DD265134A1

DD265134A1 - METHOD FOR SEPARATING STRONTIUM FROM WASTE SUBSTANCES

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.The object of the invention to increase the mass transfer in the extraction of strontium with crown ethers, is solved by the aqueous phase adjusted to a p H value between 2 and 6 and the organic phase picric acid, trialkylphenol or phenyltetrazoline-5-thione or its substituted compounds or another large-volume organic anion is added alone or in combination. The invention is suitable for the separation of strontium from waste solutions or in the absence of strontium and potassium for the separation of lead, silver and / or mercury.

Description

Field of application of the invention

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.The invention relates to a process for the rapid and selective separation of strontium from waste solutions, in particular from waste solutions of the reprocessing of spent nuclear fuel elements, by extraction with crown ethers.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.The use of crown ethers for the extraction of strontium and especially cesium has been widely studied. Thus, for example, 24-crown-8 solutions in ССЦ or corrosion with different additions of tributyl phosphate or di-2-ethylhexylphosphoric acid for the extraction of cesium and strontium from 0.001 M CSNO3 or Sr (NO ₃ ) ₂ solutions in nitric acid of different strength used (Separation Science and Technology 14 [1979] 395). For the extraction of alkaline earth metals from nitric acid solutions, dicyclohexyl-18-kępeę-б in dichloroethane was used. The maximum of the extraction was achieved at 1.5-2M HNO ₃ ; the back extraction was carried out with water at elevated temperature (Radiochemistry No. 2,1982, 214). Finally, it has been proposed (DD-WP 217190) to extract strontium and cesium from spent nuclear fuel reprocessing solutions with crown ethers of the type R-18-crown-6 in chloroform or n-alkanes, the aqueous solution having a pH between 2 and 4 adjusted and picrate is added. The back extraction is carried out with 2-4 N inorganic acid. A summary of the separation of cesium from radioactive waste solutions by extraction with crown ethers is given by E.BIasius and K. H. Nilles (Radiochimica Acta 35 [1984], 173 and 36 [1984] 207). It argues that the use of picrates is not suitable for the technical scale and is limited to neutral or alkaline solutions.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des Stoffüberganges bei der Extraktion von Strontium mit Kronenethern.The aim of the invention is to improve the mass transfer in the extraction of strontium with crown ethers.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Bedingungen für die Extraktion von Strontium mit Kronenethern zu finden, unter denen ein erhöhter Stoffübergang stattfindet.The invention has for its object to find such conditions for the extraction of strontium with crown ethers, under which there is an increased mass transfer.

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.The process according to the invention, which works with crown ethers of the type R-18-crown-6 in chloroform, benzene, toluene or n-alkanes as extractant and in which the pH of the aqueous phase is adjusted to a value between 2 and 6, is characterized in that picric acid, a trialkylphenol or phenyltetrazoline-5-thione or its substituted compounds or another large-volume organic anion is added to the organic phase alone or in combination, the amount being chosen such that a ratio of 1: 1 to 1: 2 to the crown ether is achieved. Under these conditions, strontium is extracted at least as well as the addition of picrates to the aqueous phase and much better than in the presence of other anions. The process according to the invention also has the advantages that the losses of anionic additive for the process are lower and the radiation exposure of the anion is minimized. But this is a prerequisite for the fact that the process with the anions mentioned can also be carried out on a larger scale. The back extraction of the separated strontium from the organic phase is carried out with 2-4 N acid, preferably with hydrochloric acid or nitric acid. After the back extraction, the extraction mixture can be used directly again in the process of extraction.

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.In the case of the separation of the strontium from waste solutions of the recycling of separated nuclear fuel, the inventive method proves to be very selective. And finally, in the absence of strontium (and potassium), the process can also be used to remove lead and silver as well as mercury, e.g. B. be used from the most diverse wastewater.

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.The process of the invention can also be carried out as a membrane process: on a support membrane of regenerated cellulose in the form of a hollow fiber bundle, the two liquids are conducted inside or outside in countercurrent. A membrane of 13000 hollow fibers with an inner diameter of 200 μ and a wall thickness of 30μ has a total exchange area of 1.8 m ² .

Ausführungsbeispielembodiment

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.1. A hydrochloric acid solution of SrCl ₂ (0.05 mol / l) is adjusted to pH 4.6 and the same volume of a 0.05 M dicyclohexyl IS crown e solution in chloroform, which also 0.1 M / l picric acid, shaken. After a shaking time of 15s, the distribution coefficient is 32.8, which does not change even after 2 min shaking time.

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 HNO₃.2. A hydrochloric acid solution of SrCl ₂ (0.01 mol / l) is adjusted to a pH of 4.6 and mixed with a 0.01 M solution of dicyclohexyl-18-cgp-b in benzene, which is also 0, Contains 02 mol of phenyltetrazoline-5-thione, shaken. After a shaking time of 2 minutes, the distribution coefficient is 4.5, after 10 minutes 5.4. The back extraction is carried out with 4N HNO ₃ .

Claims

1. A process for the separation of strontium from Abfaliösungen, in particular from waste solutions of the reprocessing of spent nuclear fuel, consisting in the adjustment of the pH of the aqueous phase enhancements between 2 and 6 and in the extraction of strontium with crown ethers of the type R-18-Kgoppe-b in Chloroform, benzene, toluene or n-alkanes, characterized in that the organic phase picric acid, a trialkylphenol, phenyltetrazoline-5-thione or one of its substituted compounds or another large-volume organic anion is added alone or in combination.

2. The method according to item 1, characterized in that the anion addition takes place approximately in the ratio 1: 1 to 1: 2 from the crown ether

3. The method according to item 1, characterized in that the two phases are passed in countercurrent to a support membrane.

4. The method according to item 1, characterized in that the back-extraction of the strontium is carried out with 2-4N acid.

5. The method according to item 1, characterized in that in the absence of strontium and potassium, the elements lead, silver, and / or mercury are extracted.