DE3245811C2

DE3245811C2 - Verfahren zur Herstellung von anorganischen Ionenaustauschkörpern auf der Basis von Titanverbindungen und ihre Verwendung

Info

Publication number: DE3245811C2
Application number: DE3245811A
Authority: DE
Inventors: Silvio Rom/Roma Cao; Sergio Mailand/Milano Gallone; Panayotis 7500 Karlsruhe Gerontopoulos
Original assignee: Agip Nucleare SpA
Current assignee: Agip SpA
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1982-12-10
Publication date: 1987-05-14
Also published as: FR2522533A1; BE895326A; FR2522533B1; DE3245811A1; IT1211145B; GB2112764B; IT8125516A0; GB2112764A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von anorganischen Ionenaustauschern auf der Basis von Titanverbindungen, indem man eine alkoholische Lösung einer metallorganischen Titanverbindung herstellt, gegebenenfalls diese Lösung eindampft und/oder einen Verdicker zusetzt, die Lösung zu Gelteilchen oder Membranen geliert, indem man sie mit einem Alkali neutralisiert und gegebenenfalls diese Teilchen oder Membranen kalziniert um Körper mit verbesserter Ionenaustauscheraktivität und mechanischer Festheit zu erzeugen. Das Verfahren erlaubt die chemische Zusammensetzung des Austauschers zu modifizieren, indem man chemische Elemente in die beim Beginn verwendete alkoholische Lösung einführt und/oder indem man sie mittels Ionenaustausch auf dem Gel der Titanate oder der wasserhaltigen Titanoxide absorbiert. Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung solcher Austauscher auf dem Nukleargebiet, beispielsweise die Abtrennung und Immobilisierung von toxischen Nukliden aus radioaktiven Abwässern sowie die so hergestellten Ionenaustauscher, gegebenenfalls in kalzinierter oder gesinterter Form.

Description

Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstand, wobei beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von anorganischen Ionenaustauschkörpern auf der Basis von Titanverbindungen eine Lösung einer anorganischen Titanverbindung in einem gegebenenfalls aus einem Alkohol bestehenden organischen Lösungsmittel gebildet und diese mit einer basischen Verbindung behandelt wird.

Verfahren zur Herstellung von anorganischen Ionenaustauschern auf der Basis von Titanverbindungen, die sich zur Anwendung in den Stufen eines Brennstoffzyklus eignen, sind bereits bekannt, wobei hervorzuheben ist, daß für diese Zwecke die mechanischen und physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Austauschermaterials eine überragende Bedeutung für einen zufriedenstellenden und wirtschaftlich brauchbaren Verlauf des Gesamtverfahrens haben.

Bekannt ist z. B. das SANDIA-Verfahren, das die Herstellung von Primärteilchen mit einer Größe von 50 bis 200 Ångstrom oder Aggregaten davon gestattet, und die zur Absorption von toxischen Radionukliden verwendet werden, die in hochaktiven flüssigen Abfällen enthalten sind, und die anschließend unter Bildung eines Keramikmaterials verfestigt werden, das sich zur Langzeitlagerung dieser Radionuklide eignet (Lynch et al, The Sandia Solidification Process - A Broad Range Aqueous Waste Solidification Methode, Management of Radioactive Waste from the Nuclear Fuel Cycle, IAEA, Wien, 1976, Seite 361).

Verfahren zur Trennung und/oder Konditionierung von Radionukliden durch Absorption auf Agglomeraten von feinen Pulvern von Natriumtitanat sind auch in der US-PS 41 56 646 und der FR-Anmeldung 77/32219 beschrieben.

Diese Verfahren haben den Nachteil, daß sie mit der Bildung von feinen Teilchen und Pulvern beginnen und dies ist hochgradig unerwünscht wegen der Gefahr der schnellen Verteilung von Radioaktivität im Inneren und/oder gegen die Außenseite der Anlagen und der Unmöglichkeit, die Operationen der Absorption und Elution an Festbettaustauschersäulen durchzuführen, die leicht in abgelegener Lage angeordnet werden können, und zwar wegen der hohen Druckabfälle, die hier auftreten.

