Способ получения неорганического сорбента для извлечения урана из растворов

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО СОРБЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ РАСТВОРОВ, включаюпщй электролиз смеси водных растворов четыреххлористого титана и соли четырехвалентного циркония до атомного отношения С1: Me 0,1-0,45, нагревание образовавшегося смешанного золя металлов до достижения, вязкости 3-70 сСт, его последующее капельное диспергйролание в смесь водного раствора аммиака и водонерастворимой органической жи/т;кости , промывку и сувшу при noBbmiBHной температуре готового продукта в виде сферических гранул, о т л и ч а ю п( и и с я тем, что, с целью стабилизации сорбционных характеристик сорбента по урану в многотщкличном сорбционном процессе, его извлечения в режиме кипящего слоя, .электролиз ведут в присутствии хлоридов олова и/или железа. 2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что хлориды олова и/или железа вводят в количестве 5-30 мас.% по отношешпо к суммарному содержанию 1щркония и титана. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3386820/26

-(22) 18. 12.81 (46) 15,05.92. Ьюл. Р 18 (72) Л.И.Шарыгин, В,Ф. Гончар, Т.Г. Малых, В.И. Власов, В.М. Комар евский, N.П.Новиков и Ь,Ф.Мясоедов (53) 661.183.12(088.8) (56) Японский патент В 49-648, кл. 10 С 22 1974. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО СОРБЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ

УРАНА ИЗ РАСТВОРОВ, включающий электролиз смеси водных растворов четыреххлористого титана и соли четырехвалентного циркония до атомного отношения Cl:Me = 0,1-0,45, нагревание образовавшегося смешанного золя металлов до достижения. вязкости 3-70 сСт, Изобретение относится к способу получения сорбционных материалов,.

:предназначенных для извлечения микрокомпонентов из природных вод, и может быть использовано в химической технологии, в частности в технологии получения урана из морской воды, Для извлечения урана из морской воды известны различные сорбенты, наиболее перспективными из которых,являются неорганические сорбенты,на основе соединений титана. Например,, известен сорбент для извлечения урана, состоящий из 9-11 мас.X гидратированной двуокиси титана и активированного угля (остальное). Известный сорбент готовят нанесением на активированный уголь слоя двуокиси титана.

Я3. 1110004 А1 (51)5 В 01 1 20/06, С 01 С 43/00 его последующее капельное диспергиро- .вание в смесь водного раствора аммиака и водонерастворимой органической жидкости, промывку и сушку при повышенной температуре готового продукта в виде сферических гранул, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью стабилизации сорбционных характеристик сорбента по урану в многоцикличном сорбционном процессе, его извлечения в режиме кипящего слоя, .электролиз ведут в присутствии хлоридов олова и/или железа.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что хпориды олова и/ипи железа вводят в количестве

5-30 мас.7 по отношению к суммарному содержанию циркония и титана.

Степень сорбции урана этим сорбентом пшай равна 1,6 мг урана на 1 г сорбента, еЪ

Однако указанный сорбент обладает ! малой механической прочностью, не позволяющей проводить процесс сорбции С на больших скоростях потока морской С) воды или в режиме псевдоожнженного слоя с подачей воды в колонну снизу ф1ь вверх, что препятствует его использованию в многоцикличных сорбционных процессах.

Дпя увеличения механической и. физико-химической устойчивости сорбентов их получают в виде сферических гранул.

Наиболее близким по технической

1 сущности и достигаемому результату к описываемому является способ полу3

111 чения неорганического сорбента для извлечения урана из растворов, включающий электролиз смеси водных растворов четыреххлористого титана и соли четырехвалентного циркония до достижения атомного соотношения Сl:Me =

= 0,1-0,45, нагревание образовавше1 гося смешанного золя циркония и титана до достижения вязкости 3-70 сСт,. его последующее капельное диспергирование в смесь водного раствора аммиака и водонерастворимой органической жидкости, промывку и сушку при повышенной температуре готового продукта.

