DD265134A1

DD265134A1 - Verfahren zur abtrennung von strontium aus abfalloesungen

Info

Publication number: DD265134A1
Application number: DD28088585A
Authority: DD
Inventors: Ernst-Juergen Langrock; Herbert Schlegel; Helmut Langguth; Brigitta Plisch; Ekkart Remoli
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1985-09-23
Filing date: 1985-09-23
Publication date: 1989-02-22

Abstract

Die Aufgabe der Erfindung, den Stoffuebergang bei der Extraktion von Strontium mit Kronenethern zu erhoehen, wird geloest, indem die waessrige Phase auf einen p H-Wert zwischen 2 und 6 eingestellt und der organischen Phase Pikrinsaeure, Trialkylphenol oder Phenyltetrazolin-5-thion bzw. dessen substituierte Verbindungen oder ein anderes grossvolumiges organisches Anion allein oder in Kombination zugesetzt wird. Die Erfindung eignet sich fuer die Abtrennung von Strontium aus Abfalloesungen bzw. bei Abwesenheit von Strontium und Kalium auch fuer die Abtrennung von Blei, Silber und/oder Quecksilber.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schnellen und selektiven Abtrennung von Strontium aus Abfallösungen, insbesondere aus Abfallösungen der Wiederaufarbeitung abgebrannter Kernbrennelemente, durch Extraktion mit Kronenethern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Der Einsatz von Kronenethern für die Extraktion von Strontium und vor allem Cäsium ist vielfach untersucht worden. So wurden z.B. 24-Krone-8-Lösungen in ССЦ oder Korrosion mit unterschiedlichen Zusätzen von Tributylphosphat bzw. Di-2-ethylhexylphosphorsäure zur Extraktion von Cäsium und Strontium aus 0,001 M CSNO3 bzw. Sr(NO₃)₂-Lösungen in Salpetersäure unterschiedlicher Stärke eingesetzt (Separation Science and Technology 14 [1979] 395). Für die Extraktion der Erdalkalimetalle aus salpetersauren Lösungen wurde Dicyclohexyl-18-Кгопе-б in Dichlorethan benutzt. Das Maximum der Extraktion wurde bei 1,5-2M HNO₃ erreicht; die Rückextraktion erfolgte mit Wasser bei erhöhter Temperatur (Radiochimija Nr.2,1982, 214). Schließlich wurde vorgeschlagen (DD-WP 217190), Strontium und Cäsium aus Wiederaufbereitungslösungen abgebrannter Kernbrennstoffe mit Kronenethern vom Typ R-18-Krone-6 in Chloroform oder n-Alkanen zu extrahieren, wobei die wäßrige Lösung auf einen pH-Wert zwischen 2 und 4 eingestellt und Pikrat zugesetzt wird. Die Rückextraktion erfolgt mit 2—4 N anorganischer Säure. Eine zusammenfassende Darstellung der Abtrennung von Cäsium aus radioaktiven Abfallösungen durch Extraktion mit Kronenethem geben E.BIasius und K.-H.Nilles (Radiochimica Acta 35 [1984], 173 und 36 [1984] 207). Darin wird die Ansicht vertreten, daß der Einsatz von Pikraten nicht für den technischen Maßstab geeignet ist und auf neutrale bzw. alkalische Lösungen beschränkt ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des Stoffüberganges bei der Extraktion von Strontium mit Kronenethern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Bedingungen für die Extraktion von Strontium mit Kronenethern zu finden, unter denen ein erhöhter Stoffübergang stattfindet.

