Способ очистки сточных вод от урана

 

Сущность изобретения: для извлечения урана используют керосиновый раствор бис-2-окси-5-амилбензиламина при концентрации реагента 0,04 - 0,05 М, рН 5,0 - 8,5 и объемном соотношении водной и органической фаз, равном (3 - 5) : 2. Достигается 100%-ная очистка растворов. 1 табл.

Изобретение относится к экстракционным способам очистки от урана сточных вод.

Известен способ извлечения урана из водных растворов экстракцией смесью раствора 1-фенил-3-метил-4-(2-хлорбензил)-пиразолона-5 и ди-(2-этилгексил)фосфорной кислоты в хлороформе. Процесс ведут из сернокислых растворов при рН 1,63. Для извлечения [U⁶⁺ 1,138˙10^-4 М требуется использование многократного избытка органических реагентов.

Недостатки этого способа возможность осуществлять экстракцию лишь из сернокислых растворов, удорожание процесса из-за применения двух экстрагентов, сложность регенерации последних [1] Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ экстракционного извлечения урана с помощью N,N-диалкиламидов. Экстракцию ведут из азотнокислых растворов, причем максимальное извлечение происходит из растворов 3-4 М HNO₃. Концентраця экстрагента в алифатическом углеводороде (например додекане) составляет 1 М, что обеспечивает извлечение урана с коэффициентом распределения 8-9.

Недостатки способа неполная очистка водного раствора от урана (в оптимальных условиях экстракции остаточное содержание урана в водной фазе составляет 3,78˙10^-2 г/л), использование концентрированного раствора экстрагента (1 М), т.е. большой расход реагента, а также проведение процесса экстракции из сильнокислых растворов. Последнее обстоятельство ведет к тому, что применение данного способа при очистке от урана сточных вод, имеющих, как правило, близкие к нейтральным значениям рН (6-8), требует дополнительной корректировки (подкисления) среды азотной кислотой [2] Цель изобретения повышение эффективности очистки сточных вод от урана, упрощение процесса и уменьшение расхода экстрагента.

Поставленная цель достигается использованием в качестве экстракционного реагента бис-(2-окси-5-амилбензил)амина формулы H₁₁CHOC₅H₁₁ при концентрации его в керосине 0,04-0,05 М; рН 5,0-8,5 и соотношении объемов водной V_в и органической V_о фаз V_o: V_в 2:(3-5), что обеспечивает эффективное извлечение урана из водных растворов любого состава. Указанный органический реагент синтезирован по реакции Манниха и предложен в качестве экстрагента бора [3] Сопоставительный анализ заявляемого способа с известными показал, что использование бис-(2-окси-5-амилбензил)амина для извлечения урана из нейтральных растворов неизвестно, что отвечает критерию "новизна". Анализ известных способов извлечения урана показал, что применение экстракции органическими реагентами для извлечения урана известно, однако использование бис-(2-окси-5-амилбензил)амина при его концентрации в керосине 0,04-0,05 М, рН 5,0-8,5 и V_o:V_в 2:(3-5) в литературе не описано, что позволяет сделать вывод о "существенных отличиях".

Сущность заявляемого способа заключается в следующем. Урансодержащий водный раствор контактируют путем перемешивания в течение 10 мин с 0,04-0,05 М раствором бис-(2-окси-5-амилбензил)амина в керосине при рН 5,0-8,5 и V_o:V_в 2: (3-5). После расслаивания фаз, на что требуется 2-3 мин, их отделяют и анализируют на содержание урана.

Для регенерации экстрагента (для повторного использования) достаточна обработка урансодержащего экстрагента растворами NaOH, Na₂CO₃ или (NH₄)₂CO₃. В результате экстрагированный уран полностью удаляется из экстрагента.

П р и м е р 1. К 100 мл урансодержащего водного раствора с концентрацией урана 6,5˙10^-4 г/л добавляют 66,7 мл 0,04 М керосинового раствора бис-(2-окси-5-амилбензил)амина и перемешивают при рН 5,0 в течение 10 мин. Анализ фаз после их расслаивания и отделения показал, что весь уран переходит в органическую фазу, в которой концентрация металла составила 9,75˙10^-4 г/л, т.е. степень извлечения равна 100% П р и м е р ы 2-5 проводятся аналогично примеру 1 и сведены в таблицу.

Из представленных в таблице данных следует, что оптимальным пределом концентрации экстрагента является 0,04-0,5 М.

Заявляемая концентрация (0,035 М) не обеспечивает полноту извлечения урана, а при более концентрированных растворах 0,06 М), хотя степень экстракции и максимальна, но органическая фаза становится более вязкой, что затрудняет расслаивание фаз. Оптимальным пределом значений рН среды является рН 5,0-8,5, ниже и выше которого степень экстракции уменьшается.

Оптимальным соотношением объемов фаз является интервал V_o:V_в 2:(3-5). При увеличении объема водной фазы понижается степень извлечения урана. При увеличении объема органической фазы возрастает расход экстрагента.

Способ, описанный в прототипе, не позволяет полностью извлечь небольшие количества урана (10^-2-10^-4 г/л), присутствующие в сточных водах.

Таким образом, использование предложенного экстракционного реагента в оптимальных условиях позволяет полностью извлечь уран из нейтральных сточных вод независимо от их состава без дополнительных операций по корректировке рН (в отличие от прототипа), что упрощает и удешевляет процесс, причем при значительном сокращении расхода реагента (0,04-0,05 М против 1 М в прототипе).

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ УРАНА экстракцией органическим реагентом в растворителе, отличающийся тем, что в качестве органического реагента используют 0,04 - 0,05 М раствор бис-(2-окси-5-амилбензил)амина в керосине, а процесс осуществляют при соотношении органической и водной фаз 2 : (3 - 5).

РИСУНКИ

Рисунок 1