RU2676624C1 - Способ иммобилизации тория(iv) из водных растворов сорбентом на основе гидроортофосфата церия(iv) - Google Patents
Способ иммобилизации тория(iv) из водных растворов сорбентом на основе гидроортофосфата церия(iv) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2676624C1 RU2676624C1 RU2018117159A RU2018117159A RU2676624C1 RU 2676624 C1 RU2676624 C1 RU 2676624C1 RU 2018117159 A RU2018117159 A RU 2018117159A RU 2018117159 A RU2018117159 A RU 2018117159A RU 2676624 C1 RU2676624 C1 RU 2676624C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thorium
- cerium
- immobilization
- solution
- sorption
- Prior art date
Links
- YMURPAJPLBCAQW-UHFFFAOYSA-N thorium(4+) Chemical compound [Th+4] YMURPAJPLBCAQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 title claims abstract description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 3
- ZGQSYCPWITUWAB-UHFFFAOYSA-N dipotassium cerium(4+) Chemical compound [K+].[K+].[Ce+4] ZGQSYCPWITUWAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title abstract 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title abstract 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- ITZXULOAYIAYNU-UHFFFAOYSA-N cerium(4+) Chemical compound [Ce+4] ITZXULOAYIAYNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 14
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 7
- -1 thorium ions Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 16
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 13
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 13
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 12
- IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);lanthanum(3+);neodymium(3+);oxygen(2-);phosphate Chemical compound [O-2].[La+3].[Ce+3].[Nd+3].[O-]P([O-])([O-])=O IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 9
- 229910052590 monazite Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000010857 liquid radioactive waste Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- LUHOXAXJVGSGOO-UHFFFAOYSA-B cerium(4+);tetraphosphate Chemical compound [Ce+4].[Ce+4].[Ce+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LUHOXAXJVGSGOO-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001427 strontium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 1
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710156645 Peptide deformylase 2 Proteins 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003904 radioactive pollution Methods 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 description 1
- IPIGTJPBWJEROO-UHFFFAOYSA-B thorium(4+);tetraphosphate Chemical class [Th+4].[Th+4].[Th+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O IPIGTJPBWJEROO-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 1
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 1
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F15/00—Compounds of thorium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
- B01J20/048—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium containing phosphorus, e.g. phosphates, apatites, hydroxyapatites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Geology (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам сорбции Th(IV) из водных растворов. Иммобилизацию тория(IV) осуществляют на сорбенте на основе гидроортофосфата церия(IV). Церийсодержащий фосфорнокислый раствор с концентрацией церия(IV) 0,01÷0,8 М смешивают с водным раствором, содержащим ионы тория, выдерживают образующуюся суспензию гидроортофосфата церия(IV) с адсорбированным торием при перемешивании, отделяют сформировавшийся осадок от жидкости и подвергают его отжигу при 1000÷1200°С. Способ обеспечивает эффективную сорбцию тория(IV) из водных радиоактивных растворов. 2 ил., 1 табл., 8 пр.
Description
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способам иммобилизации радиоактивных отходов из водных растворов, а именно Th(IV).
Начиная с 70-х годов XX века одними из наиболее значимых экологических проблем являются обращение с радиоактивными отходами и защита окружающей среды от радиоактивного загрязнения, в том числе очистка ранее загрязненных территорий. Радиоактивные отходы, образующиеся в процессе переработки отработавшего ядерного топлива, представляют собой растворы или шламы, содержащие продукты деления, в частности, радионуклиды Cs, Sr, Zr, Тс, Mo, Ru, I, редкоземельных элементов, а также остаточные количества актинидов [1].
Торий в природе не образует залежей собственных руд и почти всегда содержится в минералах редкоземельных элементов. При их технологической переработке образуется значительное количество жидких радиоактивных отходов, содержащих, в том числе, и радиоактивный торий, а также продукты его распада. В частности, торий является побочным продуктом переработки лопаритового концентрата, который представляет собой комплексное сырье, содержащее оксиды большого количества химических элементов, в первую очередь, тантала и ниобия [патент RU 2168556].
В патенте RU 2334802 предложен способ извлечения тория из отходов процесса переработки лопаритовых концентратов - отработанного расплава солевого оросительного фильтра (СОФ) процесса хлорирования лопаритовых концентратов. Способ включает приготовление суспензии путем слива отработанного расплава СОФ в воду, введение высокомолекулярного флокулянта, выдержку, фильтрование, отделение осадка, получение хлоридного раствора, обработку стальным скрапом и металлическим магнием.
