Способ извлечения цезия и стронция из азотно-кислых растворов

 

Изобретение относится к экстракционным способам извлечения цезия и стронция, может найти применение при переработке радиоактивных отходов и аналитическом определении цезия и стронция, позволяет упростить состав экстракционной смеси, повысить емкость по цезию и уменьшить потери растворителя. Способ извлечения цезия и стронция из азотно-кислых растворов экстракцией сместью 0,1 - 0,33 моль/л хлорированного дикарболлида кобальта и 0,015 - 0,1 моль/л замещенного полиэтиленгликоля в 1,1,2,2,12,12,13,13-октафтор-4,7,10-триоксатридекане по сравнению с прототипом имеет упрощенный состиав экстракционной смеси (три компонента вместо четырех, позволяет в 3 - 5 раз увеличить емкость по цезию и в 2,5 - 3,6 раз снизить потери растворителя. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к экстракционным способам извлечения цезия и стронция и может найти применение при переработке радиоактивных отходов и аналитическом определении церия и стронция. Цель изобретения - упрощение состава экстракционной смеси, повышение емкости по цезию и уменьшение потерь растворителя. П р и м е р 1. Экстракция цезия и стронция. Равные объемы органической и водной фаз встряхивают в течение 3 мин при 20±2^оС, разделяют фазы и определяют концентрации элементов радиометрически с использованием радионуклидов цезия-137 и стронция-85. Концентрация стабильного цезия (или стронция) составляет 10^-3 моль/л. Органическая фаза представляет собой смесь хлорированного дикарболлида кобальта (ХДК), замещенного полиэтиленгликоля (словафол) и 1,1,2,2,12,12,13,13-октафтор-4,7,10-триоксатридекана (Ф-8). По способу-прототипу органическая фаза - смесь ХДК, словафола, ортохлорнитробензола (ОХНБ) и чевтыреххлористого углерода (ЧХУ). Результаты представлены в табл. 1. П р и м е р 2. Реэкстракция цезия и стронция. Органическую фазу, содержащую цезий (стронций) в концентрации 0,001 моль/л, контактируют с равным объемом азотно-кислого раствора, фазы разделяют и определяют концентрации элементов радиометрически. Результаты представлены в табл. 2. По сравнению с прототипом реэкстракция проходит по меньших концентрациях азотной кислоты, что приводит к меньшим потерям растворителя. П р и м е р 3. Определение емкости органической фазы. Органическую фазу контактируют с равным объемом водной фазы, содержащей нитрат цезия (стронция) от 0,01 до 0,5 моль/л. По изотерме экстракции определяют предельную емкость органической фазы. Результаты приведены в табл. 3. Представленные данные показывают, что по сравнению с прототипом предлагаемый способ обеспечивает в 3-5 раз большую емкость по цезию (так как она определяется концентрацией ХДК) и близкую емкость по стронцию (так как она определяется концентрацией ПЭГ). П р и м е р 4. Экстракционную смесь, содержащую 0,33 моль/л ХДК и 0,05 моль/л (3 об. %) словафола-909 в Ф-8, контактируют на 16 ступенях с раствором 2,5 моль/л азотной кислоты, содержащим 0,005 моль/л нитрата цезия и 0,005 моль/л нитрата стронция при соотношении фаз О:В = n = 1:10. Извлечение цезия составляет 99,1% стронция и 99,0%. Экстракт промывают 0,2 моль/л азотной кислотой (n = 10:1) на трех ступенях, стронций реэкстрагируют раствором 2 моль/л азотной кислоты + 100 г/л гидразиннитрата при n = 5:1 на шести ступенях. Содержание стронция в реэкстракте составляет 0,20 моль/л. Цезий из органической фазы реэкстрагируют 6 моль/л азотной кислотой при n = 1:1 на восьми ступенях. Содержание цезия в реэкстракте составляет 0,05 