Способ извлечения цезия

350 СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУБЛИН В О 0 13/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕПЬСТВУ К АВТОРСКОМУ С ническои.химииМосковскоеное объединени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ(71) Институт неоргаАН Латвийской ССР инаучно-производствен е(54)(57) 1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕЗИЯиз водных растворов, включающий эксракцию, о т л и ч а ю щ и й с я течто, с целью увеличения степени извлечения и упрощения процесса, экстракцию ведут путем электродиализа в двухкамерном электродиализаторе с жидкой мембраной, содержащей изооктиловый эфир монометилфосфоновой кислоты, 4,й-дитетрабутилбензо- крауни толуол при следующем соотношении компонентов, мас,7Изооктиловый эфир монометилфосфановой кислоты 25 - 754,4-дитетрабутилбензо 24-краун0,01-1,5Толуол Остальное с подачей в анодное пространство водного раствора, цезия, а в катодное - . раствора минеральной кислоты.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве минеральной кислоты, используют соляную, серную и азотную кислоты.Изобретение относится к способам извлечения и концентрирования цезия и может быть использовано при переработке радиоактивных отходов для удаления и концентрирования радио нуклидов цезия при их захоронении.Известен способ извлечения цезия из растворов, согласно которому цезий, содержащий раствор, первоначально нейтрализуют аммиаком до рН 2-310 для почти полного (90%) соосаждения с Ре(ОН) примесей Се, Кц, Те и других металлов. Затем 50-процентным раствором ИаОН, содержащим соду, выделяют основную массу редкоземель 15 ных металлов. В фильтрате, подкисленном и нагретом до 90 С, растворяютоалюмоаммонийные квасцы до достижения их концентрации 240 г/л. После охлаждения раствора до 4-25 С квасцы 2 Оо отделяют и 2-3 раза перекристаллизовывают. Полученные алюмоцезиевые квасцы (извпечение цезия составляет до 90%) растворяют в воде, затем, нагревая его, пропускают насыщенный аммиаком воздух для отделения А(ОН) . Степень извлечения цезия не превышает 90% 11.Известен способ экстракции цезия из водных растворов, согласно кото- ЗО рому цезийсодержащие воды нейтрализуют карбонатом аммония, осадок отфильтровывают, а фильтрат подкисляют соляной кислотой до рН 4-5. После этого раствор отрабатывают нитробен эолом, содержащим 0,2 - 0,5 моль/л йода. Полученный экстракт дистиллируют, а осадок прокаливают при 250- 350 С и получают соль СзЗ. Извлечение цезия составляет 82-90% Ц , 40Недостатки указанного способа - сложность и многостадийность процесса извлечения цезия, строгое соблюдение рН исходных растворов, недостаточная полнота извлечения цезия и 45 недостаточная чистота конечного продукта.Целью изобретения является увеличение степени извлечения и упрощение процесса.50Цель достигается тем, что в способе,извлечения цезия из водных растворов, включающем экстракцию, последнюю ведут путем электродиапиза в двухкамерном электродиализаторе с 55 жидкой мембраной, содержащей изооктиловый эфир монометилфосфоновой кислоты, 4,4-дитетрабутилбензо-крауни толуол при следующем соотношениикомпонентов, мас.%:Изооктиловый эфирмонометилфосфоновой кислоты, 25-754,4-Дитетрабутилбензо-краун0,01-1,5Толуол Остальноес подачей в анодное пространствоводного раствора цезия, а в катодное - раствора минеральной кислоты.В качестве минеральной кислотыиспользуют соляную, серную и азотнуюкислоты.Извлечение цезия из жидких радиоактивных отходов ведут следующимобразом.В анодное пространство помещаютисходный раствор, содержащий цезий,в катодное пространство помещаютраствор реэкстрагента, например,10 -10моль/л раствор серной кислоты, соляной или азотной. Заливаютжидкую мембрану состава, мас.%: Изооктиловый эфир монометилфосфоновойкислоты 25-75%; 4,4-дитетрабутилбензо-краунв толуоле 0,01-1,5.