В патенте RU 2207393 предложен способ извлечения и концентрирования тория из технологических растворов, включающий сорбцию тория при рН 2,8-3,5 и температуре 60-95°С на пористом сульфакатионите с последующей промывкой катионита и десорбцией тория карбонатсодержащим раствором.
В патенте RU 2112068 для осуществления способа сорбционного извлечения тория из грунта, природных и технологических вод использовали пористый композиционный материал, включающий вермикулит, активированный уголь, глауконит, декстрин и порошок перлитовый фильтровальный при равном соотношении компонентов.
В патенте FR 2652193 для иммобилизации тория было предложено плавить сухой радиоактивный остаток в присутствии флюсующего материала при температурах 1200-1800°С до образования стекла, которое затем можно хранить в специальных контейнерах.
Недостатком предложенных способов извлечения тория из жидких технологических отходов является многостадийность процесса, а также то, что получаемый радиоактивный продукт требует особых условий хранения, например, в хранилище спецотходов.
В качестве перспективных материалов для иммобилизации тория(IV) из жидких радиоактивных отходов можно считать гидроортофосфаты церия(IV), интерес к которым обусловлен их катионобменными и сорбционными свойствами [2-8]. В работах [9, 10] авторы синтезировали композиты фосфата церия(IV) и полиакриламида/полиакрилнитрила для извлечения изотопов 60Со, 134Cs, 152+154Eu из жидких радиоактивных отходов. Был подтвержден эндотермический характер сорбционного процесса для всех трех ионов металлов и установлено, что хемосорбция является преобладающим сорбционным механизмом. Полученные авторами данные позволили сделать вывод о том, что композит фосфата церия(IV) и полиакриламида/полиакрилнитрила является хорошим ионообменным материалом для извлечения и разделения радионуклидов 60Со, 134Cs, 152+154Eu.
Аргументом в пользу использования гидроортофосфатов церия(IV) для извлечения тория из жидких технологических отходов является тот факт, что церий(IV) и торий(IV) могут образовывать изоструктурные фосфаты [11-14], вследствие близости их ионных радиусов (97 пм и 106 пм соответственно, координационное число=8 [15]). В связи с этим, извлечение тория гидроортофосфатами церия(IV) из растворов может происходить не только по сорбционному механизму, но и вследствие соосаждения.
Кроме того, преимуществом извлечения тория(IV) гидроортофосфатами церия(IV) служит то, что гидроортофосфаты церия(IV) при термической обработке формируют монацит CePO4 [16-18] - перспективную матрицу для захоронения радиоактивных отходов, поскольку известно, что натуральный природный монацит может содержать в себе достаточно большое количество радиоактивных элементов. Так, в монацитовых рудах может находиться до 29 мас. % ThO2 (а некоторые образцы содержат около 50 мас. % ThO2) [19-21].
Наиболее близкое техническое решение предложенного изобретения изложено в патенте US 5573673. Для иммобилизации ионов стронция из водных растворов помещали адсорбент, представляющий собой фосфат церия(IV) состава Се(HPO4)х*yH2O, где x=1,8÷2,1 и y=1÷4, в водный раствор, содержащий ионы стронция, и подвергали смесь гидротермальной обработке при температурах 100-300°С по меньшей мере в течение 1 ч. Затем адсорбент отделяли от водного раствора. Дополнительно уточнено, что полученный осадок может быть высушен и затем подвергнут термической обработке при температурах до 500°С в течение не менее получаса.
Недостатком прототипа является использование низких температур термической обработки, в результате чего формирование монацита происходит не в полном объеме, поэтому получаемый продукт нельзя использовать в качестве инертной матрицы для захоронения.
Еще одним недостатком является необходимость предварительного трудоемкого синтеза сорбента - фосфата церия(IV), также описанного в формуле изобретения патента US 5573673.
Изобретение направлено на изыскание способа иммобилизации тория(IV) из водных радиоактивных растворов, что необходимо для защиты окружающей среды от радиоактивного загрязнения.
