Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕЗИЯ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕЗИЯ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕЗИЯ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: для извлечения ионов цезия из растворов от переработки облученного ядерного топлива. Сущность способа: извлечение цезия из азотнокислых растворов проводят на ферроцианидном сорбенте на основе ферроцианида калия-меди (11), при этом в исходный раствор перед сорбцией дополнительно вводят 0,01 0,1 моль/л растворимой соли гидразина. После сорбции сорбент промывают раствором 0,1 3,0 моль/л азотной кислоты и десорбируют цезий раствором 6 10 моль/л азотной кислоты. Регенерацию сорбента осуществляют раствором состава, моль/л: нитрит натрия или калия 0,06-0,5, растворимая соль калия 0,1 1,0 моль/л при рН 5 9. Способ позволяет извлекать до 99% из азотнокислого раствора и получать соли цезия с чистотой 95 97% с выходом 90 - 93% 5 з. п. ф-лы.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2049545
Класс(ы) патента: B01J39/02, C01D17/00
Номер заявки: 93039091/26
Дата подачи заявки: 06.08.1993
Дата публикации: 10.12.1995
Заявитель(и): Производственное объединение "Маяк"
Автор(ы): Милютин В.В.; Гелис В.М.; Калинин Н.Ф.; Дзекун Е.Г.; Малых Ю.А.; Яковлев Н.Г.; Иванов А.И.
Патентообладатель(и): Производственное объединение "Маяк"
Описание изобретения: Изобретение относится к химической технологии, конкретно, к сорбционным способам извлечения ионов металлов, и может быть использовано для извлечения цезия из азотнокислых растворов от переработки облученного ядерного топлива.
Известен способ извлечения цезия из азотнокислых растворов сорбентом на основе фосформолибдена аммония [1[. К недостаткам способа относятся сложность десорбции цезия из состава сорбента и трудность его получения в гранулированном виде.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту является способ получения солей цезия, включающий сорбцию цезия из раствора сорбентом на основе ферроцианида никеля, промывку сорбента растворами солей натрия и аммония, десорбцию цезия раствором гипохлорита кальция и регенерацию сорбента раствором, содержащим сульфит натрия и хлорид калия [2] прототип. Выделение солей цезия из десорбата осуществляется путем его упарки. К недостаткам данного метода относятся невысокая сорбционная емкость сорбента в азотнокислых растворах, большие потери цезия при промывке сорбента растворами солей натрия и аммония, а также загрязнение целевого десорбата посторонними катионами кальция, что исключает возможность получения чистых солей цезия без проведения дополнительного аффинажа.
Задачей изобретения является увеличение емкости сорбента, а также повышение чистоты и выхода солей цезия.
Поставленная задача решается предлагаемым способом получения солей цезия, который включает сорбцию цезия сорбентом на основе ферроцианида калия-меди (11) из азотнокислого раствора, дополнительно содержащего 0,01-0,1 моль/л растворимой соли гидразина, промывку сорбента и десорбцию цезия растворами азотной кислоты. При этом для сорбции цезия используют сорбент состава K0,20-1,00Cu1,90-1,50Fe(CN)6<˙>(3-6)SiO2˙(4- 8)H2O, промывку сорбента проводят раствором HNO3 с концентрацией 0,1-3,0 моль/л, десорбцию цезия раствором азотной кислоты с концентрацией 6-10 моль/л, а регенерацию сорбента раствором состава: нитрит натрия или калия 0,05-0,5 моль/л; растворимая соль калия 0,1-1,0 моль/л при pH=5-9.
Экспериментально установлено, что введение на стадии сорбции в азотнокислый раствор растворимый соли гидразина (нитрата, хлорида, ацетата и др.) позволяет значительно увеличить емкость ферроцианидных сорбентов по цезию, за счет уменьшения окислительного действия азотной кислоты. Введение других восстановителей (гидрохинона, мочевины, аскорбиновой кислоты и др.) не приводит к аналогичному результату.
В качестве сорбентов для извлечения цезия из азотнокислых растворов могут быть использованы только ферроцианиды калия-меди (11), обладающие не только высокой емкостью, но и способность к полной десорбции цезия из состава твердой фазы, что позволяет использовать их в режиме многократно повторяющихся циклов сорбция десорбция регенерация. Ферроцианиды других переходных металлов (никеля, цинка, железа (III) и др.) после контакта с азотнокислыми растворами постепенно теряют способность к полной десорбции цезия, что ограничивает возможность их использования в многоцикличном режиме. В качестве сорбента наиболее целесообразно использовать сорбент состава K0,20-1,00Cu1,90-1,50Fe(CN)6<˙>(3-6)SiO(4-8)H2O, обладающий оптимальным комплексом сорбционных, кинетических и эксплуатационных характеристик.
Промывку сорбента наиболее целесообразно проводить раствором азотной кислоты с концентрацией 0,1-3 моль/л, десорбцию цезия раствором азотной кислоты с концентрацией 6-10 моль/л, а регенерацию сорбента раствором состава: нитрит натрия или калия 0,05-0,5 моль/л, растворимая соль калия 0,1-1,0 моль/л при pH=5-9.
