Способ разделения ионов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Сора Советских Социалистических Респтбчик(22) Заявле 3.11.72 (21) 184363 51) М. Кл 23) Приорите 31) Р 2154655 2) 03.11,7 33) ФРГ сударственный комитет Совета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий бликовано 15.01,7 53) УДК 621.039.3(088.8) ллетень ч" а опубликования описания 18.02.77 2) Авторы изобретени Иностранцы Абдель-Латиф Била(71) Заяви Иностранная фира нститут фюр КернфоХан-Мейтнер унг, Берлин ГмбХ СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИ О впя проведения известного способа для деления урана, трансурановых элементо элементов, являющихся продуктами расш ния ядерных горючих, неизвестны.5 Для разделения смесей, содержащих трансурановые элементы, являющиеся пр тами распада ядерного горючего, по пр гаемому способу в разделяемую смесь эл ментов вводят азотную и уксусную кисло0 в качестве комплексообразующего соедп вводят уксусную кислоту илп ес смесь с ной кислотой. разв и еплеса укты и ения азотВ разделяемую 5 можно вводить кислоту, а затем нптрующее веще кислоту или фор центрацип азотно О почтительно 0,05 уксусной кислоть 1,5 - 2,5 н.ь элементов рированную ную и после например му гид до остато оты 0,01 - 2,0 при концсмесонцен уксус тво,альдей кис сначала азотную того деавьпную ной кони., преднтрацип тительно 0,20,1 -Изобретение относится к технологии процесразделения урана, трансурановых элементов и элементов, появляющихся в облученных ядерных топливах, в особенности для переработки использованных, облученных ядерных топлив.Известен способ разделения ионов путем обработки раствора, содержащего ионы различных элементов, в электрическом поле с одновременным введением в поток обрабатываемого раствора противотоком или под углом к последнему дополнительного потока раствора, содержащего комплексообразующее соединение для разделяемых ионов. Дополнительный поток компенсирует среднюю скорость ионов, перемещающихся в электрическом поле и подлежащих разделению, В соответствии с своей подвижностью разделяемые ионы перемещаются вверх и вниз по потоку обрабатываемого раствора и таким образом разделяются 1.Известный способ может быть применен в препаратпвной и аналитической химии. Услоп 11543333В обрабатываемый поток, содержащий смесьразделяемых элементов можно вводить несколько дополнительных потоков, разделенных ионопроницаемыми диафрагмами и процесс можно повторять многократно.При восстановлении азотной кислоты до газообразной двуокиси азота муравьиной кислотой цлц формальдегцдом в растворе восстанавливаются и осаждаются также некоторыеэлементы; Рс 1 (в виде металла), Ад (в идеметалла и частично в виде АоВг), М (в видеМО), Те (в виде ТеО), Яе (в виде металла)и часть Мо (в виде МоОЗ). Оставшийся в растворе Мо находится в виде полимолибдата иудаляется как таковой с анионной фракциейпри электролизе.После удаления выпавших из раствора твердых веществ, раствор содержит еще Рц в виде нейтрального комплекса, Б, Гр, Ат, Си,КЬ, Сз, Яг, Ва, Хг, Кц, К 1, Сс 1, 1 п, 1.а, Се, Рг,Мс(, Рп, Ягп, Ец, 60 и Т 5 в виде простых иликомплексных ионов (катионов), а также нитрат-ионов и незначительные количества полимолибдата, а также ТсО - ,-ионов.На чертеже приведено схематическое изображение разделительной колонны,Разделительная колонна 1 состоит из открытой сверху, разделенной на камеры диафрагмами 2, ванны, в которой на определенномрасстоянии от катода 3 расположена диафрагма 4, которая позволяет ионам перемещатьсяв электрическом поле между катодом 3 и анодом 5, но предотвращает перемещение потоков, По трубке б подается противопоток жидкости, например чистая или содержащая азотную кислоту уксусная кислота; по трубке 7 -содержащий азотную кислоту раствор уксусной кислоты; по трубке 8 - подлежащая разделению смесь элементов. По трубкам 9 и 10стекают жидкостные потоки. Теплота потокаотводится с помощью охлаждающих элементов, которые находятся в отдельных камерах.Норма подачи потока по трубке б выбираетсятак, чтобы раствор постоянно имел кислую реакцию и чтобы мигрируощие между диафрагмой 2 и трубкой б катионы не достигали катода.Нормы расхода потоков, подаваемых потрубкам б, 7 и 8, устанавливаются такими,чтобы в ванне было постоянное стационарноесостояние, обеспечивающее непрерывное получение выделяемых компонентов смеси в трубках 9 и 10.