Технический результат достигается тем, что предложен способ иммобилизации тория(IV) из водных растворов сорбентом на основе гидроортофосфата церия(IV), заключающийся в том, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор с концентрацией церия(IV) 0,01÷0,8 М смешивают с водным раствором, содержащим ионы тория, выдерживают образующуюся суспензию гидроортофосфата церия(IV) с адсорбированным торием, при перемешивании в течение 1÷24 ч, отделяют сформировавшийся осадок от жидкости и подвергают его отжигу при температурах 1000 1200°С в течение 1 4 ч.
Синтез церийсодержащего фосфорнокислого раствора проводят по методике, описанной в [16]. Диапазон концентраций церийсодержащего фосфорнокислого раствора выбран из тех соображений, что использование концентрации менее 0,01 М неэффективно ввиду сложности отделения осадка от жидкости и низкой степени извлечения тория(IV) из раствора, а использование концентрации более 0,8 М невозможно, потому что данная концентрация является максимально возможной концентрацией церийсодержащих фосфорнокислых растворов.
Образующуюся суспензию выдерживают минимум в течение часа, поскольку при меньшем времени сорбция протекает не в полном объеме. Использование времени выдержки более 24 ч нецелесообразно, потому что не происходит дополнительной иммобилизации тория(IV).
Термическую обработку проводят при температурах 1000÷1200°С, поскольку при более низких температурах формирование монацита происходит не в полной мере, а использование более высоких температур нецелесообразно, поскольку не влияет на технический результат.
Термическую обработку проводят в течение 1÷4 ч, поскольку при меньшей продолжительности обработки формирование монацита происходит не в полной мере, а использование более длительной продолжительности обработки нецелесообразно, поскольку не влияет на технический результат.
Сущность изобретения заключается в том, что при смешивании церийсодержащего фосфорнокислого раствора с водным раствором, содержащим торий(IV), формируется гелеобразный осадок с высокой удельной площадью поверхности, на поверхности которого происходит сорбция радиоактивного нуклида. Кроме того, формирующийся осадок содержит на поверхности гидроортофосфатные группы, обладающие высоким химическим сродством к ионам тория, в результате чего иммобилизация ионов тория из раствора дополнительно происходит за счет образования на поверхности осадка малорастворимых фосфатных соединений тория(IV). Таким образом, сорбент на основе гидроортофосфата церия(IV) образуется непосредственно в водных средах, содержащих радиоактивные отходы, и иммобилизует ионы тория за счет как физической сорбции, так и хемосорбции. Последующая термическая обработка сорбента приводит к формированию устойчивого монацита, содержащего извлеченный из раствора торий(IV) и являющегося эффективной матрицей для захоронения радиоактивных нуклидов.
Сорбционные эксперименты по извлечению 232,234Th(IV) проводили с использованием следующего оборудования: осадок отделяли центрифугированием при 14000 g (Eppendorf centrifuge 5418), оставшуюся радиоактивность в жидкости определяли методом жидкостно-сцинтиляционной спектрометрии (TriCarb 2700TR, Packard Instruments; Quantulus 1220, Packard Instruments). Активность тория(IV) определяли по активности короткоживущей метки 234Th, предварительно выделенной из раствора U методом ионного обмена (хроматографическая колонка, заполненная DOWEX 1×8 (Serpa)). Сорбционные эксперименты проводили в пластиковых флаконах, на стенках которых сорбция пренебрежимо мала в условиях эксперимента. Измерение рН проводили комбинированным стеклянным электродом InLab Expert Pro (Mettler Toledo) с использованием иономера ЭКСПЕРТ-001.
Изобретение проиллюстрировано следующими фигурами.
Фиг. 1. Дифрактограмма продукта, полученного отжигом осадка, сформированного в результате взаимодействия церийсодержащего раствора с водным раствором, содержащим 10"4 М тория(IV), при температуре 1200°С в течение 4 ч.
Фиг. 2. Степень извлечения Th(IV) из модельных растворов реальных радиоактивных отходов при их смешивании с церийсодержащим фосфорнокислым раствором. Для сравнения приведена степень извлечения Th(IV) из модельных растворов реальных радиоактивных отходов глиной месторождения 10 Хутор (Хакассия, Россия). Концентрация твердой фазы в этих экспериментах составила 1 г/л.
Ниже приведены примеры иллюстрирующие, но не ограничивающие предложенный способ.
Пример. 1.
