DE69208544T2

DE69208544T2 - Methode zur Herstellung eines Sorbentmittel für Metallelement und Methode zur Adsorption und Trennung des Metallelementes

Info

Publication number: DE69208544T2
Application number: DE69208544T
Authority: DE
Inventors: Wataru Shirato
Original assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2012-07-03
Also published as: AU652062B2; ES2040686T3; EP0522642B1; CA2072821C; US5320664A; DE522642T1; CA2072821A1; BR9202530A; ES2040686T1; RU2072895C1; EP0522642A1; AU1945492A; DE69208544D1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Adsorbens für ein metallisches Element, welches Actinide wie Uran, Thorium und Elemente der Transurane, Elemente der Schwermetalle wie Cadmium, Blei, Chrom, Quecksilber und Eisen oder metallische Elemente wie Kobalt, Cäsium und Strontium adsorbieren kann.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Adsorbieren und zum Trennen des metallischen Elementes von einer Lösung, die dieses metallische Element aufweist, unter Benutzung dieses Adsorbens.

Beschreibung des Standes der Technik

Elemente der Gruppe der Nuklearbrennstoffe wie Uran oder Thorium sind in den Flüssigkeitsrückständen von Fabriken zur Herstellung nuklearer Brennstoffe enthalten. 1m Stand der Technik ist ein Verfahren beschrieben, ein Adsorbens für diese Elemente der nuklearen Brennstoffe zu schaffen, welch es auf dem "kakishibu" beruht, das bedeutet einem Persimonen-Saft (ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldungen Nr. 63-61998 und Nr. 1-155947). Dieses Adsorbens ist eine Hydrogel-Verbindung, die hergestellt wird, indem kaki-shibu mit einem Aldehyd oder einer Säure, wie z.B. Schwefelsäure oder Phosphorsäure in Reaktion gebracht wird, was zur Gelierung des Persimonen-Tannins führt.
Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat eine frühere Patentanmeldung eingereicht, die ein Verfahren betrifft, ein Adsorbens eines unlöslichen Tannins herzustellen, welches das Auflösen des Tannin-Pulvers in einer wässrigen Aldehydlösung, das Hinzufügen von Ammoniak zu der hergestellten Lösung um ein Ausfällen hervorzurufen und das Altern der Ausfällung, um das unlösliche Tannin zu erhalten, umfaßt (ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 3-206094).
Gemäß dem früheren Verfahren zur Herstellung einer Hydrogelverbindung war das Ursprungsmaterial auf kaki-shibu beschränkt, weil Tannins, die aus einem anderen natürlichen Produkt als kaki-shibu stammten, nicht mit einem Aldehyd oder einer Säure reagieren, so daß sich kein Gel ausbilden wird.
Das letztere Verfahren zur Herstellung eines Adsorbens eines unlöslichen Tannins stellt ein Problem dar, da das unlösliche Tannin aus einem Tannin-Pulver hergestellt wird, welch es eine Zusammenballung von fein zerteilten Partikeln ist Wenn das unlösliche Tannin in eine Säule einer Abfallbearbeitungsfabrik eingefüllt wird und anschließend Abwässer durch die Säule hindurchgeführt werden, wechselt das unlösliche Tannin seine Form in die von fein zerteilten Partikeln und Teilchen, wodurch sich eine Erhöhung des Durchflußwiderstandes ergibt Beispielsweise kann eine Abwasserflüssigkeit durch eine mit einem Adsorbens aus unlöslichem Tannin gefüllte Säule mit einer Raumgeschwindigkeit von maximal 17 h&supmin;¹ durchfließen. Diese Rate bedeutet, daß es ungenügend ist, den Durchsatz oder die Abbauverfahrensgeschwindigkeit des Abwassers zu erhöhen.
Ein Stickstoffharz auf der Basis des Tannins ist in der US-A-2 354 672 beschrieben. Dieses Harz wird bei der Reinigung von Flüssigkeiten oder Gasen als auch bei Ionentauschersystemen eingesetzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein neues Adsorbens für ein metallisches Element mit einer hohen Adsorptionsfähigkeit und mit einem geringen Flußwiderstand beim Einsatz in einer gepackten Säule zu schaffen. Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, ein Verfahren anzugeben, das erfindungsgemäße Adsorbens herzustellen, indem eine Gelverbindung ausgebildet wird, zu deren Herstellung eine Anzahl von Arten von kondensiertem Tannin eingesetzt werden kann, welches reichlich in der Natur vorkommt.
