CS139891A3 - Process for separating palladium being present in an aqueous solution - Google Patents

Description

toku.

Způsob separace paladia přítomného

Oblast techniky ve vodném roz-

Vynález se týká použití thioetherových ligandúnecyklického charakteru pro separaci paladia z vodných roz-toků. Vynález se zejména týká thioetherových ligandů schop-ných oddělit selektivně paladium z vodných roztoků získa-ných při zpracování vyhořelých nukleárních paliv.

Dosavadní stav techniky

Již několik let spočívá nejvíce rozšířený způsobzpracování vyhořelých nukleárních paliv v tom, že se totopalivo rozpustí ve vodném roztoku kyseliny dusičné, cožvede k získání vodného roztoku kyseliny dusičné obsahují-címu uran, plutonium a štěpné produkty. Po tomto rozpouště-cím stupni se takto získaný vodný roztok kyseliny dusičnéuvede ve styk s organickým rozpouštědlem za účelem extrakceuranu a plutonia do tohoto organického rozpouštědla a oddě-lení uvedených prvků od podstatného množství štěpných pro-duktů. Uran a plutonium se potom reextrahuje do vodné fáze,načež se uran a plutonium obsažené v této vodné fázi oddě-lí pomocí organického rozpouštědla.

Mezi uvedenými štěpnými produkty přítomnými vrozpouštěcím vodném roztoku kyseliny dusičné se nacházítaké paladium a to v nikoliv zanedbatelné koncentraci.

Je tedy žádoucí toto paladium v tomto stupni izolovat.

Nicméně, aby bylo možné separovat paladium z uve- děného vodného roztoku kyseliny dusičné, je nezbytné mítk dispozici prostředek, který by umožňoval selektivně se-parovat paladium v přítomnosti četných prvků, přičemž urana plutonium se v uvedeném vodném roztoku kyseliny dusičněnachází v mnohem vyšších koncentracích, než činí koncentra-ce paladia v tomto roztoku. Cílem vynálezu tedy je vyvinout způsob separacepaladia přítomného ve vodném roztoku pomocí extrakčníhočinidla, které by bylo selektivní pro paladium, které bybylo stabilní při ozáření a které by umožňovalo kvantita-tivně oddělit paladium z rozpouštěcího roztoku vyhořelýchnukleárních paliv.

Podstata vynálezu Předmětem vynálezu je způsob separace paladia pří-tomného ve vodném roztoku, jehož podstata spočívá v tom, že a/ vodný roztok obsahující paladiumse uvede dostyku s organickým extrakčním činidlem tvoře- .ným thioetherem obecného vzorce I nebo II : CIL· - S - E1 Γ A /1/ I a

CHg - S - R R3 - CH - S - R1 R3 - CH - S - R2 nebo obsahujícím radikál obecného vzorce Ianebo 11a :

CEL - S

I

A

I

CHg - S /Ia/

R3 - CH /Ha/

R3 - ČH 1 2 kde R a R , které mohou být totožné nebo odlišné, znamenají alkylové ra-dikály, R3 znamená alkylový radikál A znamená dvouvalenční radikál zvolený ze skupiny zahrnujícíradikály obecných vorců :-/CH;./,,,-, -/0^/^-/0^/p-, -CH- , K3 ve kterých m je rovno 0 nebo ce-lému číslu 1 až 6, n a p jsourovné celým číslům 1 až 6 a Xznamená atom kyslíku nebo atomsíry, za účelem uvedení do komplexu paladia s uvede-

ným organickým extrakčním činidlem, načež se \ s’ lí> b/ oddělí vodný roztok ochuzený paladien od kom- | plexu paladia vytvořeného ve stupni a/. 1 \ 7'

Alkylové radikály použité v rámci vynálezu pro i 2 :i obecné substituenty R , R a R mohou být lineárními nebo rozvětvenými radikály. Tyto radikály s výhodou obsahují 4 až 18 atomů uhlíku, což uvedenému thioetherovému ligan- du uděluje silnou lipofilitu, která příznivě ovlivňuje l |á selektivní extrakci paladia. | £

Jakožto příklady obzvláště vhodných thioethero-vých ligandů lze uvést následující sloučeniny : 6,9,12-trithiaheptadekan : "

% sloučenina č.1 CHg - S - 05Ήυ 11,14,17-trithiaheptakosan :

CH, sloučenina č.2 ch2 - C10H21 - 5 - ΐ > 6,1O-dithlapentadekan :