1 мл церийсодержащего фосфорнокислого раствора с концентрацией 0,1 М смешивали с 20 мл водного раствора, содержащего 10-4 М тория(IV), выдерживали полученную суспензию в течение 1 ч, отделяли сформировавшийся осадок и подвергали его отжигу при температуре 1200°С в течение 4 ч. Согласно сорбционным экспериментам степень извлечения тория составила 62%. По данным рентгенофазового анализа в результате отжига полученный продукт представляет собой монацит (PDF-2, №32-199), что показано на Фиг. 1. Наличие тория в образце подтверждали с помощью локального ренгтеноспектрального анализа, среднее мольное соотношение Th:Ce составило около 1:110, что коррелирует с количеством извлеченного тория(IV).
Пример. 2.
По примеру 1, отличающийся тем, что суспензию выдерживали в течение 24 ч. Согласно сорбционным экспериментам степень извлечения тория(IV) составила 64%.
Пример. 3.
По примеру 1, отличающийся тем, что отжиг проводили при температуре 1000°С в течение 1 ч. Полученный продукт представляет собой монацит.
Пример. 4.
По примеру 1, отличающийся тем, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор смешивали с модельным раствором реального радиоактивного отхода состава 1, представленного в Таблице 1 «Условные обозначения и описание состава модельных радиоактивных отходов», содержащим 10-9 М тория(IV). Степень извлечения тория(IV) представлена на Фиг. 2.
Пример. 5.
По примеру 1, отличающийся тем, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор смешивали с модельным раствором реального радиоактивного отхода состава 2, представленного в Таблице 1, содержащим 10-9 М тория(IV). Степень извлечения тория(IV) представлена на Фиг. 2.
Пример. 6.
По примеру 1, отличающийся тем, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор смешивали с модельным раствором реального радиоактивного отхода состава 3, представленного в Таблице 1, содержащим 10-9 М тория(IV). Степень извлечения тория(IV) представлена на Фиг. 2.
Пример. 7.
По примеру 1, отличающийся тем, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор смешивали с модельным раствором реального радиоактивного отхода состава 4, представленного в Таблице 1, содержащим 10-9 М тория(IV). Степень извлечения тория(IV) представлена на Фиг. 2.
Пример. 8.
По примеру 1, отличающийся тем, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор смешивали с модельным раствором реального радиоактивного отхода состава 5, представленного в Таблице 1, содержащим 10-9 М тория(IV). Степень извлечения тория(IV) представлена на Фиг. 2.
Предложенный способ позволяет проводить иммобилизацию тория(IV) из водных радиоактивных растворов, что помогает частично решить экологическую проблему, связанную с радиоактивным загрязнением окружающей среды.
Литература
1. B.F. Myasoedov and S.N. Kalmykov. // Mendeleev Commun., 2015, V. 25, P. 319-328.
2. E. Larsen, W. A. Cilley. // J. Inorg. Nucl. Chem., 1968, V. 30, P. 287-293.
3. S. Shakshooki, F. El-Akari, S. El-Fituri, S. El-Fituri. // Advanced Materials Research, 2014, V. 856, P. 3-8.
4. A. Somya, M. Rafiquee, K. Varshney. // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects., 2009, V. 336, P. 143-146.
5. K. El-Azony, M. Aydia, A. El-Mohty. // J. Radioanal Nucl Chem., 2011, V. 289, P. 382-385.
6. Inamuddin, T. Rangreez, A. Khan. // Polymer Composites, 2017, V. 3, P. 1005-1013.
7. H. Hayashi, T. Ebina, T. Nasage, Y. Onodera & T. Iwasaki. // Solvent Extr. IonExch., 1999, V. 17, P. 191-207.
8. H. Hayashi, T. Iwasaki, T. Nagase, Y. Onodera, and K. Torii. // Solvent Extr. IonExch., 1995, V. 13, P. 1145-1158.
9. S. Metwally, B. El-Gammal, H. Aly, S. Abo-El-Enein. // Separation Science and Technology, 2011, V. 46, P. 1808-1809.
10. B. El-Gammal, S. Metwally, H. Aly, S. Abo-El-Enein. // Desalination and Water Treatment, 2012, V. 46, P. 124-138.
11. M. Nazaraly, G. Wallez, C. Chaneac, E. Tronc, F. Ribot, M. Quarton, J.-P. Jolivet. // Angew. Chem. Int. Ed., 2005, V. 44, P. 5691-5694.