Ein weitere Aufgabe dieser Erfindung ist dadurch gegeben, ein Verfahren zum Adsorbieren und zum Abtrennen eines metallischen Elementes anzugeben, wobei das metallische Element wirksam und effektiv wiedergewonnen werden kann, indem das metallische Element von dem Adsorbens abgeschieden wird.
Wir haben ein neues Adsorbens gefunden, das die Gestalt eines Hydrogels aufweist, welches von der Behandlung eines kondensierten Tannins ausgebildet ist, wobei das Adsorbens hohe Adsorptionsfähigkeiten für metallische Elemente und einen geringen Flußwiderstand aufweist, wenn es in einer gepackten Säule eingesetzt wird. Die erfindungsgemäße Gelverbindung ist vorteilhaft, weil sie aus einer Reihe von vielfach in der Natur auftretenden Tanninarten erhalten werden kann.
Dieser Verfahren umfassen verschiedene Verfahrensmöglichkeiten:
Das erste Verfahren umfaßt die Verfahrensschritte des Lösens eines kondensierten Tanninpulvers in wässrigem Ammoniak, des Mischens der erhaltenen Lösung mit einer wässrigen Aldehydlösung, um ein Gel auszubilden, und entweder eines Fixierens bei Raumtemperatur oder des Aufheizens der erhaltenen Verbindung, um die Verbindung zu stabilisieren.
Das zweite Verfahren umfaßt die Verfahrensschritte des Mischens von wässrigem Ammoniak mit einer wässrigen Aldehydlösung, das Auflösen eines kondensierten Tanninpulvers in der gemischten Flüssigkeit und das Aufheizen der erhaltenen Lösung, um das Gel zu stabilisieren.
Das dritte Verfahren umfaßt die Verfahrensschritte des Lösens eines kondensierten Tanninpulvers in wässrigem Ammoniak mit einem pH-Wert von 8 oder größer, des Mischens der erhaltenen Lösung mit Hexamethylentetramin und des Auiheizens der gemischten Flüssigkeit, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren.
Das vierte Verfahren umfaßt die Verfahrensschritte des Mischens eines kondensierten Tanninpulvers in wässriger Hexamethylentetraminlösung, des Hinzufügens von wässrigem Ammoniak zu der gemischten Flüssigkeit, so daß die erhaltene Flüssigkeit einen pH-Wert von 8 oder größer aufweist, des Lösens des Tanninpulvers und des Aufheizens der erhaltenen Lösung, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren.
Das fünfte Verfahren umfaßt die Verfahrensschritte des Lösens des Tanninpulvers in einer wässrigen Alkalimetallhydroxidlösung mit einem pH-Wert zwischen 7 und 10, des Mischens der erhaltenen Lösung mit einer wässrigen Aldehydlösung, und des Aufheizens der gemischten Flüssigkeit, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren.
Das sechste Verfahren umfaßt die Verfahrensschritte des Lösens eines kondensierten Tanninpulvers in einer wässrigen Alkalimetallhydroxidlösung mit einem pH-Wert zwischen 7 und 10, des Mischens der erhaltenen Lösung mit Hexamethylentetramin und des Aufheizens der gemischten Flüssigkeit, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren.
Das siebte Verfahren umfaßt die Verfahrensschritte des Lösens eines kondensierten Tanninpulvers in einer wässrigen Hexamethylentetraminlösung, des Hinzufügens einer wässrigen Alkalimetallhydroxidlösung zu der gemischten Lösung, so daß die gemischte Lösung in einem pH-Wert-Bereich zwischen 7 und 10 eingestellt wird, des Auflösens des Tanninpulvers und des Aufheizens der erhaltenen Lösung, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren, wobei für die vorausstehenden sieben Verfahren vorausgesetzt wird, daß kein Triätyhlentetramin zu der oben genannten Mischung der drei Substanzen hinzugefügt wird.
"Stabilisieren" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Gelzusammensetzung in Wasser, einer Säure oder einer Lauge unlöslich ist und "eine stablilisierte Gelverbindung" bedeutet, daß die Verbindung in Wasser, einer Säure oder einer Lauge unlöslich ist
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein metallisches Element von einer Lösung adsorbiert und getrennt, indem das erfindungsgemäße Adsorbens mit der das metallische Element enthaltenden Lösung für einen Zeitraum in Kontakt gebracht wird, der ausreichend ist, daß das Metall in der Lösung von dem Adsorbens adsorbiert werden kann. Das Adsorbens kann zuerst pulverisiert werden, um seine Oberfläche zu vergrößern. Nach dem Schritt des in Kontakt bringens kann das Metall wiedergewonnen werden, indem das das Metall enthaltende Adsorbens mit einem Extraktionsmittel, wie zum Beispiel mit einer verdünnten mineralsauren Lösung, versetzt wird.