По данному способу сорбент получают электролизом водного раствора четыреххлористого титана- с концентрацией по ТхО 1.моль/л. в присутствии циркония, добавленного в виде ZrOCl>X

Х8Н О. Полученный таким образом анионодефицитный золь нагревают и капельно диспергируют в смесь водного раствора аммиака и несмешивающегося с ним органического растворителя. Дан-ный сорбент Обладает значительной механической прочностью и хорошими сорбционными характеристиками. Гранулы сорбента имеют форму, близкую к сферической. Механическая прочность таких гранул составляет 400-700 кг/см насыпная плотность 1,05 г/см, предельная емкость по урану составляет, мг/г: при сорбцни из морской воды 2ВОУ при сорбции из сложных солевых систем 150, Процент извлечения урана из морской воды. составляет 50% при высоте слоя сорбента 40 см и скорости фильтрации

3,5 м/ч.

Указаннаые выше характеристики сорбента позволяют использовать его как в статическом, так и.динамическом режимах, и в режиме псевдокипящего слоя. Однако насыпной вес сорбента недостаточно велик, в связи с чем затруднено использование его при больших скоростях фильтрования в режиме псевдокипящего слоя. Недостаточная HecbIlIHBR масса сорбента приводит к потерям сорбента в процессе фильтрования морской воды при больших линейных скоростях потока.

1(роме того, при многоцикличном использовании данный сорбент на 20-30 теряет свои первоначальные сорбцион0004 .ные характеристики по отношению к урану.

Целью изобретения является получение неорганического сорбента, обладающего стабильными характеристиками по отношению к урану в многоцикличном сорбционном процессе в режиме кипящего слоя.

10 Поставленная цель достигается описываемым способом получения неорганического сорбента для извлечения урана из растворов, включающем электролиз смеси водных растворов четыреххлористого титана и соли четырехвалентного циркония в присутствии хлоридов олова и/или железа в количестве 5-30 мас.% по отношению к суммарному содержанию циркония и титана до атомного соотношения Cl:Me = О, 1-0,45, нагревание образовавшегося смешанного золя металлов — до достижения вязкости

3-70 сСт, его последующее капельное диспергирование в смесь водного растg5 вора аммиака и водонерасгворимой жидкости, промывку и сушку при повышенной гемпературе готового продукта в виде сферических гранул.

Отличительным признаком способа . является то, что электролиз ведут в присутствии хлоридов олова и/или железа.

Другое отличие способа состоит в том, что хлориды олова и/или железа вводят в количестве 5-30 мас.% по от35 ношению к суммарному содержанию циркония и титана.

Технология получения сорбента по .описываемому способу заключается в том, что 1 моль/л (по Т О ) растворы четыреххлористого титана смешивают с солью циркония, например с его цирконилхлоридрм в соотношении 5099 мас.% TiO остальное двуокись цирконияс (в пересчете на готовый, безводный продукт), затем добавляют хлориды олова и/или железа в вышеприведенном соотношении (5-30 мас.%), проводят электролиз полученной сме50 си до атомного соотношения Сl:Ме .=

= 0 1-0,45. Затеи полученный аниондефицитный золь нагревают при 40-80 С до достижения вязкости 3-70 cCr c последующим капельным диспергировани55 ем полученного при этом аниондефицитного золя в слой водного раствора аммиака и сразу же в слой водонерастворимой органической жидкости типа ч

1110004

;веретенного или трансформаторного масла.

Затем полученный сферический гид рогепь отмывают от масла и сушат при повышенной температуре (120-150 С) с получением готового продукта в виде .сферических гранул, Электропитическое получение смешанного золя гидратированной двуокиси 1р титана с гидратированными окислами циркония, железа и/или олова позволяет получить равномерное распределение компонентов во всем объеме гранул, образующихся в процессе капельного диспергирования. Это приводит к получению сорбента, обладающего повышенной насыпной массой и равномерным химическим составом. Механическая прочность сорбента составляет при этом 300-, 33

600 кг/см ° Основные сорбционные характеристики по отнбшению к урану практически не изменяются по сравнению с известным сорбентом; а их стабильность в многоцикпичном сорбционном р процессе возрастает на 20-30%.