12. N. Dacheux, N. Clavier, G. Wallez, V. Brandel, J. Emery, M. Quarton, M. Genet. // Materials Research Bulletin, 2005, V. 40, P. 2225-2242.
13. M.A. Salvado, P. Pertierra, C. Trobajo, and J.R. Garcia. // J. Am. Chem. Soc, 2007, V. 129, №36, P. 10970-10971.
14. M.A. Salvado, P. Pertierra, A.I. Bortun, C. Trobajo, and J.R. Garcia. // Inorganic Chemistry, 2008, V. 47, №16, P. 7207-7210.
15. R.D. Shannon and C.T. Prewitt. // Acta Cryst, 1969, B 25, P. 925-946.
16. Т.О. Shekunova, A.E. Baranchikov, O.S. Ivanova, L.S. Skogareva, N.P. Simonenko, Yu.A. Karavanova, V.A. Lebedev, L.P. Borilo, V.K. Ivanov. // J. Non-Cryst. Solids, V. 2016, №447, P. 183-189.
17. L.S. Skogareva, Т.О. Shekunova, A.E. Baranchikov, A.D. Yapryntsev, AA. Sadovnikov, M.A. Ryumin, N.A. Minaeva, V.K. Ivanov. // Russ. J. Inorg. Chem., 2016, V. 61, №10, P. 1219-1224.
18. T. Masui, H. Hirai, N. Imanaka, and G. Adachi. // Phys. stat. sol. (a), 2003, V. 198, №2, P. 364-368.
19. N. Dacheux, N. Clavier, and R. Podor. // American Mineralogist, 2013, V. 98, P. 833-847.
20. Lumpkin, G.R. and Geisler-Wierwille T. // Comprehensive Nuclear Materials, 2012, V. 5, P. 563-600.
21. L.S. Skogareva, S.Yu. Kottsov, Т.О. Shekunova, A.E. Baranchikov, O.S. Ivanova, A.D. Yapryntsev, V.K. Ivanov. // Russ. J. Inorg. Chem., 2017, V. 62, №9, P. 1141-1146.
Claims (1)
- Способ иммобилизации тория(IV) из водных растворов сорбентом на основе гидроортофосфата церия(IV), заключающийся в том, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор с концентрацией церия(IV) 0,01÷0,8 М смешивают с водным раствором, содержащим ионы тория, выдерживают образующуюся суспензию гидроортофосфата церия(IV) с адсорбированным торием при перемешивании в течение 1÷24 ч, отделяют сформировавшийся осадок от жидкости и подвергают его отжигу при температурах 1000÷1200°С в течение 1÷4 ч.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117159A RU2676624C1 (ru) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Способ иммобилизации тория(iv) из водных растворов сорбентом на основе гидроортофосфата церия(iv) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117159A RU2676624C1 (ru) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Способ иммобилизации тория(iv) из водных растворов сорбентом на основе гидроортофосфата церия(iv) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2676624C1 true RU2676624C1 (ru) | 2019-01-09 |
Family
ID=64958686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018117159A RU2676624C1 (ru) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Способ иммобилизации тория(iv) из водных растворов сорбентом на основе гидроортофосфата церия(iv) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2676624C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5573673A (en) * | 1994-05-06 | 1996-11-12 | Agency Of Industrial Science And Technology | Hydrous composite cerium-phosphorus oxide for immobilization of strontium ions in solution |
| RU2166216C2 (ru) * | 1999-06-09 | 2001-04-27 | Южно-Российский государственный технический университет | Способ сорбционного извлечения тория из грунта, природных и технологических вод |
| RU2212068C2 (ru) * | 2001-10-22 | 2003-09-10 | Южно-Российский государственный технический университет | Способ сорбционного извлечения тория из грунта, природных и технологических вод |
| RU2465207C1 (ru) * | 2011-07-11 | 2012-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты |
| US20150251927A1 (en) * | 2014-03-07 | 2015-09-10 | Molycorp Minerals, Llc | Cerium (IV) Oxide with Exceptional Arsenic Removal Properties |
| US20160075567A1 (en) * | 2013-05-02 | 2016-03-17 | William Marsh Rice University | Manufacture of oxidatively modified carbon (omc) and its use for capture of radionuclides and metals from water |
| US20170151548A1 (en) * | 2011-02-25 | 2017-06-01 | Zonko, Llc | Sorption And Separation of Various Materials By Graphene Oxides |