моль/л. Концентрация цезия в реэкстракте в десять раз выше, чем в исходном растворе, стронция в 40 раз. Потери Ф-8 при реэкстракции составляют 0,9 г на 1 л реэкстрагирующего раствора, что в 3,6 раза меньше, чем по способу-прототипу при той же полноте извлечения. П р и м е р 5. Экстракционную смесь, содержащую 0,1 моль/л ХДК и 0,015 моль/л (0,9 об. %) словафола-909 в Ф-8, контактируют с раствором, содержащим 0,2 моль/л азотной кислоты, 0,08 моль/л нитрата цезия и 0,005 моль/л нитрата стронция, при соотношении органической и водной фаз n = 1:1 на пяти ступенях. Извлечение цезия составляет 99,5% , стронция 99,7%. Экстракт промывают раствором 0,2 моль/л азотной кислоты на двух ступенях с n = 1:10, далее стронций реэкстрагируют на пяти ступенях раствором 0,5 моль/л азотной кислоты + 100 г/л гидразиннитрата при соотношении фаз n = 1:8. Содержание стронция в реэкстракте составляет 0,039 моль/л. Затем реэкстрагируют цезий раствором 4 моль/л азотной кислоты при соотношении фаз n = 1:3 на восьми ступенях. Концентрация цезия в реэкстракте составляет 0,22 моль/л, что в 2,7 раза выше, чем в исходном растворе. Потери Ф-8 с реэкстрагирующим раствором составляют 0,7 г/л, что в 3,3 раза меньше, чем по способу-прототипу при одинаковой полноте извлечения на одинаковом числе ступеней. П р и м е р 6. Экстракционную смесь, содержащую 0,33 моль/л ХДК и 0,1 моль/л (6 об. %) словафола-909, контактируют с раствором, содержащим 0,5 моль/л азотной кислоты и 0,03 моль/л нитрата цезия при соотношении объемов органической и водной фаз n = 1:10 на шести ступенях. Извлечение цезия составляет более 99,9%. Цезий из органической фазы реэкстрагируют раствором 6 моль/л азотной кислоты при соотношении n = 1,3:1 на восьми ступенях. Концентрация цезия в полученном реэкстракте составляет 0,4 моль/л, что в 13 раз больше, чем в исходном растворе. П р и м е р 7. Условия те же, что в примере 6, но реэкстракцию цезия проводят раствором, содержащим 3 моль/л азотной кислоты, 50 г/л гидразиннитрата и 50 г/л диметилформамида, при соотношении n = 4:1 на восьми ступенях. Концентрация цезия в реэкстракте составляет 1,2 моль/л, что в 40 раз выше, чем в исходном растворе. Потери Ф-8 с реэкстрагирующим раствором составляют 0,6 г/л, тогда как по способу-прототипу в аналогичных условиях потери достигают 1,5 г/л. Таким образом, примеры показывают, что способ по сравнению с прототипом имеет упрощенный состав экстракционной смеси (три компонента вместо четырех), позволяет в 3-5 раз увеличить емкость по цезию и в 2,5-3,6 раз снизить потери растворителя.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕЗИЯ И СТРОНЦИЯ ИЗ АЗОТНО-КИСЛЫХ РАСТВОРОВ, включающий экстракцию раствором металлдикарболлидного соединения и электрически нейтрального вещества, содержащего активную группу С-О-С в органическом растворителе и реэкстракцию, отличающийся тем, что, с целью упрощения состава экстракционной смеси, повышения емкости по цезию и уменьшения потерь растворителя, в качестве растворителя используют 1,1,2,2,12,12,13,13-октафтор-4,7,10-триоксатридекан. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию проводят экстракционной смесью состава металлдикарболлидное соединение - хлорированный дикарболлид кобальта от 0,1 до 0,33 моль/л, в качестве электрически нейтрального вещества, содержащего активную группу С-О-С, используют замещенный полиэтиленгликоль 0,015 - 0,1 моль/л, остальное до 1 л растворитель - 1,1,2,2,12,12,13,13-октафтор-4,7,10-триоксатридекан.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2