Способ получения тонкослойного ферроцианидсодержащего сорбента на основе фильтроперлита

 

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 ферроцианкда калия при рН 4-5.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839137/26 (22) 15.06,90 (46) 07.10.92. Бюл. ЬЬ 37 (71) Научно-и роиз водствен нов объединение

"Энергия" и Институт физической химии АН

СССР (72) С,Б.Хубецов, Ю,П.Корчагин, Б.А.Зайцев, А.И.Гривкова, С.А.Минаев, Т.Н.Артемова и Л.В.Мизина (56) Бетенеков Н.Д. и др. Применениетонкослойных неорганических сорбентов в гидрометаллургии и радиохимии. Химия и . технология неорганических сорбентов.

Сборник научн. трудов. Пермь, 1980, с,115—

120.

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 0,5-1М раствор шестиводного нитрата никеля и при перемешивании дозируют в титрованный водный (s1)s B 01 J 20/02; 6 21 F 9/12 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОСЛОЙНОГО ФЕРРОЦИАНИДСОДЕР)КАЩЕГО

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 pH = 4-5, раствор аммика, при этом образуется раствор аммиаката никеля (рекомендуемая концентрация аммиаката 0,02 — 0,6 M no никелю), Минимальное соотношение концентраций аммиака и никеля, при котором не происходит неконтролируемого выпадения из раствора основных солей никеля в объеме. составляет от 40:1 при концентрации никеля 0,02 М до 7:1 при концентрации никеля 0,6М.

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, пересчитыва1766489 ют количество никеля перешедшего в осадок. Процесс прекращают при выпадении из раствора 30 r 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 ферроцйайида, 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.

Пример 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 50л раствора ферроцианида калия концентрацией 40 г/л и дозировали 0 5 M раствор серной кислоты до установления рН = 4, Вели контроль содержания ферроци-анида 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.

Пример 2. На основе шестиводного нитрата никеля приготовили раствор аммиаката, содержащий 0,6 М Ni и 4,14 М NH3, т,е. отношение мольных концентраций

МНз;К!= 7;1, При перемешивании внесли 1 л фильтроперлита в 2 л раствора аммиаката никеля. В полученную пульпу в течение 2 ч

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 r 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.

Пример 3. 100 г перлита залили 2 л раствора аммиаката с концентрацией по никелю 0,05 M. 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, добавили 1 л раствора ферроцианида калия концент25

55 рацией 40 г/л и при перемешивании дозировали 1н раствор серной кислоты до установления рН = 5. После установления постоянкой 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 цезий-137 в количестве 0,8 мкКи/л. Коэффициент очистки от цезия после пропускания 1 л раствора Коч = 90.

Пример 4. K 3 л воды добавили 0,2 л

15М 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 0,03М внесли 200г 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 кол@ночных объемов раствора средний коэффициент очистки его от цезия составил 100, Пример 5. Приготовили сорбент по способу-прототипу и получили образец, со1766489

Составитель Ю. Корчагин

Редактор C. Кулакова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С. Юско

Заказ 3499 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 держащий 33 мг ферроцианид-иона на 1 r 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-137, для сорбентов, приготовленных по предлагаемому способу и способу-прототипу, равны соответственно 9 ОЕ5 мл/г и 1 5Е4 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 68Е12 м и

1 69Е12 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

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 АЭ С. 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 никеля с последующим осаждением на поверхности фильтроперлита слоя оксигидратных соединений никеля и обработку образовавшегося слоя раствором ферроцианида калия, отличающийся 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.