Ý \ sloučenina č.3

Thioetherové ligandy podle vynálezu mohou býtpřipraveny klasickými postupy z odpovídajících dithiolátůsodných obecného vzorce :

NaSCHgACH^SNa nebo

Nas-CH-CH-SNa

které se uvedou v reakci s halogenovanými deriváty obeené-1 2 1 2 ho vzorce R X a R X, kde R a R mají výše uvedený význama X znamená atom halogenu. Tato příprava odpovídá následu-jícímu reakčnímu schématu : 1¾ - SNa

Λ + R1X + R2X CHg - SNa

:¾ - sr Λ v + 2 XNa - SR2 ♦

Tato reakce může být provedena ve směsi ethanolua ethanolátu sodného.

Použitým halogenovaným derivátem je s výhodou bro-mid. 1 2

Obvykle R a R znamenají stejný alkylový radikála není nezbytné separovat reakční produkty· Výchozí dithioly jsou komerčně dostupnými produktynebo mohou být připraveny z komerčně dostupných produktůklasickými postupy.

Thioether použitý v rámci vynálezu pro separacipaladia se může nacházet bud v kapalné fázi, která je nemísitelná s vodným roztokem, ve kterém je původně paladiumobsaženo, nebo může být fixován na pevnou fázi.

Proto první provedení způsobu podle vynálezu spo-čívá v tom, že se uvedený thioether rozpustí v organickémrozpouštědle nebo se zředí organickým rozpouštědlem, přičemžse potom vodný roztok obsahující paladium uvede do stykus uvedeným organickým rozpouštědlem obsahujícím uvedenýthioether, načež se vodný roztok ochuzený o paladium oddě-lí od organického rozpouštědla obsahujícího komplex pala-dia.

Použité organické rozpouštědlo nebo ředidlo můžebýt například zvoleno ze skupiny zahrnující chlorovaná roz-pouštědla, jakými jsou například CHCl^, CH2€12, CCl^CH^, l?i l-ý CHClgCHClg, CICHgCHgCl a dichlorbenzen, ether, uhlovodíky,jakými jsou například heptán, dodekan, benzen a alkylben-zeny, a benzonitril.

Koncentrace thioetheru v organickém rozpouštědlese může měnit v širokém rozmezí a závisí zejména na charakteru použitého organického rozpouštědla nebo ředidla.

Ve skutečnosti musí být tato koncentrace takové,aby byl získán homogenní organický roztok, ve kterém by ne-docházelo ke krystalizaci thioetherúnebokomplexůthio-ether-paladium. Obecně se používá koncentrace thioetheruv organickém rozpouštědle 0,5 až 25 % /hmotn./obj./. n’! V případě, že je použitý thioetherovýligand ka-palný a dostatečně lipofilní k tomu, aby byl nerozpustnýve vodné fázi, která původně obsahuje paladium, potom mů-že být tento thioetherový ligand použit bez rozpouštědla. Při tomto prvním provedení způsobu podle vynálezumůže být uvedení ve styk obou kapalných fází a jejich se-parace provedena v klasickém zařízení, například v sou-proudých nebo protiproudných výměnných kolonách, zejménavpulzních kolonách, nebo v melanžérech-dekantéreeh. Obvyk-le se pracuje při okolním tlaku a okolní teplotě.

Obvykle má výchozí vodný roztok koncentraci kyse-liny dusičné v rozmezí od 0,1 do 5 mol/l.

Paladium může být potom reextrahováno do vodnéhoroztoku, například do vody.

Podle druhého provedení způsobu podle vynálezu jethioetherový ligand nesen pevnou fází. V tomto případě sevodný roztok obsahující paladium uvede ve styk s pevnou fá-zí nesoucí uvedený thioetherový ligand, načež se vodný roz-tok ochuzený o paladium oddělí od pevné fáze, která obsahu-je komplex paladia. ίήί ti: fit Rí - 8 í

Pevné fáze, které mohou být pro tento účel použity,jsou například tvořeny organickými nebo minerálními fázemi,na které je naroubována strukturní jednotka : | GHo -S-

I

A

I CHg -S- 1 ;í

I i ji nebo

R3 - GH

GH S:

Jakožto příklady organických fází, které mohoubýt pro daný účel použity, lze zejména uvést polymery sty- í renových derivátů, například polymethylstyren, obsahující na methylových skupinách radikál výše uvedeného obecného vzorce Ia nebo Ha. Tato pevná fáze může být připravena tak, že se polýchlormethylstyren uvede v reakci s thiolem obecného vzorce :