In der DE-OS 27 55 866 wird die Herstellung von als Ionenaustauschermaterialien geeigneten Titanaten beschrieben, die aus einer ein Volumenverhältnis TiCl&sub4; : Lösungsmittel von etwa 1 : 10 aufweisenden Titantetrachloridlösung mit einer Base ausgefällt werden, worauf das von der Lösung abgetrennte Titanat getrocknet, mechanisch zerkleinert und gesiebt wird. Wird statt in wäßriger Lösung, in der sich das bei der Umsetzung gebildete Alkalihalogenid löst, in einem wasserfreien Medium gearbeitet, so muß vor der Ausfällung des Titanats die gebildete Chlorwasserstoffsäure neutralisiert und das Chlorid entfernt werden. Bei völligem Fehlen von Wasser funktioniert das bekannte Verfahren überhaupt nicht und zur Ausfällung des Titanats muß Wasser zugesetzt werden. Die Abtrennung des gebildeten Chlorids von Titanatniederschlag, sei es durch Vorneutralisation mit Hilfe einer speziellen Base, durch Lösen in Wasser oder durch Filtration mit Hilfe eines Spezialfilters, ist beim bekannten Verfahren obligat. Da das erhaltene Titanat für die Verwendung als Ionenaustauscher zerkleinert und gesiebt werden muß, sind Materialverluste unvermeidbar.

Die aus der GB-PS 14 62 049 bekannten pulverförmigen metallhaltigen Materialien, zu deren Herstellung wäßrige Lösungen von Metallsalzen und wasserlöslichen Polymeren vom Typ der Polysaccharide, Cellulosederivate und Stärkederivate vermischt und mit Alkali ausgefällt werden, worauf die Niederschläge nach Zerkleinerung und Dispergierung sprühgetrocknet werden, sind hauptsächlich z. B. auf metallurgischem Gebiet, bei der Pigmentherstellung und als Katalysatoren verwendbar, nicht jedoch als Ionenaustauscher.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Überwindung der aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik, indem aus verhältnismäßig hochviskosen Lösungen von Titantetrachlorid in Tetrahydrofurfurylalkohol kugelförmige Teilchen mit kontrolliertem, von einigen Zehntel Mikron bis 4 mm reichendem Durchmesser, oder verhältnismäßig dicke Membranen gebildet und durch Baseneinwirkung in wasserfreier Umgebung oder bei kontrolliertem Wassergehalt ohne Abtrennung des gebildeten Chlorids geliert werden, die optimale Eigenschaften bezüglich der mechanischen Festigkeit und der Fähigkeit und Schnelligkeit des Ionenaustausches haben, wobei diese Eigenschaften unverändert beibehalten bleiben, selbst nach Stabilisierung durch Hitzebehandlung bei Temperaturen im Bereich von 400 bis 600°C.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man durch Umsetzung von TiCl&sub4; und Tetrahydrofuranol

a) eine verhältnismäßig hochviskose alkoholische Lösung herstellt, die gegebenenfalls zusätzlich zu Titanverbindungen auch Verbindungen anderer Elemente enthält,
b) die in Stufe (a) erhaltene Lösung in die gewünschte geometrische Konfiguration durch alkalische Hydrolyse in einer wasserfreien Umgebung oder einer Umgebung mit kontrolliertem Wassergehalt überführt und geliert.

Die Umsetzung von Titantetrachlorid und Tetrahydrofuranol, die unter beträchtlicher Wärmeentwicklung erfolgt, führt zu einer syrupösen Flüssigkeit, welche Titan in einer Form enthält, die der Ausfällung durch Hydrolyse in Gegenwart von Wasser widersteht und vermutlich ein polymerisierter Ester des allgemeinen Typs Ti(OR)&sub4; ist, wie die beträchtliche Viskositätszunahme der Lösung, wie man sie beim Mischen der Reaktionspartner erhält, annehmen läßt. Die Viskosität einer solchen alkoholischen Lösung kann weiter erhöht werden durch Zugabe eines organischen Verdickungsmittels, das aus einem organischen Polymeren besteht, das vorzugsweise ein Zellulosederivat oder eine Vinylverbindung ist und insbesondere Hydroxypropylzellulose oder Polyvinylalkohol. Zusätzlich zur Verwendung des Verdickungsmittels oder anstelle davon kann die Lösung auch eingedampft werden, um sie zu verdicken oder weiter zu verdicken.

