из полученных данных следует, что наиболее оптимальная концентрация феррицианида калия и оптимальное значение рН раствора при разделении фаз для максимально возможного выделения радиоцезия из дезактивирующих растворов составляют для К3[Fе(СN)6] 1⋅10-3-1⋅10-2 моль/л, рН 0,5-1,5. При увеличении концентрации К3[Fе(СN)6] более
1⋅10-2 моль/л эффективность извлечения радиоцезия существенно не изменяется, а при уменьшении концентрации
К3[Fе(СN)6] менее 1⋅10-3 моль/л выделения радиоцезия уменьшается, поскольку не образуется осадок ферроцианида
железа(III).
Пример 2. Дезактивирующий раствор содержит: (NH2)2CS - 0,5 %, NH4F -0,5 %, глицерин - 0,5 %, H2C2O4 - 2,5 %,
1-гидроксиэтилидендифосфоновая кислота - 2 %. Исходный дезактивирующий раствор, содержащий радиоцезий, обрабатывали как в примере 1. Определение содержания радионуклида и расчет количественной характеристики выделения радионуклида цезия описаны в примере 1. Полученные данные приведены в
таблице 2.
Таблица 2
В ыделение ра дио н у к л и да Cs 1 3 7 из деза кт ивирующ его ра ст во ра
Концентрация
K3[Fe(CN)6],
ìîëü/ë
1⋅10-3
1⋅10-2
pH
Число отсчетов в фотопике Cs137 в растворах
Ао/А
К
1,3
4
7
9
1
1
исходный Ао
1190
1190
1190
1190
39400
39400
∼1
∼1
∼1
1,2
8⋅102
9⋅103
0
0
0
13,4
99,9
99,9
конечный А
1230
1260
1250
1030
47
4
Выбранные значения рН раствора, количество К3[Fе(СN)6] и время нагревания раствора необходимы для обеспечения эффективного извлечения радиоцезия из растворов при содержании в растворе тиомочевины в количестве
(1-7)⋅10-2 моль/л. Величина рН 0,5-1,5 обеспечивает разложение тиомочевины до простейших веществ (углекислый
газ, аммиак, сероводород) и восстановление феррицианид-ионов [Fe(CN)6]3- до ферроцианид-ионов [Fe(CN)6]4- при
нагревании до 80-90 °С в течение 20-40 минут. При этом создаются благоприятные условия для формирования малорастворимого соединения ферроцианида железа(III) в растворах такого сложного состава.
Использование предлагаемого технического решения позволяет:
снизить концентрацию радиоцезия в дезактивирующих растворах на 2-4 порядка;
повысить экономические показатели процесса выделения радиоцезия за счет эффективного его концентрирования и за счет возможности возврата и повторного использования дезактивирующего раствора;
исключить использование солей металлов для синтеза неорганического сорбента на основе
ферроцианида;
упростить технологию обезвреживания ЖРО;
сократить объемы ЖРО.
Cоставитель А.И. Сорокин
Редактор Т.А. Лущаковская
Корректор Т.Н. Никитина
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
123 Кб
Теги
by2479, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа