Способ получения тонкослойного ферроцианидсодержащего сорбента на основе фильтроперлита

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК бб 489 А 1 19 твенное объединение физической химии АН П.Корчагин, Б.А.ЗайА.Минаев, Т.Н.Артемо др, Применениетонкоских сорбентов в гидродиохимии. Химия и нических сорбентов. ов. Пермь, 1980, с,115 -ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Бетенеков Н.Д. ислойных неорганичеметаллургии и ртехнология неоргаСборник научн. труд120,Изобретение относится к химической технологии, в частности к технологии синтеза неорганических сорбентов, и может быть применено для получения селективного к цезию ферроцианидсодержащего ионообменника, Этот сорбент можно использовать при больших скоростях потока в намывных фильтрах, например, для очистки жидких радиоактивных сред атомной электростанции.Цель изобретения - повышение степени очистки растворов от радионуклидов цезия за счет увеличения прочности закрепления активного слоя на основе.Способ получения тонкослойного ферроцианидсодержащего сорбента на основе фильтроперлита осуществляют следующйм" образом.Подготавливают 0,5-1 М раствор шести- водного нитрата никеля и при перемешивании дозируют в титрованный водный 1)5 В 01,3 20/02, 0 21 Р 9/12(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОСЛОЙНОГО ФЕРРОЦИАНИДСОДЕРжАЩЕГО СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ФИЛЬТРОПЕРЛИТА(57) Использование: для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов церия. Способ получения включает образование слоя оксигидрата никеля на поверхности перлита путем введения в суспензию перлита в растворе аммиаката никеля соли никеля или путем отгонки аммиака из раствора при нагревании с последующей обработкой перлита раствором ферроцианида калия при рН = 4-5,раствор аммика, при этом образуется раствор аммиаката никеля рекомендуемая концентрация аммиаката 0,02 - О,б М по никелю), Минимальное соотношение кон- О, центраций аммиака и никеля, при котором ( не происходит неконтролируемого выпадения из раствора основных солей никеля в О объеме. составляет от 40:1 при концентрации никеля 0,02 М до 7:1 при концентрации никеля 0,6 М.Фильтроперлит помещают в емкость и заливают раствором аммиаката никеля, при этом массовое соотношение фильтроперлита и раствора т:ж = 1:10 - 1:50. Затем процесс могут вести двояко: либо при перемешивании дозируют раствор соли никеля (например, нитрата), либо при перемешивании нагревают раствор до кипения для отгонки аммиака, В ходе процесса определяют содержание никеля в растворе, пересчитывают количество никеля перешедшего в осадок. Процесс прекращают при выпадении из раствора 30 г никеля на 1 кг фильтроперлита.Раствор дренируют, обработанный. фильтроперлит отмывают водой и заливают раствором ферроцианида калия. Затем дозируют серную кйслоту до установления рЙ = 4 - 5 и поддерживают кислотность на этом уровне, Контролируют содержание ф 3 ррбцйайида, калия в растворе и при достйжении стабильной кбнцентрации осадок отделяют и промывают, Фильтрат, содержащий ферроцианид калия, может быть использован повторно после доукрепления, Поскольку на величину коэффициента очистки раствора влияет потеря активного слоя в процессе фильтрации вследствие механического разрушения активного слоя сорбента и уноса незакрепленного мелкодисперсного осадка, то при одинаковом исходном содержании активного компонента и в аналогичных условиях фильтрации о сорбционных свойствах сорбентов, полученных по предложенному способу и способу-прототипу, можно судить по коэффициентам очистки раствора от цезия.П р и м е р 1. В емкость поместили 12,5 кг (125 л) фильтроперлита и залили 500 л раствора аммиаката никеля с концентрацией по никелю 0,02 М, Затем при перемешивании в течение 1 ч дозировали 0,5 М раствор нитрата никеля со скоростью 0,05 л/мин. Перемешивание прекратили, раствор дренировали, фильтроперлит промыли 3000 л воды, чередуя взмучивание и дрениравание. Затем в емкость ввели при перемешивании 50 л раствора ферроцианида калия концентрацией 40 г/л и дозировали 0,5 М раствор серной кислоты до установления рН = 4, Вели контроль содержания ферроцианида калия в растворе. После окончания процесса фильтроперлит промыли 400 л воды. Получили сорбент с содержанием ферроцианида 40 мг/г.Для исследования полученного сорбента его намыли на фильтропатрон и подавали на него со скоростью 100 см/мин жидкие радиоактивные отходы атомной электростанции с солесодержанием 1 г/л. После пропускания 5500 колоночных объемов воды (690 м.куб,) средний коэффициент очистки от цезия составил 100.П р и м е р 2. На основе шестиводного нитрата никеля приготовили раствор аммиаката, содержащий 0,6 М В и 4,14 М МНз, т,е. отношение мольных концентраций МН 3:К= 7;1, При перемешивании внесли 1 л фильтроперлита в 2 л раствора аммиаката никеля. В полученную пульпу в течение 2 ч5 10 15 20 дозировали 0,4 М раствор нитрата никеля с расходом 1 мл/мин, Осадок отделили и промыли. При ферроцианидной обработке поддерживали рН = 5. Полученный сорбент содержал 53 мг ферроцианида на 1 г сорбента. 1 мл сорбента поместили в сорбционную колонку и со скоростью 100 мл/ч пропускали раствор с концентрацией цезия - 137 1 мкКи/л. Коэффициент очистки от цезия после пропускания 1 л раствОра Коч = 100,Пр и м е р 3. 