In Verfahrensstufe (b) erfolgt die Gelbildung der unter a) hergestellten Lösung in der gewünschten geometrischen Form durch alkalische Hydrolyse in einer wasserfreien Umgebung oder einer Umgebung, deren Wassergehalt kontrolliert wird, mittels beispielsweise einer alkoholischen Lösung eines Alkali. Das endgültige Gelprodukt kann in Form von sphärischen Teilchen hoher mechanischer Festigkeit und von kontrolliertem Durchmesser erhalten werden, die entsprechend der Notwendigkeit der zukünftigen Verwendung innerhalb eines Bereiches von einigen Zehntel Mikron bis 4 mm verändert werden können. Als Alternative kann das betreffende Material in Form von zusammengesetzten Membranen erhalten werden durch Imprägnierung von dünnen inerten Trägern mit Lösungen, die, wie unter a) beschrieben, hergestellt sind, und Gelbildung der gesamten Anordnung in einem alkalischen Medium. Es ist möglich, in beiden Fällen in die Matrix des Austauschermaterials eine gleichmäßig verteilte Porosität mit kontrollierten Durchmessern einzuführen, indem man in die unter a) hergestellten Ausgangslösungen Gas verteilt und anschließend schnell die so erhaltene Emulsion geliert.

Die chemische Zusammensetzung der Teilchen oder Membrane nach Herstellung wie oben beschrieben, kann je nach Notwendigkeit oder Zweckmäßigkeit modifiziert werden, indem man Ionen absorbiert, die beispielsweise zur Modifizierung der Austauschereigenschaften der betreffenden Materialien, ihres Verhaltens bei Sinterverfahren und die Beständigkeit der daraus hergestellten kompakten Keramikkörper gegen Auslaugen befähigt sind. Die chemische Zusammensetzung kann auch verändert werden durch Einführung solcher Ionen in die Ausgangslösung, wie sie in Stufe a) hergestellt wird und gemeinsame Fällung mit den unlöslichen Titansalzen in einer alkalischen Umgebung. Zum Beispiel können die absorbierten Ionen aus den Alkaliionen oder den Erdalkaliionen gewählt werden und unter diesen insbesondere Ba und/oder Ca und/oder Sr zusätzlich zu B und/oder Si und/oder Fe. Die mitgefällten Ionen können insbesondere Al und/oder Zr und/oder Fe sein.

Eine solche Vielseitigkeit ist besonders wichtig für die Anwendung des Verfahrens auf die Herstellung von Keramikerzeugnissen auf der Basis von Vielkomponenten- und Vielphasentitanaten, deren chemische Zusammensetzung und kristallographische Struktur ähnlich derjenigen einiger natürlich vorkommender Erze ist, die für die langzeitige Lagerung von toxischen Radionukliden, wie sie bei der Aufarbeitung von Brennstoffelementen auftreten, als Alternative zu den herkömmlichen Verfahren des Einschlusses in Borsilikatgläser vorgeschlagen wurden.

Zum Beispiel werden bei der Herstellung von keramischen Lagerungsformen der Zusammensetzung SYNROC B, einer synthetischen Mischung von Pirowskit (CaTiO&sub3;), Zirkonolit (CaZrTi&sub2;O&sub7;) und Hollandit (BaAl&sub2;Ti&sub6;O&sub1;&sub6;), Zirkonium und Aluminium als Salze eingeführt, die in den Ausgangslösungen löslich sind, wie sie gemäß a) hergestellt werden und dann zusammen mit Titan in einer alkalischen Umgebung ausgefällt, während Barium und Kalzium durch Absorption in die so hergestellten Gelteilchen durch Kontakt mit wäßriger Lösung von Kalzium und Barium geeigneter Konzentrationen eingeführt werden.
Die Atomverhältnisse Ti : Al : Zr : Ba : Ca sind 0,74 : 0,11 : 0,09 : 0,05 : 0,28.
Die wie oben erhaltenen Ionenaustauschermaterialien können weiter stabilisiert werden durch Trocknen und gegebenenfalls eine Hitzebehandlung bei einer Temperatur zwischen 100 und 500°C ohne zulässige Verluste ihrer Ionenaustauscherfähigkeit. Die letzte Eigenschaft kann zweifellos mit der Tatsache verbunden werden, daß die spezifische Oberfläche der Teilchen (oder Membrane), die verhältnismäßig hohen Durchmesser (oder Dicke) und ein kautschukähnliches und glasartige Aussehen haben, und die nach der BET-Methode gemessen werden kann, außerordentlich hoch ist und auch nach einer Behandlung bei vergleichsweise hohen Temperaturen hoch bleibt. So ist zum Beispiel die spezifische BET-Oberfläche von Teilchen von wasserhaltigem Titanoxid, die Natrium enthalten und im Zustand des trockenen Gels (Xerogel) einen Durchmesser von 2 mm haben und gemäß der Arbeitsweise von Beispiel 2 hergestellt sind, 400 m²/g. Die spezifische Oberfläche des gleichen Materials nach Überführung in Teilchen mit einer glasartigen Konsistenz durch Erhitzen an der Luft bei 350°C beträgt 330 m²/g.
Die gemäß der Erfindung erhaltenen Gele oder Xerogele haben nach Trocknen bei 100°C eine spezifische Oberfläche im Bereich von 400 bis 600 m²/g und nach 2stündigem Erhitzen bei 300°C noch eine spezifische Oberfläche über 200 m²/g.
Die Ionenaustauscher auf Titanbasis gemäß der Erfindung können zur Gewinnung von Uran aus Seewasser verwendet werden. Theoretische Untersuchungen dieses Problems haben gezeigt, daß die wirtschaftliche Brauchbarkeit des Extraktionsprozesses, der zur Zeit nicht wirtschaftlich ist, günstig beeinflußt werden kann, so daß die Extraktionskosten unter den Schwellenwert von 150 $/lb U&sub3;O&sub8; gesenkt werden, indem die Qualität des zu verwendenden Austauschermaterials verbessert wird, insbesondere die Austauschfähigkeit und -geschwindigkeit, die mechanische Festigkeit und andere Eigenschaften (siehe F. B. Best et al, Prospects for recovery of uranium form sea water MIT-EL 80-001, Report N° MITNE-231, Januar 1980, USA).
Die Austauscher gemäß der Erfindung können auch Anwendung bei der Trennung und/oder Konditionierung von Radionukliden finden, die in flüssigen Abläufen enthalten sind, welche hohe oder mittlere Aktivität haben, wie sie während der Wiederaufarbeitung und/oder der Wiederherstellung von Kernbrennstoffen oder während des Betriebs von Kernkraftwerken für die Stromerzeugung anfallen. Es ist interessant festzustellen, daß die Austauscher gemäß der Erfindung, wenn sie einmal toxische radioaktive Nuklide absorbiert und/oder adsorbiert haben, in Keramikkörper gemäß jeder der folgenden 2 Arbeitsweisen überführt werden können:

Arbeitsweise A

Die mit Radionukliden beladenen Austauscher liegen in mikrosphärischer Form vor. Die Mikrosphären werden auf eine Temperatur nicht unter 900°C, vorzugsweise im Bereich von 1000 bis 1400°C erhitzt und bei dieser Temperatur erfolgt Sintern.

Arbeitsweise B

Die mit Radionukliden beladenen Austauscher liegen ebenfalls in Form von Mikrosphären vor.
Die Mikrosphären werden bei Temperaturen zwischen 400 und 800°C kalziniert und danach unter einem Druck zwischen 1 Tonne pro cm² und 6 Tonnen pro cm² (metrische Tonnen) verdichtet.
Die so erhaltenen Pellets werden bei einer Temperatur nicht unter 900°C, vorzugsweise zwischen 1000 und 1400°C gesintert.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

197,5 ml Titantetrachlorid (TiCl&sub4;) werden unter Rühren in 1000 ml Tetrahydrofurfurylalkohol gegossen. Es erfolgt eine Reaktion unter beträchtlicher Wärmebildung und die Viskosität der erhaltenen Lösung, gemessen nach Abkühlen auf 24°C, ist 250 cP. Diese Lösung wird weiter verdickt durch Zugabe eines organischen Polymers auf der Basis von Hydroxylpropylmethylzellulose, das unter der Handelsbezeichnung METHOCEL MK4 von Dow Chemical in den USA in den Handel gebracht wird, und zwar in einer Menge von 18,7 g METHOCEL MK4 pro 1000 ml der Lösung. Die so erhaltene Lösung wird mittels eines Drehkegelsprühgerätes zu einer Masse von flüssigen Tröpfchen mit einem Durchmesser zwischen 500 Mikron und 750 Mikron verteilt und diese werden sofort zu Gelteilchen mit etwas kleineren Durchmessern als die ursprünglichen Tröpfchen, einer hohen mechanischen Kohäsion und von glasigem Aussehen verfestigt, indem man sie mit einer alkoholischen Lösung eines Alkali (NaOH oder NH&sub4;OH) in Berührung bringt, die entweder wasserfrei ist oder einen kontrollierten Wassergehalt hat.

Beispiel 2

310 ml Titantetrachlorid (TiCl&sub4;) werden in 1000 ml Tetrahydrofurfurylalkohol gegossen und die erhaltene Lösung wird nach der in Beispiel 1 angegebenen Arbeitsweise in Xerolgelteilchen mit einem Durchmesser von 2,5 mm überführt, indem man sie durch ein Kapillarrohr mit einem Außendurchmesser von 1,5 mm in eine ammoniakalische Lösung fallen läßt, in Wasser wäscht und durch azeotrope Destillation in einer Apparatur vom Marasson-Typ in Tetrachlorkohlenstoff trocknet.

Beispiel 3

2 Liter Titantetrachlorid (TiCl&sub4;) werden unter Rühren in 10 l Tetrahydrofurfurylalkohol gegossen und es erfolgt die in Beispiel 1 beschriebene Reaktion. Zur Lösung werden dann 500 g eines Polyvinylalkohols mit einem Molekulargewicht von 10 000 bis 15 000, enthalten in 5000 ml Wasser, gegossen, ohne daß eine Trübung der Lösung erfolgt und ohne hydrolytische Ausfällung des Titangehaltes. Engmaschige Quadrate aus Baumwollgaze (Maschenweite 0,125 mm) von einer Größe 100×100 cm, die straff in besonders vorbereiteten Rahmen gehalten wurden, werden durch Eintauchen in die oben erwähnte Lösung imprägniert und in Ionenaustauschmembrane überführt, indem man sie Ammoniakdampf aussetzt und anschließend in einem Mikrowellenofen trocknet.

Beispiel 4

Eine Lösung von Titantetrachlorid in Tetrahydrofurfurylalkohol, hergestellt gemäß Beispiel 1, wird in 1000 ml einer wäßrigen Lösung von Zirkonchlorid und Aluminiumnitrat gegossen, wobei diese Verbindungen in wäßriger Lösung in solchen Mengen vorliegen, daß sich ein Atomverhältnis der in der vereinigten Lösung enthaltenen Metalle Ti : Al : Zr = 0,74 : 0,11 : 0,09 ergibt.
Die so erhaltene Lösung wird verdickt, indem man 18,4 g METHOCEL MK4 zusetzt und wird dann durch einen Drehkegelzerstäuber in Flüssigkeitströpfchen mit einem Durchmesser zwischen 500 und 750 Mikron zerteilt und diese Flüssigkeitströpfchen werden dann in gelierte Teilchen überführt, indem man sie in ein alkalisches Bad, bestehend aus einer 15%igen Lösung von NaOH in Methanol eintropft. Die gelierten Teilchen, die auf diese Weise erhalten werden, werden mit Wasser gewaschen und anschließend mit 0,1molarer CaCl&sub2;-Lösung und einer 0,01molaren Lösung von BaCl&sub2; eingestellt, wobei die Verhältnisse zwischen den Mengen der Teilchen und dem Volumen der Erdalkalimetalle so eingestellt werden, daß als Ergebnis der Absorption von Ca und Ba durch die gelierten Teilchen das Gesamtatomverhältnis Ti : Al : Zr : Ba : Ca gleich 0,74 : 0,11 : 0,09 : 0,05 : 0,28 erhalten wird.
Die so erhaltenen Teilchen zeichnen sich durch zufriedenstellende Ionenaustauscheigenschaften aus und können als "Vorläufer" für die Konditionierung von radioaktiven Abfällen nach dem SYNROC-Verfahren verwendet werden.

Beispiel 5

0,4 g der Teilchen, die gemäß Beispiel 1 erhalten wurden, werden mit 50 ml einer Lösung von 0,09 Mol Sr (NO&sub3;)&sub2; und 0,5 Mol NH&sub4;OH in Berührung gebracht.
Die Menge des von den gelierten Teilchen absorbierten Strontiums nach einer Kontakzeit von 30 min entspricht 5 Milliäquivalent Sr pro g TiO&sub2;.

Beispiel 6

Der in Beispiel 5 beschriebene Test wird wiederholt, indem man 0,4 g der gemäß Beispiel 1 erhaltenen Teilchen verwendet, die in Luft bei 300°C kalziniert wurden. Die Menge des von den Teilchen nach einer Kontaktzeit von 30 min absorbierten Strontiums entspricht 3 Milliäquivalent Sr pro g TiO&sub2;.

Beispiel 7

Teilchen gemäß Beispiel 1, die bei 100°C luftgetrocknet wurden, werden mit einer Lösung von Am mit einer Konzentration gleich 0,07 mg/l und einem pH von 2,68 kontaktiert. Nach 2 min vom Start des Kontaktes entspricht die von den Titanteilchen gebundene Americiumfunktion 98% der Gesamtmenge. Nach 30 min vom Beginn der Kontaktzeit übersteigt die absorbierte Fraktion 99,9% der Gesamtmenge.

Beispiel 8

Der Test von Beispiel 7 wird wiederholt, indem 0,1 g Teilchen angewandt werden, die gemäß Beispiel 1 hergestellt sind und in Luft bei 300°C kalziniert wurden. 2 min nach Beginn der Kontaktzeit entspricht die von den Titanteilchen gebundene Am-Fraktion 90% der insgesamt vorhandenen Menge und 30 min nach Beginn der Kontaktzeit übersteigt die absorbierte Fraktion 99,5% der Gesamtmenge.

Beispiel 9

Gemäß Beispiel 4 hergestellte Teilchen werden in Luft bei 250°C kalziniert und mit einer Lösung von flüssigen radioaktiven Abfällen in Kontakt gebracht, welche die folgende Zusammensetzung hat.
Seltene Erden 94,3 Mol-%
U + Th 5,0 Mol-%
Am + Cm + Pu + Np 0,7 Mol-%
pH 2,5
Die Teilchen, die mit Spaltprodukten und Transuranelementen in einer Menge von 10% des Gesamtgewichts der vorhandenen Metalle beladen sind, werden in Luft bei einer Temperatur von 700°C kalziniert und dann zu Pellets einer Größe von 30 mm × 30 mm gepreßt, indem man eine doppeltwirkende hydraulische Presse mit einem Preßdruck von 4 metrischen Tonnen pro cm² anwendet. Die "grünen" Pellets werden auf eine Temperatur von 1200°C erhitzt, wobei der Temperaturanstieg 100°C pro h beträgt. Nach 3stündigem Verweilen bei der Maximaltemperatur (1200°C) werden Keramikkörper erhalten, die hohes spezifisches Gewicht und eine hohe Beständigkeit gegen Auslaugen haben und sich zur Langzeitlagerung der darin eingebetteten toxischen Nuklide eignen.

Beispiel 10

Gemäß Beispiel 2 hergestellte Teilchen, die bei 250°C kalziniert wurden, werden mit der Lösung von Spaltprodukten plus Aktiniden in Kontakt gebracht, wie sie in Beispiel 9 beschrieben ist, bis sich eine Ladung von 10 g radioaktiven Nukliden pro 100 g TiO&sub2; ergibt. Die mit Nukliden beladenen Teilchen werden bei 1050°C 2 h behandelt und man erhält Mikrosphären, die ein spezifisches Gewicht über 4,1 g/cm³ haben und sich zur dauernden Lagerung der darin eingebetteten toxischen Nuklide durch Einschluß in einen Glas- oder Metallblock eignen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von anorganischen Ionenaustauschkörpern auf der Basis von Titanverbindungen, bei dem eine Lösung einer anorganischen Titanverbindung in einem gegebenenfalls aus einem Alkohol bestehenden organischen Lösungsmittel gebildet und diese mit einer basischen Verbindung behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Umsetzung von TiCl&sub4; und Tetrahydrofuranol

a) eine verhältnismäßig hochviskose alkoholische Lösung herstellt, die gegebenenfalls zusätzlich zu Titanverbindungen auch Verbindungen anderer Elemente enthält,

b) die in Stufe (a) erhaltene Lösung in die gewünschte geometrische Konfiguration durch alkalische Hydrolyse in einer wasserfreien Umgebung oder einer Umgebung mit kontrolliertem Wassergehalt überführt und geliert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die erhaltenen Ionenaustauschgele mit Lösungen in Kontakt bringt, die chemische Elemente enthalten, deren Absorption an den Gelen gewünscht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die erhaltenen Gele trocknet und/oder kalziniert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die in Stufe a) erhaltene Lösung durch Verdampfen von Lösungsmittel und/oder durch Zugabe eines organischen Polymeren weiter eindickt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches Polymer ein Cellulosederivat oder eine Vinylverbindung einsetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Cellulosederivat eine Hydroxypropylmethylcellulose einsetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Vinylverbindung Polyvinylalkohol einsetzt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Gasblasen in die alkoholische Lösung zur Erzielung von anorganischen Ionenaustauschern mit kontrollierter Porosität einführt.

9. Ionenaustauschgel oder Xerogel, hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es nach Trocknen bei 100°C eine spezifische Oberfläche zwischen 400 und 600 m²/g und nach 2stündigem Erhitzen auf 300°C eine spezifische Oberfläche von mehr als 200 m²/g aufweist.

10. Ionenaustauschgel oder Xerogel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Ionenaustauschgelen absorbierten Ionen Ionen von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen sind.

11. Ionenaustauschgel oder Xerogel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierten Ionen Ba-Ionen und/oder Ca-Ionen und/oder Sr- Ionen sind.

12. Ionenaustauschgel oder Xerogel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierten Ionen Bor- und/oder Silicium- und/oder Fe-Ionen enthalten.

13. Ionenaustauschgel oder Xerogel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich zu Titan und den absorbierten Ionen noch die in Stufe (a) eingeführten Elemente Al und/oder Zr und/oder Fe enthält.

14. Ionenaustauschgel oder Xerogel nach einem der Ansprüche 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente Ti : Al : Zr : Ba : Ca im Verhältnis 0,74 : 0,11 : 0,09 : 0,05 : 0,28 vorliegen.

15. Ionenaustauschgel oder Xerogel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Konfiguration eine kugelförmige Form ist.

16. Ionenaustauschgel oder Xerogel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Form die einer Membran ist, die von einem geeigneten Träger getragen wird.

17. Verwendung der anorganischen Ionenaustauscher nach Anspruch 9 bis 16 zur Extraktion von Uran aus Seewasser.

18. Verwendung der anorganischen Ionenaustauscher nach Anspruch 9 bis 16 zur Immobilisierung von toxischen Nukliden, die in flüssigen radioaktiven Abfällen, wie sie bei der Wiederaufarbeitung und/ oder der Wiederherstellung von Brennstoffelementen, beim Kühlen oder während des Betriebs von Kernkraftwerken anfallen, enthalten sind.

19. Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß Ionenaustauschgele oder Xerogele gemäß Anspruch 15 nach Absorption und/oder Adsorption von radioaktiven toxischen Nukliden bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1400°C, erhitzt und versintert werden.

20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Sinterung bei einer Temperatur zwischen 400 und 800°C kalziniert und unter einem Druck zwischen 1 und 6 Tonnen pro cm² verpreßt wird.