CIL· - S Γ

A

I

CHg - S nebo

R3 - GH - SH

R3 - CH - SH v organickém rozpouštědle a v přítomnosti alkyljodidu. Ten-to postup odpovídá následujícímu reakčnímu schématu :

SH ch2

SH + rozpouštědlo R1ď

ϊ/ι'.Λ.'ίί.'.ϊ - 10 -

Jak již bylo uvedeno, používá se způsob podle vynálezu zejména pro izolaci paladia přítomného ve vodných roz-tocích- kyseliny dusičné, pocházející ze zpracování vyhoře-lých nukleárních paliv; takovými roztoky jsou napříkladvodné roztoky pro rozpouštění vyhořelých nukleárních pali-vových článků. V následující části popisu bude způsob podle vy-nálezu blíže objasněn pomocí konkrétních.příkladů provede-ní způsobu podle vynálezu, které mají pouze ilustrativnícharakter a které vlastní rozsah vynálezu, daný formulacípatentových nároků, nikterak neomezují.

Provedení zobrazená na obrázcích

Na připojených výkresech : - obr.1 znázorňuje UV/viditelná spektra vodných roztoků kyseliny dusičné po extrakci pa-ladia způsobem podle vynálezu, -obr.2 znázorňuje absorpční UV/viditelná spektraroztoků Pd^+a - obr.3 znázorňuje proudový diagram jednoho pro- vedení způsobu podle vynálezu použitéhopro zpracování roztoků pro rozpouštěnívyhořelých nukleárních paliv. Příklady provedení vynálezu

/sloučenina č.1/

Obecný vzorec: /^S - CH2 0¾ CHg CHg CH3 X^s CHg CH2 CHg CH2 CH3

Do tříhrdlé baňky o obsahu 500 ml, vybavené teplo-měrem, chladičem a baňkou s bromem, se pod atmosférou argo-nu zavede 150 ml absolutního ethanolu. V ethanolu se roz-pustí 4>6 g sodíku /0,20 molu/ a rezultující roztok sezahřeje na teplotu 45 °C. Potom se přidá pomalu ethanolo-vý roztok 15,43 g 3-thia-1,5 pentandithiolu /0,10 molu/.

Po 30minutovém míchání se pomalu přidá ethanolový roztok25,58 g 1-chlorpentanu /0,24 molu/ a směs se potom za-hřívá na teplotu zpětného toku po dobu 4 hodin. Reakčnísměs se potom nechá vychladnout na okolní teplotu a zfil-truje. Tímto způsobem se získá 28,8 g surového produktu,který se rozpustí ve 200 ml dichlormethanu, načež se zís-kaný roztok promyje dvakrát 100 ml destilované vody. Roz-tok se vysuší nad síranem hořečnatým a zfiltruje. Po odpa-ření rozpouštědla še zbytek dvakrát rekrystalizuje z etha-nolu a tímto způsobem se získá 18,21 g 6,9,12-trithia-heptadekanu, což odpovídá výtěžku 62 %. Získaný thioethermá následující vlastnosti: - teplota tání: nižší než 50 °C; - 12 - ^Η-Nukleární magneticko-rezonanční spektrum: 200 MHz /CDC13/ (f 2,75 /m, 2,55 /t,,1,60 /q, 1,35 /m,0,90 /t, 8Ha/ 4Hb/ 4Hc/ 4Hd a 4He/6Hf/. Příklad 2 Příprava 11,14»17-trithiaheptakosanu /sloučenina č.2/

Vzorec: CH2 - s - c10h21

Za účelem přípravy sloučeniny Č.2 se postupuje stej-ně jako v příkladu 1 s výjimkou, že se namísto 25,58 g 1-chlorpetanu použije 42,42 g 1-chlorděkanu /0,24 molu/. Tímto způsobem se získá sloučenina č.2 ve výtěžku 96 %. Příklad 3 Příprava 6,10-dithiapentadekanu - 13 - /sloučenina č.3/Vzorec: CH2 - S - C5Hn 0¾ CIL, - S - C5Hn

Za účelem přípravy sloučeniny č.3 se postupuje stej-ně jako v příkladu 1 s výjimkou, že se namísto 15,43 g 3-thia-1,5-pentandithiolu použije 10,8 g /0,10 molu/ 1,3-propandithiolu. Tímto způsobem se získá sloučenina č. 3 ve výtěž-ku 73 Přiklad 4 V tomto příkladu se použije sloučenina č.1 z pří-kladu 1, tj. 6,9,12-trithiaheptadekan, v chloroformovémroztoku obsahujícím 1 % /hmotn./obj./ uvedené sloučeninyč.1. Tento roztok se použije pro extrakci paladia z roz-toku kyseliny dusičné.

Uvede se do styku 1 ml roztoku chloridu paladna-tého /o koncentraci 0,4 g/1; 2,25.10"·^ mol/1/ v 1N kyse-lině dusičné s 1 ml chloroformového roztoku obsahujícího1 % /hmotn./obj./ sloučeniny č.1. Po minutovém mícháníse obě fáze dekantují, přičemž lze pozorovat, že obě fá-ze jsou zbarvené, zatímco na počátku byla zbarveníá pouzevodná fáze obsahující paladnatou sůl. Z toho lze odvodit, že chloroformový roztok slou-čeniny č.1 umožňuje extrahovat paladium přítomné původněve vodném roztoku. - 14 - Příklad 5 V tomto příkladu se použije sloučenina č.2 způso-bem popsaným v příkladu 4 pro extrakci paladia ze stejné-

X ho roztoku kyseliny dusičné pomocí chloroformového rozto-ku obsahujícího 1 % /hmotn./obj./ sloučeniny č.2 z příkladu 2. ;

Rovněž v tomto příkladu se po dekantaci fází zbar-vení rozdělí mezi obě fáze, což ukazuje, že paladium byloorganickou fází extrahováno. Přiklad 6 V tomto příkladu* se použije sloučenina č.3 z pří-kladu 3, přičemž se za účelem extrakce paladia ze stejné-ho vodného roztoku postupuje způsobem popsaným v příkladu 4. Po dekantaci fází bylo zjištěno, že obě fáze jsou zbar-vené, což ukazuje, že paladium bylo extrahováno organickoufází.

Srovnávací příklad 1 V tomto příkladu se použije 6,9-dithiatetradekan,tj. sloučenina vzorce : p-S-CjH,, CH2 - S - CjH, , pro extrakci paladia z vodného roztoku kyseliny dusičné,který byl použit v příkladech 4 až 6. Postupuje se stej-ným způsobem jako v uvedených příkladech, přičemž bylozjištěno, že po dekantaci fází je zbarvena pouze vodnáfáze, což znamená, že paladium nebylo extrahováno použitým tI»7XSÍ5IHŽSSSHttPřaí5;‘ííW V. 1U iVr> v A< *‘.k v/.T^.Li «> - 15 - thioetherem, nebot tento thioether nemá silnou lipofilitu jako thioethery použité v příkladech 4, 5 a 6. Přlklad.v 7 až 12 V těchto příkladech se vyhodnocuje selektivitathioetheru /sloučenina č.1/ použitého v příkladu 4 proextrakci paladia, přičemž se používá stejný postup jakov přikladu 4 a extrahují se jiné zbarvené roztoky solíkovu v kyselině dusičné. Po 5 minutovém míchání a 48 ho-dinovém míchání se stejně jako v příkladu 4 vizuálně vy-hodnocuje stupeň extrakce. Složení výchozích vodných roztoků a získané výsledky jsou uvedeny v následující tabulce 1 .

Tabulka_1_

Příklad Výchozí vodný roztok Extrakce po 5 min po 48 h 4 PdCl2, 0,4 g/1, HNO31N ano ano 7 UO2/NO3/2, 250 g/1, 1N HN03 ne ne 8 HAuCl., 1N HNO-4 3 ne ne 9 FeCl3, 1N HNO3 ne ne 10 cuci2, ihno3 ne ne 11 NíC12, 1 HNOý ne ne 12 RuC13 1 HNO3 ne ne - 16 -

Vzhledem k těmto výsledkům lze konstatovat, žeostatní kovy, zejména uran, nejsou extrahovány uvedenýmthioethere? přičemž uvedený ligand umožňuje extrakci pa-ladia avšak nemá afinitu k solím železa,\mědi, niklu, ru-thenia a zejména uranu. x Příklady 13 až 18 V těchto příkladech se studuje vliv koncentracekyseliny dusičné ve výchozím vodném roztoku na extrakcipaladia.

Ve všech těchto případech se uvede do styku 5 mlvodného roztoku kyseliny dusičné obsahujícího 0,4 g/1/tj. 2,25 ml/1 PdCl^/ s 5 ml roztoku ligandu z příkladu1 /koncentrace ligandu činí 10 g/1/ v chloroformu. Obaroztoky se mísí po dobu 1 minuty, načež se nechají dekan-tovat po dobu 30 minut; potom se stanoví optická hustotaorganické a vodné fáze spektrofotometrií v oblasti UV/vi-ditelná oblast světla.

Spektra v UV/viditelné oblasti světla vodnýchroztoků před extrakcí mají maximum při 420 nm, zatímcojejich maximum po extrakci leží při 370 nm. Toto maximumpři 370 nm může být přičteno přítomnosti paladia uvedené-ho do komplexu výlučně ve formě /Pd /sloučenina Č.1//NO v nebot stejný typ spektra se získá, jestliže se roztok Pdo koncentraci 0,04 g/l v 0,1N kyselině dusičné nasytíkrystalky sloučeniny č.1 použité v tomto příkladu,s V náledující tabulce 2 jsou uvedeny vlnové délkyJtmax odpovídající absorpčnímu maximu vodných roztoků před a po extrakci, jakož i optické hustoty DO odpovídajícímaximální vlnové délce A. před a po extrakci.

- 17 -

Tabulka_2 Příklad 13 14 15 \ 16 17 /HNO3/ v mol/1 0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 JL max /nmpřed extrakcí 420 420 420 420 420 DO max před extrakcí 0,482 0,433 0,450 0,442 0,471 A /nmmax po extrakci 370 370 370 360 350 DO max po extrakci 0,446 0,386 0,285 0,388 0,652

Obrázek 1 znázorňuje spektra UV/viditelné oblastisvětla vodných roztoků po extrakci; křivka vynesená pře-rušovanou čarou se vztahuje k 1N vodnému roztoku předextrakcí.

Posun absorpčního maxima a jeho zvýšení pro kon-centrace kyseliny dusičné vyšší než 0,5N lze vysvětlittím, že rozpustnost thioetherového ligandu a/nebo odpo-vídajícího komplexu ve vodném roztoku se zvětšuje s kyse-lostí tohoto roztoku. Z výsledků získaných v příkladech 13 až 17 lze vy-počítat rozdělovači koeficienty paladia pro málo zvýšenékoncentrace kyseliny dusičné a potom extrakční konstantu.Rozdělovači koeficienty paladia které odpovídají po-měru koncentrace paladia v organické fázi ke končen- - 18 - traci paladia ve vodné fázi /Pd/0 / /Pd/&amp;, jsou uvedenyv následující tabulce 3· Tabulka 3 Příklad 13 14 15 /HNC>3/ /mol/1/ 0,1 0,2 0,5 DO pozorovanáve vodné fázi 0,446 0,386 0,285 DPd 20,83 24,4 32,25

Vzhledem k těmto výsledkům je zřejmé, že rozdělo-vači koeficient je velmi důležitý. Výpočet extrakčních konstant je možné provést zoptických hustot pozorovaných v organické fázi před a poextrakci srovnáním optických hustot získaných pro výcho-zí koncentrace kyseliny dusičné 0,1N a >0,5N. Pro tutoposledně uvedenou koncentraci se předpokládá, že paladiumje zcela extrahováno, což umožňuje stanovit molekulárníextinkční koeficien komplexu a tudíž rozdělovači koeficienta extrakční konstantu paladia podle vzorce : /Pd L /NO3/2/q

Kex ------ /Ρά/ /ΗΟ.Λ /L/o - 19 - ve kterém L znamená thioetherový ligand, přičemž se před-pokládá, že koncentrace ligandu v rovnovážném stavu jeblízká původní koncentraci ligandu. Výsledky,získané v případě příkladu 13, jsou uvedeny v následující tabulce 4·

Tabulka_£ X = 44Ο nm A. = 450 nm DPd 1 ,06 1 ,004 Kex/mol“3 1^/ 3,4 105 3,24 105 Získané extrakční konstanty ukazují, že tento thioether je obzvláště účinným extrakčním činidlem paladia. Příklad 18

Reextrakce paladia V tomto příkladu se paladium nejdříve extrahuje dochloroformového roztoku,obsahujícího 1 % /hmotn./obj./thioetheru /sloučenina č.1/ z přikladu 1, z 0,1N roztoku

— O kyseliny dusičné obsahující 2,25.10 J mol/1 chloridu pa-ladnatého.