Das erfindungsgemäße Verfahren, das mit Kronenethern vom Typ R-18-Krone-6 in Chloroform, Benzen, Toluen oder n-Alkanen als Extraktionsmittel arbeitet und bei dem der pH-Wert der wäßrigen Phase auf einen Wert zwischen 2 und 6 eingestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der organischen Phase Pikrinsäure, ein Trialkylphenol oder Phenyltetrazolin-5-thion bzw. dessen substituierte Verbindungen oder ein anderes großvolumiges organisches Anion allein oder in Kombination zugesetzt wird, wobei die Menge so gewählt wird, daß ein Verhältnis von 1:1 bis 1:2 zum Kronenether erreicht wird. Unter diesen Bedingungen wird Strontium mindestens genau so gut extrahiert, wie bie Zusatz von Pikraten zur wäßrigen Phase und wesentlich besser als bei Anwesenheit anderer Anionen. Das erfindungsgemäße Verfahren hat außerdem die Vorteile, daß die Verluste an anionischem Zusatz für den Prozeß geringer sind und die Strahlenbelastung des Anions minimiert wird. Das aber ist eine Voraussetzung dafür, daß der Prozeß mit den genannten Anionen auch im größeren Maßstab durchgeführt werden kann. Die Rückextraktion des abgetrennten Strontiums aus der organischen Phase erfolgt mit 2-4 N Säure, vorzugsweise mit Salzsäure oder Salpetersäure. Nach der Rückextraktion kann das Extraktionsgemisch direkt wieder im Prozeß der Extraktion eingesetzt werden.

Im Falle der Abtrennung des Strontiums aus Abfallösungen der Wiederaufbereitung abgetrennter Kernbrennstoffe erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren als sehr selektiv. Und schließlich kann das Verfahren bei Abwesenheit von Strontium (und Kalium) auch zur Abtrennung von Blei und Silber sowie Quecksilber z. B. aus den verschiedenartigsten Abwässern eingesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch als Membranprozeß durchführen: an einer Stützmembran aus regenerierter Zellulose in Form eines Hohlfaserbündels werden die beiden Flüssigkeiten innen bzw. außen im Gegenstrom geführt. Eine Membran aus 13000 Hohlfasern mit einem inneren Durchmesser von 200 μ und einer Wandstärke von 30μ besitzt eine Gesamtaustauschfläche von 1,8 m².

Ausführungsbeispiel

1. Eine salzsaure Lösung von SrCI₂ (0,05 mol/l) wird auf den pH-Wert 4,6 eingestellt und mit dem gleichen Volumen einer 0,05 M Dicyclohexyl-IS-Krone-e-Lösung in Chloroform, die außerdem 0,1 M/l Pikrinsäure enthält, geschüttelt. Nach einer Schüttelzeit von 15s beträgt der Verteilungskoeffizient 32,8, der sich auch nach 2 min Schüttelzeit nicht mehr verändert.

2. Eine salzsaure Lösung von SrCI₂ (0,01 mol/l) wird auf einen pH-Wert von 4,6 eingestellt und mit einer 0,01 M Lösung von Dicyclohexyl-18-Кгопе-б in Benzen, die außerdem 0,02 Mol Phenyltetrazolin-5-thion enthält, geschüttelt. Nach einer Schüttelzeit von 2 min beträgt der Verteilungskoeffizient 4,5, nach 10 min 5,4. Die Rückextraktion erfolgt mit 4N HNO₃.

Claims

1. Verfahren zur Abtrennung von Strontium aus Abfaliösungen, insbesondere aus Abfallösungen der Wiederaufbereitung abgebrannter Kernbrennstoffe, bestehend in der Einstellung des pH der wäßrigen Phase aufwerte zwischen 2 und 6 und in der Extraktion des Strontiums mit Kronenethern vom Typ R-18-Кгопе-б in Chloroform, Benzen, Toluen oder n-Alkanen, dadurch gekennzeichnet, daß der organischen Phase Pikrinsäure, ein Trialkylphenol, Phenyltetrazolin-5-thion oder eine seiner substituierten Verbindungen oder ein anderes großvolumiges organisches Anion allein oder in Kombination zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anion-Zusatz etwa im Verhältnis 1:1 bis 1:2 vom Kronenether erfolgt

3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Phasen im Gegenstrom an einer Stützmembran vorbeigeführt werden.

4. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückextraktion des Strontiums mit 2-4N Säure erfolgt.

5. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abwesenheit von Strontium und Kalium die Elemente Blei, Silber, und/oder Quecksilber extrahiert werden.