Жидкую мембрану с двух сторон ограничивают полупроницаемыми перегородками из целлофана, Процесс ведут приплотности тока 0,5-50 МА/см , в ка 2честве катода и анода используютпластины платинированного титана.При наложении на систему постоянного электрического тока катионыцезия путем электромиграции черезполупроницаемую перегородку с последующей жидкостной экстракцией вэлектрическом поле поступают в жидкую мембрану, далее путем диффузии иэлектромиграции катионы цезия поступают к границе жидкая мембрана -раствор реэкстрагента в катоднойкамере, где происходит реэкстракцияцезия в электрическом поле с учетомсостава реэкстрагента,П р и м е р 1. 0,1 л стока с рН 10,содержащего 0,0035 мг цезияиб,7 г посторонних примесей (натрий,магний, железо,ал 1 оминий,хлорид-ионы),помещают в анодную камеру электродиализатора, в катодную камеру помещают 0,05 л 1 О моль/л растворасоляной кислоты, Заливают жидкуюмембрану состава: 75% изооктиловогоэфира монометилфосфоновой кислоты и0,01% 4,4-дитетрабутилбензо-краунв толуоле. После 30 мин процесса3 1005350 4 Таблица 1Качественные и количественные показатели процессаизвлечения цезия (условия из примера 2) Спосо естй: ластьходных Степень извлече а,Свыше 120 Свыше 30 6 4 Прототип Предлага 9 при плотности тока 50 ИА/см в анодной камере остаются следы цезия;извлечение цезия 99,9 Х,П ри и е р 2. 0,1 л раствора .срН 1, содержащего 0,0085 мг цезия5и 1,0 г посторонних примесей (кальций, железо, натрий, уран, нитрат-.-ионы) помещают в анодную камеруэлектродиализатора. В катодную камерупомещают 0,05 л О, моль/л азотнойкислоты. В камеру заливают жидкуюмембрану состава: 253 изооктиловогоэфира монометилфосфоновой кислоты,1,53 4,4-дитетрабутилбензо-краун в толуоле, После 30 мин электроиализа при плотности тока.0,5 ИА/см ванодной камере остаются следы цезия 137; степень извлечения цезия 99,97Для сравнения эффективности пред-лагаемого способа с известным были 20.проведены сравнительные эксперименты,результаты которых приведены в табл,),Таким образом, проведение процесса.извлечения цезия по предлагаемомуспособу протекает в одну стадию.в те чение 30 мин и с извлечением 99,9 Х.Это позволяет не только увеличиватьв 4-5 раз производительность труда,но и достигает необходимого экономического эффекта. ЗООптимальные концентрационныеинтервалы составных частей жидкойФ мембраны были выбраны на основеэкспериментальных данных,.В частности, снижение в жидкой мембране содержания изооктилсвого эфира монометилфосфоновой кислоты ниже 253 и 4,4-дитетрабутилбензо-краунниже0,017 приводит к резкому увеличениюэлектрического сопротивления жидкоймембраны и ее ионной емкости по отно-:шению к цезию, что приводит к невозможности использования оптимальнойплотности тока электродиализа (1030 ИА/см ) и тем самым - к снижениюпроизводительности и эффективностипроцесса извлечения цезия. Верхние пределы компонентов (753и 1,5 Ц обусловлены пределом ихрастворимости в жидкой мембране. Высокий процент извлечения цезия из водных растворов сохраняется только при:использовании в качестве католита растворов минеральных кислот НС 1, ННОЕ, НЗО и других..Это наглядно иллюстрируется экспериментальными. данными табл.2.Извлечение цезия проводилось кз водного модельного раствора, где цезий находился не в виде радионуклеотида.005350а б 1 и и а 2 Е извлечения цезий Сос тав жидкоймембраны, 7 Времн процесс,минНС ХаОН 200,00530 1. МИОМФК Краун 4,э 36, 7 34,5 1,7 41,2 2, МИОМФК 20 21,0 68,5 3,1 63,7 61,3 Краун Толуол Остальное 3. МИОМФК 25 Краун 1,5Толуол Остальное 99,9 99,9 4,5 99,9 3,8 30 МИОМФК - изооктиловый эфир монометилфосфоновой кислоты;Краун - 4,4-дитетрабутилбензо-краун,Редактор Л. Письман Техред М.ГергельКорректор А, Тяско Заказ 2791/2 Тираж 659 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4