Пример 1. Проводят электроI пиз водного раствора четыреххлористого титана. с концентрацией по

ТхО 1 моль/JI в присутствии четырехвапентного циркония (добавленного в виде ZrOCQ 8Н О) в количестве 5 мас,X по отношению к титану. Эпектролиз ведут до достижения атомного соотноше:ния С1:Ие = 0,3 без введения солей

:металлов. Полученный золь нагревают до 70 С для-увеличения его вязкости о . и затем капепьно диспергируют в концентрированный раствор аммиака. Гранулы геля отмывают от электролитов дистиллированной водой и сушат при

150 С Полученный продукт представляет собой сферические гранулы.диа:метром 0 4-1,0 мм с механической прочностью 360 кг/см . Насыпной вес . полученного сорбента составляет

1,05 г/см .

Пример 2, Проводят электро1лиз раствора хлорида титана аналогич:но описанному в примере 1 с добавкаl сл ! ми хлорида циркония и железа (истин- 50 ,ный удельный вес Ге О равен 6,4 г/см ) .

Полученный сорбент имел состав: ZrO@

1,0 мас.7., Fe>0> 30 мас.%, Т О

69 мас.7, Насыпная масса сорбента составила 1,35 г/см . 55

Пример 3. Согласно методике, приведенной в примере 2, бып получен образец состава: Zr0 z 50 мас.X., Fez 0>

5 мас.%, TiO< 45 мас.X. Насыпная масса сорбента составила 1,2 г/см .

Пример 4 . Согласно методике, описанной в примере 2, получают образец состава, мас.7,: ZrOz 25%, FeO

15%, Т О 60%.. Насыпная масса сорбента составила 1,38 г/см .

II р и м е р 5. Проводят получение сорбента по примеру 1 с добавкой хпоридов циркония и олова (истинный удельный вес SnO< равен 8 г/cM ) °

Полученный сорбент имел состав, мас,%:

ZrOz 57, SnOz 157., Т10 80%, Насыпная масса сорбента составила

1,4 г/см .

В табл. 1 и 2 приведены зависимости насыпного веса полученных по примерам 2 и 5 образцов от содержания в них железа ипи олова.

Пример 6 ° Проводят сравнительные испытания стабильности сорбционных характеристик сорбента, полученного ио примеру 5 .(с содержанием двуокиси опона 30 мас.%) и сорбентапрототипа, который является в настоящее время наииучшим в СССР по своим сорбционным свойствам, т.е. базовым объектом. Испытания проводят на модельном урановом растворе, имеющем рН 9,15 и содержащем 2 г/и урана в виде карбонатных комплексов. Регене рацию ведут раствором 1 моль/и азот:ной кислоты. Было установлено, что ,в 100 циклах сорбции-десорбции . ем-! кость сорбента полученного по описыУ ваемому способу., по урану и его физико-химические характеристики .практически не изменяются IIo сравнению с ухудшением на 20-30% анаиогичных показателей для сорбента прототипа.

Результаты укрупненных испытаний описываемого сорбента в реальных условиях (с использованием воды Каспийского моря) показаии, что при времени прокачивания воды со скоростью до 100 м/ч, что соответствует режиму кипящего слоя, обменная сорбционная емкость данного ионита в течение

70 сут сохраняется на уровне 300мкг/г, что соответствует ее значению для исходного образца.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа обуспов.! пена тем что он позволяет при сохраЭ ненни стабильными первоначаиьных сорб)ционных характеристик à 5 раз .повы1110004

Таблица 1

1 ° 35 1,15

1,38

1,12

Таблица 2

15 25 30

1,15 1,25 1,42 1,3 1 1,40

Составитель»

Техрел м.Моргентал Корректор С. Иекмар

Редактор N.Êóðàñîâà

Заказ 2437 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 сить производительность процесса в режиме кипящего слоя за счет. резкого.

Содержание Fe O, мас.Х

Насыпная плотность, г/см

Содержание БпОд, мас,Х

Насыпной вес, г/см увеличения скорости пропускания раствора.