Kurzbeschreibung der Figuren

Die Fig. 1 zeigt eine Kurvenschar der Ergebnisse des Adsorptionstestes 1 gemäß dieser Erfindung,
die Fig. 2 zeigt eine Kurvenschar der Ergebnisse des Adsorptionstestes 2 gemäß dieser Erfindung,
die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Säule, die beim Adsorptionstest 3 gemäß dieser Erfindung eingesetzt worden ist,
die Fig. 4 zeigt eine Kurve des Adsorptionszustandes von Uran beim Adsorptionstest 4 gemäß dieser Erfindung,
die Fig. 5 zeigt eine Kurve des Extraktionsgrades von Uran beim Adsorptionstest 4 gemäß dieser Erfindung,
die Fig. 6 zeigt eine Kurvenschar der Ergebnisse der Adsorpüonstests 7 bis 9, 11, 13 und 14 gemäß dieser Erfindung, und
die Fig. 7 schließlich zeigt eine Kurve des Ergebnisses des Adsorptionstestes 16 gemäß dieser Erfindung.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles

Unter den metallischen Elementen, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Adsorbens adsorbiert werden können, sind insbesondere Uran, Thorium und Elemente der Transurane, Elemente der Schwermetalle wie Cadmium, Blei, Chrom, Quecksilber und Eisen oder metallische Elemente wie Kobalt, Cäsium und Strontium zu nennen.
Tannin, welches geeignet ist, als Tanninpulver bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt zu werden, ist kondensiertes Tannin. Kondensiertes Tannin, welches bei der Erfindung eingesetzt wird, bedeutet ein Tannin, welches mit einer Säure reagiert, um einen Anthocyanid-Farbstoff zu bilden. Solches kondensiertes Tannin kann aus Quebracho, aus australischer Akazie, aus Mangrovengewächsen, aus Fichte oder Rottanne, aus Gambir, Acacatechin oder aus Eichenlohe durch übliche Methoden, wie Extraktion, gewonnen. Das kondensierte Tannin enthält kein kaki-shibu.
Bei der Durchführung des ersten, zweiten und fünften Verfahrens handelt es sich bei dem Aldehyd vorteilhafterweise um eine wässrige Lösung von Formaldehyd, Ethanal oder G lutaraldehyd. Eine wässrige Formaldehydlösung wird bevorzugt, weil es die Bildung einer Gelverbindung beschleunigt und die mechanische Stärke der Gelverbindung verbessert.
Alkalimetallhydroxide, die geeignet sind, bei der Durchführung des fünften, sechsten und siebten Verfahrens eingesetzt zu werden, sind Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Lithiumhydroxid.
Bei der Durchführung des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorzugsweise folgende Mischverhältnisse der Komponenten eingesetzt: kondensiertes Tanninpulver zu 3 bis 35 Gewichtsprozent, Ammoniak zu 33 bis 35 Gewichtsprozent, Aldehyd zu 30 bis 62 Gewichtsprozent (auf der Basis der Gesamtmenge der drei Komponenten). Ein Beispiel für ein übliches Mischungsverhältnis ist: Tanninpulver zu 24 Gewichtsprozent, Ammoniak zu 33 Gewichtsprozent und Aldehyd zu 43 Gewichtsprozent.
Der gewählte Anteil an kondensiertem Tanninpulver ist insbesondere wichtig. Wenn das Tanninpulver weniger als 3 Gewichtsprozent ausmacht, ist es schwierig, dieses zum gelieren zu bringen. Wenn der Anteil dagegen die 35 Gewichtsprozent überschreitet, neigt es dazu, eine pulverige Verbindung zu bilden.
Die sich ergebende Gelverbindung löst sich als solche nicht in Wasser. Da sich die Gelverbindung allerdings in Säuren oder Laugen löst, wird die Gelverbindung vorteilhafterweise durch eine der beiden folgenden Verfahrensweisen stabilisiert Ein Verfahren umfaßt das Ruhen lassen der Gelverbindung für drei bis vier Tage, oder einer größeren Zeitspanne, bei Raumtemperatur von 20 bis 25 Grad Celsius für das Altern. Bei einem anderen Verfahren wird die Gelverbindung aufgeheizt, um sie umgehend zu stabilisieren. Wenn die Temperatur, auf die aufgeheizt wird, erhöht wird, kann die Aufheizzeit verkürzt werden. Wenn die Gelverbindung auf 70 Grad Celsius aufgeheizt wird, werden mindestens 30 Minuten benötigt, um die Verbindung zu stabilisieren. Wenn die Gelverbindung auf 80 Grad Celsius aufgeheizt wird, reichen bereits 15 Minuten.