Uvedená extrakce se provede tak, že se uvede dostyku 5 ml uvedeného vodného roztoku s 5 ml uvedenéhoorganického roztoku, načež se směs míchá po dobu 1 minutya fáze se nechají po dobu 30 minut dekantovat, přičemž se .^Ζ^ώί,.'ΐΛίίιίΛϊίίίώϊί’λ»*·»^'·-··-·— — ------ · - 20 - získá vodná fáze ochuzená o paladium a organická fáze obsa-hující komplex paladia.

Potom se za míchání uvede do styku po dobu 5 minut18 ml vody a 2 ml výše uvedeného odděleného organickéhoroztoku /organická fáze/, načež se obě fáze nechají podobu 2 hodin dekantovat. Změřením optické hustoty v UV/vi-ditelné oblasti světla se stanoví množství paladia reextra-hovaného do vody. Získané spektrum v UV/viditelné oblastisvětla je zobrazeno na obrázku 2.

Na tomto obrázku je rovněž vyneseno přerušovanoučarou spektrum UV/viditelné oblasti světla roztoku /0,225.10 ^mol/1/ chloridu paladnatého v 0,01N kyselině dusičné,který je nasycen sloučeninou č.1. Přítomnost maxima při370 nm ukazuje, že je to komplex PdL/NOy^, který byl re-extrahován. Optická hustota změřená při této vlnové délceumožňuje stanovit výtěžek operace extrakce-rexextrakce.

DO 370 reextr. i 100 330ol225.10"3mol.l“'1 x1° V případě,čenina č.1, potomprovedena kvantitativně. že se k extrakci paladia použije slou-může být extrakce a reextrakce vodou Příklad 19 V tomto příkladu se použije thioetherový ligand/sloučenina č.1/ z příkladu 1 pro extrakci paladia z vod-ného roztoku obsahujícího paladium a uran a majícího ná-sledující složení : - 21

HNO3: 1N

PdClg: 0,4 g/1 /2,25· 1 0""3mol/l/ UO22 : 250 g/1. V tomto příkladu se uvede do styku. 5 ml vodnéhoroztoku s 5 ml chloroformového roztoku obsahujícího 1 %/hmotn./obj./ sloučeniny č.1 z příkladu 1 . Směs se potommíchá po dobu 1 minuty, načež se fáze nechají dekantovatpo dobu 30 minut. Potom se vodná fáze oddělí od organickéfáze a 2 ml této organické fáze se uvedou do styku s 18 mlvody po dobu 5 minut, načež se fáze nechají dekantovatv průběhu 2 hodin. Vodná fáze se potom oddělí a změří sespektrometricky její optická hustota v UV/viditelné oblas-ti. Spektrum v UV/viditelné oblasti vodného reextrakčníhoroztoku má stejné charakteristiky jako spektrum z před-cházejícího příkladu. Toto spektrum vykazuje absorpčnímaximum při 370 nm a malou nebo žádnou absorpci odpoví-dající nitrátu uranylu. Z optické hustoty změřené při370 nm lze stanovit výtěžek operace extrakce a reextrak-ce /Y/. Tento výtěžek je roven 99,5 %·. Přítomnost velkého množství uranylnitrátu tedy jenvelmi málo ovlivňuje účinnost extrakce sloučeninou č.1a jen velmi málo ovlivňuje nebo neovlivňuje selektivitusloučeniny č.1. Přiklad 21 V tomto příkladu se použije thioether /sloučeninač.1/ z příkladu 1 pro extrakci paladia přítomného v aktiv-ním roztoku obsahujícím uran, plutonium a štěpné profduk-ty a majícím následující složení : o , UOg : 25Ο g/1 /vztaženo na uran/

Pu^+: 550 mg/1 22

Pd^+: 15 až 20 mg/1

kyselina dusičná: 0,9N aktivita: 22 Ci/1.

Provedou se následující extrakční/ promývací a re-exktrakční operace, jejichž schéma je zobrazeno na obrázku 3.