100 г перлита залили 2 л раствора аммиаката с концентрацией по никелю 0,05 М. Отношение мольных концентраций аммиака и никеля составило 23:1.Раствор при перемешивании довели до кипечия и контролировали содержание никеля путем анализа отфильтрованных проб раствора, После перехода в осадок 3 г никеля обработку прекратили, раствор декантировали, осадок промыли 2 л воды, добавили1 л раствора ферроцианида калия концент 25 30 35 40 45 50 55 рацией 40 г/л и при перемешивании дозировали 1 н раствор серной кислоты до установления рН = 5. После установления по- стоянкой концентрации ферроцианид-ионов раствор декантировали, осадок промыли 2 л воды, Полученный продукт содержал 42 мг ферроцианида в 1 г сорбента. 1 мл сорбента поместили в сорбционную колонку и со скоростью 100 мл/ч пропускали раствор, содержащий цезийв количестве 0,8 мкКи/л. Коэффициент очистки от цезия после пропускания 1 л раствора Коч = 90.П р и м е р 4. К 3 л воды добавили 0,2 л 15 М раствора аммиака, затем при перемешивании ввели со скоростью 20 - 30 мл/мин 0,2 л 0,5 М раствора шестиводного нитрата никеля и в полученный раствор аммиаката никеля с концентрацией по никелю О,ОЗМ внесли 200 г фильтроперлита. При постоянном перемешивании пульпу нагревали до кипения, контролируя содержание никеля в жидкой фазе, После окончания процесса отгонки аммиака суспензию отфильтровали, фил ьтроперлит отмыли 4 л воды, добавили 2 л раствора, содержащего 60 г/л трехводного ферроцианида и подкисленного до рН = =4. Пульпу выдерживали при постоянном перемешивании в течение 4 ч, Осадок отделили и промыли 6 л воды, Получили сорбент с содержанием ферроцианида 40 мг/г,Через намытый на фильтропатрон модифицированный фильтроперлит подавали жидкие радиоактивные отходы с солесодержанием 1 г/л со скоростью 100 см/мин. После пропускания 5500 коланочных объемов раствора средний коэффициент очистки его от цезия составил 100,П р и м е р 5, Приготовили сорбент по способу-прототипу и получили образец, со1766489 Составитель Ю. КорчагинРедактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор С. Юско Заказ 3499 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 держащий 33 мг ферроцианид-иона на 1 г сорбента. Образец прошел испытания по очистке воды согласно примеру 4, Коэффициент очистки воды от цезия на сорбенте, полученном по способу-прототипу, составил 50.При сравнении сорбционных свойств двух вышеупомянутых образцов сорбента в статических условиях оказалось, что коэффициенты распределения цезия из раствора с концентрацией нитрата натрия 1 г/л, содержащего 10 мкКи/л цезия, для сорбентов, приготовленных по предлагаемому способу и способу-прототипу, равны соответственно 9 ОЕ 5 мл/г и 15 Е 4 мл/г.Анализ представленных данных показывает, что коэффициенты очистки раствора от цезия в динамических условиях на сорбенте, полученном по предложенному способу, значительно выше, чем на сорбенте, полученном по способу-прототипу. Кроме того, предложенный способ обеспечивает и повышение сорбционных свойств сорбента в статических условиях,Были определены удельные объемные сопротивления фильтрующего слоя чистого фильтроперлита и ферроцианидного сор бента на основе фильтроперлита, полученного по предложенному способу, которые составили соответственно 1 68 Е 12 м и 169 Е 12 м . Из этих данных следует, что при нанесении на фильтроперлит ферроцианида никеля по предложенному способу ресурс механической фильтрации практически не изменяется.Предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет получить сорбент улучшенных сорбционных свойств за счет увеличения способности удержания активного слоя на основе, что обеспечивает отсутствие уноса в очищенную воду частиц сорбента при больших скоростях потока и,5 10 20 25 30 35 40 следовательно, повышение степени очистки воды в динамических условиях, Это позволяет значительно расширить область применения сорбента и, в частности, использовать его в намывных механических фильтрах для очистки жидких радиоактивных сред АЭС, При этом улучшается радиационная обстановка на станции и условия труда за счет снижения дозовых нагрузок обслуживающего персонала. Кроме того, использование этого сорбента на АЭС приведет к уменьшению количества радиоактивных отходов, подлежащих переработке и хранению, за счет исключения применения при синтезе сорбента реагентов, которые в процессе эксплуатации могли бы попасть в воды АЭС, направляемые на повторное использование, состав которых регламентируется и в случае несоответствии нормам эти воды подвергаются дополнительной обработке.Формула изобретения Способ получения тонкослойного ферроцианидсодержащего сорбента на основе фильтроперлита для очистки растворов от радионуклидов цезия, включающий смешение фильтроперлита с раствором соли никегя с последующим осаждением на поверхности фильтроперлита слоя оксигидратных соединений никеля и обработку образовавшегося слоя раствором ферроцианида калия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени очистки растворов от радионуклидов цезия за счет увеличения прочности закрепления активного слоя, в качестве раствора соли никеля используют раствор аммиаката никеля, а осаждение слоя оксигидратных соединений никеля проводят путем введения в раствор аммиаката никеля соли никеля или путем отгонки аммиака из раствора при нагревании.