Bei dem zweiten Verfahren wird wässriges Ammoniak und eine wässrige Aldehydlösung gemischt und anschließend wird kondensiertes Tanninpulver in der sich ergebenden Mischung aufgelöst Dabei kann dasselbe Mischungsverhältnis wie beim ersten Verfahren eingestellt werden. Nach einem Rühren von ungefähr fünf bis zehn Minuten löst sich das Tanninpulver vollständig auf Dann wird die sich ergebende Lösung in derselben Weise aufgeheizt wie bei dem ersten Verfahren, um eine stabilisierte Gelverbindung zu schaffen. Die Gelierung und die Stabilisierung erfolgen dabei durch das Aufheizen zur selben Zeit.
Bei dem dritten Verfahren wird zuerst kondensiertes Tanninpulver in wässrigem Ammoniak aufgelöst, wobei dieses einen pH-Wert von 8 oder größer aufweist Wenn der pH-Wert der Lösung 8 oder kleiner ist, wird sich das Tanninpulver nicht in einfacher Weise in dem wässrigem Ammoniak lösen.
Das Mischungsverhältnis des kondensiertem Tanninpulvers hängt von dem pH- Wert des wässrigen Ammoniak ab. Es ist zum Beispiel wünschenswert, ein kondensiertes Tanninpulver von 1 bis 15 Gewichtsprozent mit wässrigem Ammoniak mit einem pH-Wert von 8 zu mischen. Falls das Tanninpulver weniger als 1 Gewichtsprozent ausmacht, ist es schwierig, die erhaltene Mischung zu gelieren. Wenn der pH-Wert des wässrigen Ammoniak erhöht wird, ist es möglich, das Mischungsverhältnis des Tanninpulvers bis auf 15 Gewichtsprozent oder mehr zu erhöhen.
Hexametyhlentetramin wird mit der wässrigen Ammoniaklösung gemischt, die das Tanninpulver in einer Menge von mindestens 0,5 Gewichtsprozent auflöst. Dann wird die sich ergebende Lösung in derselben Weise wie bei dem zweiten Verfahren erhitzt, um eine stabilisierte Gelverbindung zu schaffen.
Bei dem vierten Verfahren wird ein kondensiertes Tanninpulver mit einer wässrigen Hexametyhlentetraminlösung gemischt, die mindestens 0,5 Gewichtsprozent Hexametyhlentetramin enthält Das Mischungsverhältnis des Tanninpulvers und der Hexametyhlentetraminlösung ist dieselbe wie bei dem drittem Verfahren.
Zu diesem Zeitpunkt löst sich das Tanninpulver noch nicht in der Hexametyhlentetraminlösung auf.
Bei einer Zugabe von wässrigem Ammoniak zu der Mischung, um den pH-Wert der Mischung auf 8 oder höher zu steigern, löst sich das Tanninpulver vollständig auf. Schließlich wird die erhaltene Lösung in derselben Weise wie bei dem zweiten und beim dritten Verfahren aufgeheizt, um eine stabilisierte Gelverbindung zu erhalten.
Bei dem fünften Verfahren wird kondensiertes Tanninpulver in einer wässrigen Alkalihydroxidlösung gelöst, die einen pH-Wert zwischen 7 und 10 aufweist Falls der pH-Wert kleiner als 7 ist, wird sich das Tanninpulver nicht einfach lösen.
Falls der pH-Wert größer als 10 ist, wird die sich ergebende Gelverbindung instabil sein und sich leicht in Wasser auflösen.
Das bevorzugte Mischungsverhältnis liegt bei 1 bis 40 Gewichtsprozent des Tanninpulvers mit der wässrigen Alkalimetallhydroxidlösung. Falls der Anteil des Tanninpulvers weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, dann wird es sich nicht leicht gelieren. Falls der Anteil des Tanninpulvers mehr als 40 Gewichtsprozent beträgt, wird sich die Viskosität der gemischten Flüssigkeit erhöhen und die Handhabbarkeit verschlechtern. Die sich ergebende Lösung wird mit wässriger Aldehydlösung in derselben Weise wie bei dem ersten Verfahren gemischt Wenn zum Beispiel eine wässrige Lösung mit 37 Gewichtsprozent Formaldehyd als wässrige Aldehydlösung benutzt wird, dann werden 1,39 ml der wässrigen Formaldehydlösung zu 50 ml der wässrigen Lösung hinzugefügt, um das Tanninpulver zu lösen. Schließlich wird die gemischte Flüssigkeit in derselben Weise aufgeheizt wie bei dem zweiten, dritten und vierten Verfahren, um eine stabilisierte Gelverbindung zu schaffen.
Bei dem sechsten Verfahren werden im wesentlichen die selben Verfahrensschritte wie beim dritten Verfahren durchgeführt, außer daß eine wässrige Alkalimetallhydroxidlösung mit einem pH-Wert zwischen 7 und 10 an Stelle des wässrigen Ammoniaks benutzt wird, um eine stabilisierte Gelverbindung zu bilden. Das Mischungsverhältnis des Tanninpulvers ist dasselbe wie bei dem fünften Verfahren. Hexametyhlentetramin (0,5 Gewichtsprozent) wird mit der wässrigen Alkalimetallhydroxidlösung gemischt, die das Tanninpulver auflöst
Bei dem siebten Verfahren werden im wesentlichen dieselben Verfahrensschritte wie bei dem vierten Verfahren ausgeführt, außer daß eine wässrige Alkalimetallhydroxidlösung mit einem pH-Wert zwischen 7 und 10 an Stelle des wässrigen Ammoniaks benutzt wird, um eine stabilisierte Gelverbindung zu bilden. Das Mischungsverhältnis des Tanninpulvers ist dasselbe wie bei dem fünften Verfahren.
Dadurch, daß eines der oben erwähnten sieben erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, bildet die Gelverbindung ein Adsorbens für metallische Elemente, welches in Wasser, Säure oder Lauge unlöslich ist Das so erhaltene erfindungsgemäße Adsorbens für metallische Elemente kann durch mechanische Mittel, wie zum Beispiel einen Mischer, auf eine gewünschte Korngröße zerkleinert werden, um die Kontaktfläche des Adsorbens zu erhöhen.
Das erfindungsgemäße Adsorbens kann dann dazu in üblichen Säulen oder Schubverfahren eingesetzt werden, um Metalle zu adsorbieren. lnsbesondere kann das erfindungsgemäße Adsorbens in eine Säule eingefüllt werden, um dadurch ein metallisches Element zu adsorbieren. Anschließend kann eine verdünnte mineralsaure Lösung durch das Adsorbens in der Säule hindurchgeleitet werden, um das Metall von und aus dem Adsorbens herauszulösen. Ein Adsorbens mit einem adsorbierten Metallbestandteil kann ebenfalls zu einer verdünnten mineralsauren Lösung hinzugeführt und gerührt werden, wodurch sich das Metall aus dem Adsorbens herauslöst oder extrahiert wird. Dabei können für die mineralsaure Lösung Stickstoffsäuren, Salzsäure oder Schwefelsäure eingesetzt werden.
Im Gegensatz zu kaki-shibu stammt das kondensierte Tannin, welches bei der Erfindung als Ausgangsmaterial für das Adsorbens eingesetzt wird, aus einer Vielzahl von natürlichen Produkten. Dieses führt zu einer wirksamen Nutzung von vorhandenen Ressourcen. Darüberhinaus ist Tannin kostengünstig und leicht zu erhalten und kann in das erfindungsgemäße Adsorbens für metallische Elemente mit nur wenigen vorbereitenden Schritten umgewandelt werden. Es ist damit für die industrielle Herstellung gut geeignet und somit wirtschaftlich einsetzbar und vorteilhaft
Das erfindungsgemäße Adsorbens zeigt exzellente Adsorptionseigeneschaften. Auch zeigt das erfindungsgemäße Adsorbens eine verbesserte "Permeabilität" oder "Durchflußwiderstand", wenn es in eine Säule eingefüllt wird, im Gegensatz zum üblichen unlöslichen Tannin, welches aus einer Zusammenhäufung von fein zerteilten Partikeln besteht
Das erfindungsgemäße Adsorbens zeigt insbesondere ein hervorragendes Adsorptionsverhalten für eine Vielzahl von metallischen Elementen, die Uran und Thorium umfassen, die von einem Verfahren zur Herstellung von Nuklearbrennstoff stammen können, von Uran aus Seewasser, von Transuranelementen, die beim Herstellungsverfahren von Nuklearbrennstoff anfallen, wie zum Beispiel, Curium, Americium, Neptunium und Plutonium, Schwermetalle wie Cadmium, Blei, sechswertiges Chrom, Quecksilber, Eisen, Kobalt, Cäsium und Strontium. Als Ergebnis zeigt sich, daß das erfindungsgemäße Adsorbens für ein breites Anwendungsgebiet einsetzbar und geeignet ist
Weiterhin erzeugt das benutzte erfindungsgemäße Adsorbens, das metallische Elemente adsorbiert hat, keine giftigen Gase bei der Verbrennung und das Volumen des Adsorbens kann durch eine solche Verbrennung stark verkleinert werden und verringert damit die Menge an festem Abfall. Abhängig von der Art des von dem erfindungsgemäßen Adsorbens adsorbierten metallischen Elementes, kann ein fester Abfall erhalten werden, der ein reines Metalloxid enthält, aus dem es möglich ist, das Metall wiederzugewinnen.
Zusätzlich ist das erfindungsgemäße Adsorbens, da es sich um eine Gelverbindung mit hoher mechanisch er Stärke handelt, gegen einen Zerfall widerstandsfähig, selbst wenn es in Kontakt mit einer verdünnten Mineralsäure kommt Als Ergebnis kann das metallische Element, welches von dem Adsorbens adsorbiert ist, leicht aus der Gelverbindung gelöst werden, um das Metall wiederzugewinnen und es zu reinigen.
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele erläutert, ohne jedoch durch diese Beispiele auf diese beschränkt zu sein.

Beispiel 1

8 Gramm von Mimosarinde-Tanninpulver, welches einem kondensierten Tanninpulver entspricht, wird in 50 ml von 13.3 N wässrigem Ammoniak gelöst Zu der sich ergebenden Lösung werden 57 ml einer wässrigen Lösung mit 37 Gewichtsprozent Formaldehyd hinzugefügt, dem ein Umrühren für eine vollkommene Durchmischung folgt Wenn das Umrühren beendet wird, hat sich eine Gelverbindung gebildet Die Gelverbindung wurde in zwei identische Teile aufgeteilt Eine der beiden Teile konnte bei Raumtemperatur über vier Tage hinweg altern und reifen. Die zweite Hälfte wurde über eine Stunde auf 70 Grad Celsius aufgeheizt. So wurden zwei Arten von Adsorbens für metallische Elemente erhalten, die jeweils aus einer stabilisierten Gelverbindung bestehen. Das zweite Adsorbens für metallische Elemente wurde in den Adsorptionstests 1 bis 14 eingesetzt, die nun beschrieben werden.

Beispiel 2

50 Milliliter von 13.3 N wässrigem Ammoniak wurden mit 57 ml einer wässrigen Lösung mit 37 Gewichtsprozent Formaldehyd gemischt 8 Gramm von Mimosarinde-Tanninpulver wurden hinzugefügt und in der sich ergebenden Flüssigkeit gelöst Die so erhaltene Lösung wurde über eine Stunde auf 70 Grad Celsius aufgeheizt In dieser Art und Weise wurde die Gelierung und die Stabilisierung zur selben Zeit durchgeführt, um somit ein Adsorbens für metallische Elemente in Form einer stabilisierten Gelverbindung zu schaffen.

Beispiel 3

8 Gramm von Mimosarinde-Tanninpulver wurden zu 107 ml wässrigen Ammoniaks hinzugefügt, wobei das Ammoniak einen pH-Wert von 8,5 aufwies. Da der pH-Wert der sich ergebenden Lösung ständig im Verhältnis zu dem hinzugefügten Tanninpulver abnahm, wurde weiteres wässriges Ammoniak hinzugefügt, um den pH-Wert der Lösung bei 8 oder höher zu halten. Dann wurden 1,5 Gramm Hexametyhlentetramin-Pulver zu der sich ergebenden Lösung hinzugefügt Die Lösung wurde dann für drei Stunden auf 70 Grad Celsius aufgeheizt Als ein Ergebnis wurde die Gelierung und die Stabilisierung zur selben Zeit durchgeführt, um somit ein Adsorbens für metallische Elemente in Form einer stabilisierten Gelverbindung zu schaffen.

Beispiel 4

1,5 Gramm von Hexametyhlentetraminpulver wurden in 107 ml Reinwasser aufgelöst 8 Gramm Mimosarinde-Tanninpulver wurden hinzugefügt und in die sich ergebende wässrige Lösung gemischt Zu diesem Zeitpunkt war das Tannin noch nicht gelöst Dann wurde wässriges Ammoniak zu der sich ergebenden Mischung hinzugefügt, so daß die gemischte Flüssigkeit einen pH-Wert von 8 oder mehr aufwies, so daß sich das Tannin darin löste. Die Mischung wurde dann für drei Stunden auf 70 Grad Celsius aufgeheizt Als ein Ergebnis wurde die Gelierung und die Stabilisierung zur selben Zeit durchgeführt, um somit ein Adsorbens für metallische Elemente in Form einer stabilisierten Gelverbindung zu schaffen.

Beispiel 5

8 Gramm von Mimosarinde-Tanninpulver wurden zu 50 ml einer wässrigen NAOH-Lösung mit einem pH-Wert von 8,7 hinzugefügt und gelöst Da der pH- Wert der sich ergebenden Lösung ständig im Verhältnis zu dem hinzugefügten Tanninpulver abnahm, wurde weitere wässrige NAOH-Lösung in geeigneter Menge zu der sich ergebenden Lösung hinzugefügt, so daß der pH-Wert der Lösung bei 8 gehalten werden konnte. Dann wurden 2,77 ml einer wässrigen Lösung mit einem Anteil von 37 Gewichtsprozent zu der sich ergebenden Lösung hinzugefügt Die dann vorliegende Lösung wurde dann für eine Stunde auf 70 Grad Celsius aufgeheizt. Als ein Ergebnis wurde die Gelierung und die Stabilisierung zur selben Zeit durchgeführt, um somit ein Adsorbens für metallische Elemente in Form einer stabilisierten Gelverbindung zu schaffen.

Beispiel 6

8 Gramm von Mimosarinde-Tanninpulver wurden zu 50 ml einer wässrigen NAOH-Lösung mit einem pH-Wert von 8,5 hinzugefügt und gelöst Da der pH- Wert der sich ergebenden Lösung ständig im Verhältnis zu dem hinzugefügten Tanninpulver abnahm, wurde weitere wässrige NAOH-Lösung in geeigneter Menge zu der sich ergebenden Lösung hinzugefügt, so daß der pH-Wert der Lösung bei 8 gehalten werden konnte. Dann wurde 1,0 Gramm Hexametyhlentetramin-Pulver zu der sich ergebenden Lösung hinzugefügt Die dann vorliegende Lösung wurde dann für eine Stunde auf 70 Grad Celsius aufgeheizt Als ein Ergebnis wurde die Gelierung und die Stabilisierung zur selben Zeit durchgeführt, um somit ein Adsorbens für metallische Elemente in Form einer stabilisierten Gelverbindung zu schaffen.

Beispiel 7

1,0 Gramm Hexametyhlentetramin-Pulver wurde in 50 ml Reinwasser aufgelöst Dann wurden 8 Gramm Mimosarinde-Tanninpulver hinzugefügt Diese Mischung wurde dann gründlich zur Homogenität gemischt Zu diesem Zeitpunkt war das Tannin noch nicht gelöst Dann wurde eine wässrige NAOH-Lösung zu der sich ergebenden Mischung hinzugefügt, so daß die gemischte Flüssigkeit einen pH- Wert von 7 aufwies, so daß sich das Tannin darin löste. Die Mischung wurde dann für eine Stunde auf 70 Grad Celsius aufgeheizt Als ein Ergebnis wurde die Gelierung und die Stabilisierung zur selben Zeit durchgeführt, um somit ein Adsorbens für metallische Elemente in Form einer stabilisierten Gelverbindung zu schaffen.