Podle tohoto schématu se uvede do styku jeden objemvýchozího vodného roztoku Αθ s jedním objemem chlorofor-mového roztoku Οθ obsahujícího 1 % /hmotn./obj./ thioethe-ru /sloučenina č. 1/ po dobu 5 minut, načež se organickáfáze Oj nechá dekantovat, načež se oddělí od vodné fázeA^. Organická fáze 0^ se promyje 3N kyselinou dusičnou,přičemž se získá vodná fáze A2 a organická fáze 02· Pala-dium přítomné v organické fázi 02 se reextrahuje vodou,což umožní získat reextrakčni vodnou fázi A^ a organickoufázi O^, která může být recyklována do Οθ. V získaných vodných fázích po extrakci, promytí areextrakci se stanoví obsahy uranu, plutonia a paladia aradioaktivita gamma. Získané výsledky jsou uvedené v ná-sledující tabulce 5·

Tabulka 5

Vodná fáze U Pu Pd Radioaktivita A, 214 g 550 mg/1 0 22,3 Ci/1 A? 25 mg/1 0,7 mg/1 2,1 mg/1 d . 2,5 mCi/l A-, 5 mg/1 0,74 mCi/l13,3 mg/1 3 0,5 mg/1 - 23 - Z výsledků uvedených v předcházející tabulce je zřejmé, že paladium se extrahuje ve znamenitém výtěžku.

Jediné ztracené množství paladia se nachází ve vodném pro- mývacím roztoku. Této ztráty se však lze vyvarovat tím, že se použije zředěnější kyselina dusičná'-, ve které je2+ komplex thioether-Pd méně rozpustný. Tímto způsobem je tedy možné izolovat 70 až 100 %paladia obsaženého v rozpouštěcích roztocích vyhořelýchpalivových článků. Extrakční činidla podle vynálezu jsoutedy schopné kvantitativním způsobem zpětně získat pala-dium z rozpouštěcího roztoku prvního cyklu, přičemž sepo extrakci, promytí a reextrakci dosáhne dekontaminač-ního faktoru 3.10^. Přiklad 22 V tomto příkladu se provede extrakce plutonia zapoužití pevné fáze tvořené pryskyřicí, na kterou je fi-xován radikál vzorce Ia, ve kterém R^ znamená skupinuCH^ a A znamená skupinu CI^. a/ Příprava pryskyřice obsahující thloether v V tříhrdlé bance o obsahu 50 ml, vybavené chladi-čem, teploměrem a odměrnou nálevkou se uvede v reakci 2,16g /20 milimolů/ HS-/CH2/3-SH ve 14 ml dimethylformamidu ,3 s 4,9 g /44 milimolů/ butylátu draselného a 0,2 g /9,52. 10 milimolů/ tetraethylamoniumbromidu. Reakční směs se t míchá magnetickým míchadlem po dobu 10 minut, načež se do ní zavede pomocí odměrné nálevky 1,2 ml /20 milimolů/methyljodidu rozpuštěného v 1,5 ml dimethylformamidu vprůběhu jedné hodiny. Potom se přidá 2,86 g /2 mekv./ pó-ly chl ořme thyl styrenu, načež se směs zahřívá na teplotu100 °C po dobu 3 dnů. - 24 -

Reakční směs se potom nechá vychladnout na okolníteplotu a pryskyřice se dvakrát promyje 10 ml methanolua dvakrát 10 ml permutované vody. Pryskyřice se,potom umís-tí do 20 ml dimethylformamidu, ve kterém se zahřívá nateplotu zpětného toku /100 °C/ po dobu 3 dnů.

Směs se nechá vychladnout na okolní teplotu apryskyřice se pětkrát promyje 10 ml chloroformu, načežse umístí na dobu 24 hodin do exsikátoru, který obsahujeoxid fosforečný a je evakuován. b/ Extrakce paladia 1 gram výše uvedeným způsobem připravené pryskyři-ce obsahující uvedený thioether se suspenduje ve 40 mlvodného roztoku kyseliny dusičné obsahujícího 1 mmol/1paladia a 1,38 mol/1 kyseliny dusičné. Rezultující suspen-se se potom míchá magnetickým míchadlem po dobu jedné ho-diny. Při kontaktu s pryskyřicí se roztok, který byl pů-vodně žlutý, odbarví, zatímco pryskyřice se zbarví kašta-nově hnědě.

Filtrací suspense přes filtrační papír se pryskyři-ce oddělí od roztoku, načež se atomovou absorpcí stanovíobsah paladia v roztoku kyseliny dusičné. Tímto způsobem se zjistí, že veškerý obsah paladiabyl extrahován pryskyřicí, která obsahuje 4,256 mg pala-dia na gram pryskyřice.