При использовании нескольких разделительных колонн из разделительной колонны 1 вытекает плутоний с анионами по трубке 10(фракция 1); из вытекающего раствора плутоний осаждается как гидроокись плутония(растворимость Рц(ОН) 4=10 - ") или какоксалат. Осаждение гидроокиси может осуществляться образующимися на катоде ионами ОН, благодаря чему получается очень чистый осадок. По другому варианту можно абсорбировать ТсОи полимолибдат на аноните, причем плутоний вытекает очень чи 5 10 15 20 э 30 35 Если разделяют смеси, содержащие более двух компонентов, в многоступенчатом процессе, то их повторно разделяют на две фракции, цз которых одна (вцизу потока) содеркпт самые медленные компоненты, а вторая (вверху потока) - все остальные компоненты. Эта вторая фракция получается в несколько ступеней по аналогичному принципу. Каждая отдельная ступень состоит из противоточной разделительной колонны, например такая, как приведенная на чертеже, с диафрагмами или без цпх, связанной с помощью электролптического ключа с дополнительным сосудом, который может быть другой противоточной электролитпческой разделительной колонной, цо к которой це предъявляются никакие определенные требования относительно ее разделяющих характерсттк. В то время как между катодом и анодом протекает электрический ток 1, между анодом и вспомогательным электродом, расположенном в дополнительном сосуде, протекает ток 1+51, Медленные компоненты вытекают из разделительной колонны с противоточной жидкостью, а более быстрые компоненты с помопью переносного тока Л 1 перепускаются через электролитческий ключ в дополнительный сосуд и с определенной скоростью поступают в следующие каскады,4 45 50 55 60 65 стым. Катионц фракия, которая вытекает из разделительной колонны 1 через трубку 10 попадает заем В следуои ю рЗделцтельцю колонну.Рабочие характеристики ыбрацы так, чтобы: е ионов урана ( -е, всех других катионов, где е - местная напряженность поля; Р - средняя скорость потока; / - миграционная способность ионов.Это условие легко соблодать, так как миграционная способность Ь-ионов в рассматриваемой системе примерно до фактора 0,5 меньше, чем таковая более быстрых ближайших ХрО+-ионов. Уран (фракцця 11) вытекает через трубку 10 второй разделительной колонны, а фракция 111, которая содержит остальные катионы, через трубку 9 этой колонны. Эта фракция 111 разделяется либо в периодическом процессе в следующей разделительной колонне (как на приведенном чертеже только без разделительной диафрагмы 4), в которой уксусная кислота идет как противоток от катода к аноду, либо в одноступенчатом непрерывном процессе.При таких условиях и рН цирконий образует в солевой области комплексы, которые перемещаются к анодууносятся вытекающей ждкостыо,Одпоступенчатое непрерывное разделение ионов из смеси, содержащей более 2 компонентов, может оыть осуществлено в нескольких, расположенных рядом друг с другом, разделенных на камеры диафрагмами разделительных ячейках, которые связаны между собой механически ц электролитцческими перепусками,543333 Формула изобретения Составитель ф. Львович Техред Л. Гладкова Корректор Т, Добровольская Редактор Л. Емельянова заказ 129/3 Изд. М 136 Тираж 899 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 1, Способ разделения ионов путем обработки раствора, содержащего ионы различных элементов, в электрическом поле с одновременным введением в поток обрабатываемого раствора противотоком или под углом к последнему дополнительного потока раствора, содержащего комплексообразующее соединение для разделяемых ионов, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью разделения смесей, содержащих трансурановые элементы и элементы, являющиеся продуктами распада ядерного горючего, в разделяемую смесь элементов вводят азотную и уксусную кислоты, и в качестве комплексообразующего соединения используют уксусную кислоту или ее смесь с азотной кислотой.2. Способ по п. 1, отл ич а ющи йс я тем, что в разделяемую смесь вводят концентрированную азотную кислоту, затем добавляют уксусную кислоту, после чего вводят денитрующее вещество, например муравьиную кислоту или формальдегид, до остаточной концентра ции азотной кислоты 0,01 - 2,0 н., предпочтительно 0,05 - 0,2 н., при концентрации уксусной кислоты 0,1 - 4,0 н., предпочтительно 1,5 - 2,5 н. 10 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч и ю щ и й с ятем, что в обрабатываемый поток вводят несколько дополнительных потоков.4. Способ по п, 1, отличающийся тем,что процесс разделения смеси повторяют мно 15 гократно,Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:1. Сйеппе - 1 псгеп 1 ег - Тес 11 п 1 с, 42, 1090 - 20 1094, 1970.