-
2018
- 2018-05-08 RU RU2018117159A patent/RU2676624C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5573673A (en) * | 1994-05-06 | 1996-11-12 | Agency Of Industrial Science And Technology | Hydrous composite cerium-phosphorus oxide for immobilization of strontium ions in solution |
| RU2166216C2 (ru) * | 1999-06-09 | 2001-04-27 | Южно-Российский государственный технический университет | Способ сорбционного извлечения тория из грунта, природных и технологических вод |
| RU2212068C2 (ru) * | 2001-10-22 | 2003-09-10 | Южно-Российский государственный технический университет | Способ сорбционного извлечения тория из грунта, природных и технологических вод |
| US20170151548A1 (en) * | 2011-02-25 | 2017-06-01 | Zonko, Llc | Sorption And Separation of Various Materials By Graphene Oxides |
| RU2465207C1 (ru) * | 2011-07-11 | 2012-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты |
| US20160075567A1 (en) * | 2013-05-02 | 2016-03-17 | William Marsh Rice University | Manufacture of oxidatively modified carbon (omc) and its use for capture of radionuclides and metals from water |
| US20150251927A1 (en) * | 2014-03-07 | 2015-09-10 | Molycorp Minerals, Llc | Cerium (IV) Oxide with Exceptional Arsenic Removal Properties |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| US 20170151548 A1 ( 01.06.2017. * |
| Муратов О.Н. и др. Методы переработки жидких радиоактивных отходов (обзор), Экология промышленного производства, номер 3, 2012, с. 30-43. * |
| Плотников В.И. и др. Сорбция тория гидроксидами металлов, Радиохимия, 2004, 5, с.446. Муратов О.Н. и др. Методы переработки жидких радиоактивных отходов (обзор), Экология промышленного производства, номер 3, 2012, с. 30-43. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Oyewo et al. | Application of banana peels nanosorbent for the removal of radioactive minerals from real mine water | |
| US5745861A (en) | Method for treating mixed radioactive waste | |
| JP5734807B2 (ja) | 放射性セシウム及び放射性ストロンチウム含有物質の処理方法 | |
| Thomson et al. | Removal of metals and radionuclides using apatite and other natural sorbents | |
| JP2002506979A (ja) | 放射性核種用の吸着剤 | |
| US3764553A (en) | Removal of radioisotopes from waste solutions | |
| JP2017511467A (ja) | 液体放射性廃棄物の処理及びその再利用の方法 | |
| US4156646A (en) | Removal of plutonium and americium from alkaline waste solutions | |
| US9659678B2 (en) | Method for removing cesium ions from water | |
| WO2016126640A1 (en) | Purification of coal and fly ash by ionic liquids | |
| RU2676624C1 (ru) | Способ иммобилизации тория(iv) из водных растворов сорбентом на основе гидроортофосфата церия(iv) | |
| CN104379510A (zh) | 用于从废水去除放射性污染的方法 | |
| Tkac et al. | Optimization of the processing of Mo disks | |
| JP2015004655A (ja) | 排水から分離した放射性セシウムを高度に濃縮する方法 | |
| Avramenko et al. | Application of sorption-reagent materials in the technology of liquid radioactive waste treatment | |
| CA1171839A (en) | Process for the preparation of adsorbent materials | |
| Monteagudo et al. | Elimination of inorganic mercury from waste waters using crandallite‐type compounds | |
| US9301542B1 (en) | Recyclable high capacity selective sorbant for heavy metals, radionuclides, and actinides | |
| Hernandez-Avila et al. | Use of Porous no Metallic Minerals to Remove Heavy Metals, Precious Metals and Rare Earths, by Cationic Exchange | |
| Mishra et al. | Uranium processing | |
| Olofsson et al. | Formation and properties of americium colloids in aqueous systems | |
| Fouad et al. | Uranium uptake from acidic solutions using synthetic titanium and magnesium based adsorbents | |
| RU2550343C1 (ru) | Способ извлечения радионуклидов и микроэлементов | |
| KR20150086665A (ko) | 고정화된 견운모를 이용한 세슘 제거방법 | |
| JPS62176913A (ja) | ナトリウム塩含有処理液からのセシウムの分離、回収方法 |