Extrakce paladia je úplná, ale hmotnost paladia,které bylo extrahováno, na gram pryskyřice je nízká.

Za účelem vyhodnocení selektivity pryskyřice seprovede stejný extrakční test, při kterém se však použijívodné roztoky kyseliny dusičné obsahující 1 mmol/1 rhodia,niklu, mědi nebo uranu.

Po provedení testu se zjistí, že pryskyřice neobsa-huje žádný z kovů přítomných ve vodných roztocích kyseliny - 25 - dusičné. Procentický obsah extrahovaného rhodia, niklu,uranu a mědi uvedenou pryskyřicí je tedy roven nule. Vzhle-dem k tomu má uvedená pryskyřice velmi dobrou selektivitupro paladium.

Claims (11)

1. Způsob separace paladia přítomného ve vodném roz- toku, vyznačený tím, že se : a/ vodný roztok obsahující paladium uvede ve styks organickým extrakčním činidlem, tvořenýmthioetherem obecného vzorce T n ebo II i CIL· - S - R1 I A /1/ I GHg - S - ΈΓ R3 - CH - S - R1 /11/ R3 - CH - S - R2 nebo obsahujícím radikál obecného vzorce Ianebo Ha : oh2 - S - R1 A /Ia/ I CH2 - II - •Λ ..:;. ó <,·.>.’;·?,;·,-.;V/..;.'.·/.-;7ť''. '.;;.· R3 - CH. - S - R1 /Ha/ R3 - CH - S - 1 2 kde R aR , které mohou být totožné nebo odliěné, znamenají alkylové ra-dikály, R3 znamená alkylo vý radikál a A znamená dvouvalenční radikál zvolený ze skupiny zahrnujícíradikály obecných vzorců :-/CH2/ffl- , -/C^-X-ZC^-, -CH- , E3 ve kterých m je rovné 0 nebocelému číslu od 1 do 6, napjsou celé čísla od 1 do 6 a Xznamená atom kyslíku nebo atomsíry, za účelem uvedení do komplexu paladia s uvede-ným komplexotvorným činidlem, načež se b/ vodný roztok ochuzený o paladium oddělí odkomplexu paladia vytvořeného ve stupni a/.

2. Způsob podle nároku 1, vy značený tím, že thioether má obecný vzorec I, ve kterém A znamená sku-12 pinu -CEL-, a R a R znamenají pentylový radikál» - III -

3. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že thioether má obecný vzorec I, ve kterém A znamená sku-pinu -CH^-S-CI^-, a R a R znamenají pentylový radikál. v i \

4. Způsob podle nároku 1,vyznačený t í m, že thioether má obecný vzorec I, ve kterém A znamená sku-1 2 pinu -CHg-S-CHg- a R a R znamenají decylový radikál.

5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, v y z n a-čený tím, že se thioether rozpustí v organickémrozpouštědle nebo zředí organickým rozpouštědlem, přičemžse vodný roztok obsahující paladium uvede ve styk s uve-deným organickým rozpouštědlem obsahujícím uvedený thio-ether a vodný roztok ochuzený o paladium se potom oddělí od organického rozpouštědla obsahujícího komplex paladia.

6. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 4» vyznačený tím, že thioether je nesenpevnou fází, přičemž se vodný roztok obsahující paladiumuvede ve styk s pevnou fází nesoucí uvedený thioether.

7. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím,že pevná fáze nesoucí thioether je tvořena polymethylstyre-nem obsahujícím na svých methylových skupinách radikálobecného vzorce Ia nebo Ila. A ώ v" «

8. Způsob podle některého z nároků 1 až 7 , vyzná-če n ý tím , že vodným roztokem je roztok kyseliny du-sičné pocházející ze zpracování vyhořelého nukleárního pa-liva. >,š \'.újÍv ť - IV -

9. Způsob podle nároku 8, v y z n a δ ený tím,že roztok kyseliny dusičné je tvořen rozpouštěcím roztokemvyhořelých nukleárních palivových článků. v Ά \

10. Způsob podle některého z nároků 1 až 9, vyzna-čený tím, že koncentrace kyseliny dusičné ve vodnémroztoku činí 0,1 až 5 mol/1.

11· Způsob podle nároku 5, vyznač e n ý tím,že se paladium přítomné v organickém roztoku potom izolujere extrakcí vodným roztokem. Zastupuje :