Было обнаружено, что при промывке сорбента после сорбции цезия раствором HNO3 с концентрацией 0,1-3,0 моль/л происходит быстрое и практически полное вымывание примесей из состава сорбента. Использование для промывки сорбента растворов других минеральных и органических кислот (соляной, серной, фосфоновой, уксусной и др.) не приводит к аналогичному результату. Использование 6-10 моль/л растворов азотной кислоты приводит к быстрому и полному элюированию цезия без загрязнения десорбата посторонними катионами. Использование других окислителей растворов гипохлоритов, бихроматов или перманганатов щелочных металлов, перекиси водорода и др. приводит либо к загрязнению десорбата, либо к неполному элюированию цезия. Использование для регенерации раствора, содержащего 0,05-0,5 моль/л нитрита натрия или калия и 0,1-1,0 моль/л растворимой соли калия при pH=5-9 позволяет осуществлять быструю и полную регенерацию сорбента при минимальном расходе реагентов.
Указанные концентрационные пределы являются оптимальными с точки зрения расхода реагентов, времени и полноты протекания процессов.
Таким образом, совокупность существенных признаков является новой и неочевидной для специалиста, что свидетельствует о соответствии предложенного решения требования "изобретательский уровень".
П р и м е р 1 (прототип). 10 см3 ферроцианидного сорбента состава K1,0Rb0,4N1,3Fe(CN)6 ˙ 3,6SiO2 загружают в сорбционную колонку с диаметром 6 мм и пропускают через него раствор состава, г/л: NaNo3 210; CsNO3 2,6; HNO3 30; Fe(NO3)3 5,0; N1(NO3)2 2,0; Cr(NO3)3 1,0 до полного насыщения сорбента по ионам цезия. Полная обменная емкость (ПОЕ) сорбента по цезию составила 12 мг/см3.
После этого сорбент промывают 50 см3 раствора 100 г/л NaCl, затем 50 см3 раствора 100 г/л NH4Сl и элюируют цезий 250 см3 0,06 н раствором гипохлорита кальция. Далее сорбент промывают водой и регенерируют его 50 см3 раствора состава: Na2SO3 20 г/л; KCl 18 г/л; pH=8,2. В цезиевый элюат добавляют 0,75 г щавелевой кислоты для осаждения ионов кальция, раствор отделяют от осадка и упаривают до сухих солей. Полученную соль прокаливают на воздухе до постоянного веса и взвешивают. Всего было получено 62 мг соли, содержащей 85 мас. хлорида цезия. Прямой выход цезия составил 35% от количества цезия сорбированного на сорбенте.
П р и м е р 2. 10 см3 сорбента состава K0,2Cu1,9Fe(CN)6˙3SiO2 ˙4H2O сорбент ФС-2, ТУ 6-09-40-569-84) насыщают цезием из раствора как в примере 1, дополнительно содержащего хлорид гидразина в количестве 0,01 моль/л. ПОЕ сорбента по цезию 100 мг/см3. Далее сорбент промывают 50 см3 0,1 моль/л раствором азотной кислоты и десорбируют цезий 50 см3 10 моль/л раствором HNO3. Сорбент регенерируют раствором состава, моль/л: нитрит натрия 0,05; нитрат калия 0,1; pH= 9,0. Цезиевый десорбат упаривают до сухих солей, полученную соль взвешивают и анализируют. Прямой выход соли цезия составил 90% чистота 97 мас.
П р и м е р 3. 10 см3 сорбента состава K1,0Cu1,5Fe(CN)6˙6SiO2˙8H2O (сорбент ФС-10, ТУ 6-09-40-212-84) насыщают цезием из раствора как в примере 1, дополнительно содержащего ацетат гидразина в количестве 0,1 моль/л. ПОЕ сорбента 120 мг/см3. Далее сорбент промывают 50 см3 3,0 моль/л раствора HNO3 и десорбируют цезий 50 см3 6 моль/л раствора HNO3. Сорбент промывают водой и регенерируют раствором состава, моль/л: нитрит калия 0,5; ацетат калия 1,0; pH= 5,0. После упарки десорбата по- лученную соль взвешивают и анализируют. Прямой выход соли цезия составил 93% чистота 95 мас.
Представленные выше данные показывают, что проведение процесса в заявленном режиме позволяет увеличить емкость сорбента, а также чистоту и выход солей цезия.
Технико-экономические преимущества заявляемого способа, по сравнению с прототипом, состоят в увеличении емкости сорбента в 8-10 раз, в повышении чистоты солей цезия на 10-15% при одновременном увеличении выхода готового продукта на 55-60%
Формула изобретения: 1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕЗИЯ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ, включающий сорбцию цезия на ферроцианидном сорбенте, промывку сорбента, десорбцию цезия, выделение соли цезия из десорбата и регенерацию сорбента раствором, содержащим восстановитель и растворимую соль калия, отличающийся тем, что сорбцию цезия ведут из азотнокислого раствора, дополнительно содержащего растворимую соль гидразина, в качестве ферроцианидного сорбента используют сорбент на основе ферроцианида калия-меди (II), а промывку сорбента и десорбцию цезия проводят растворами азотной кислоты.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбцию цезия ведут из азотнокислого раствора, содержащего 0,01 0,1 моль/л растворимой соли гидразина.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве сорбента на основе ферроцианида калия-меди (II) используют сорбент состава K0,20-1,00Cu1,90-1,50Fe(CN)6<·>(3-6)SiO2·(4-8)H2O
4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что промывку сорбента проводят раствором азотной кислоты с концентрацией 0,1 3,0 моль/л.
5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что десорбцию цезия проводят раствором азотной кислоты с концентрацией 6 10 моль/л.
6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что регенерацию сорбента проводят раствором состава: нитрит натрия или калия 0,05 0,5 моль/л, растворимая соль калия 0,1 1,0 моль/л при рН 5 9.