Vergleichsbeispiel 1

8 Gramm von Mimosarinde-Tanninpulver wurden in einer wässrigen Lösung mit 37 Gewichtsprozent Formaldehyd gelöst Dann wurden 14 ml oder mehr an 13,7 N wässrigem Ammoniak zu der sich ergebenden Lösung hinzugefügt um die sich ergebende Tanninverbindung auszufällen. Diese Mischung wurde dann filtriert Das getrennte ausgefällte Produkt stand dann über vier Tage bei Raumtemperatur zum Reifen und Altern, womit sich ein Adsorbens für metallische Elemente ergab, welches aus einem unlöslichen Tannin bestand, welches eine Partikelgröße in einem Bereich von ungefähr 1,0 bis 2,4 Millimeter aufwies.

Adsorptionstest 1

Die Adsorbens für metallische Elemente, die mit den Beispielen 1 bis 4 erhalten worden sind, wurden mit Hilfe eines Mischers auf eine Partikelgröße in einem Bereich von ungefähr 1,0 bis 2,4 Millimeter gebracht bzw. zerkleinert, wobei dies dieselbe Partikelgröße wie bei dem Adsorbens aus dem Vergleichsbeispiel 1 bedeutet Die folgenden Adsorptionstests für Uran sind mit den Adsorbenten für metallische Elemente aus den Beispielen 1 bis 7 und dem Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt worden.
Fünf Lösungen von 250 ml wurden jeweils einzeln in einen Behälter eingebracht, wobei die Lösungen eine Urankonzentration von 200 ppb und einen pH-Wert von 4 aufwiesen. Dann wurden 25 mg (Trockengewicht) der Proben der Adsorbenten für metallische Elemente aus den Beispielen 1 bis 4 und dem Vergleichsbeispiel 1 jeweils zu den Lösungen hinzugefügt Diese Lösungen wurden dann ungefähr zwei Stunden umgerührt, so daß das Uran jeweils an die Adsorbenten adsorbiert werden konnten, so daß anschließend die jeweilige Uran-Adsorptionsrate gemessen werden konnte.
Zusätzlich wurden weitere Tests für die Uran-Adsorptionsraten in derselben Weise durchgeführt, außer daß der pH-Wert der das Uran enthaltenden Lösungen entsprechend abgeändert worden ist Bei entsprechenden Versuchsreihen, in denen die Adsorbenten gemäß der Beispiele 1 bis 4 eingesetzt worden sind, wurde der pH-Wert auf die Werte 6, 8 bzw. 10 eingestellt Bei Versuchsreihen und Verfahrensabläufen, in denen das Adsorbens aus dem Vergleichsbeispiel 1 eingesetzt worden ist, wurde der pH-Wert der Lösung auf 7 und 9,5 eingestellt Die entsprechenden Ergebnisse sind in der Fig. I dargestellt, wobei α für die Adsorptionsrate steht, die sich aus der folgenden Formel ergibt:
α = [(C&sub0;-C&sub1;)/C&sub0;] * 100 (%),
wobei C&sub0; die Urankonzentration in der Flüssigkeit vor dem Hinzufügen des Adsorbens darstellt, und C&sub1; die Urankonzentration in der Lösung nach der Adsorption des Urans durch das Hinzufügen des Adsorbens darstellt.
Wie es deutlich aus der Fig. 1 hervorgeht, wiesen alle Adsorbenten, die aus Gelverbindungen bestanden, die nach den Beispielen 1 bis 4 hergestellt worden sind, eine hohe Adsorptionsrate für Uran über einen weiten pH-Bereich zwischen 4 und 10 auf. Dies war ebenfalls der Fall für das Vergleichsbeispiel 1. Keine der Beispiele zeigten irgendeinen Unterschied in der Fähigkeit zur Adsorption auf der Grundlage des Herstellungsverfahrens und dessen Form.

Adsorptionstest 2

Die Adsorbenten für metallische Elemente, die aus den Beispielen 5 bis 7 hervorgingen, wurden in einem Zerkleinerer auf eine Partikelgröße zwischen 1 und 2,4 Millimeter reduziert Die nun folgenden Adsorptiontests für Uran wurden im Hinblick auf diese Metalladsorbenten durchgeführt
Drei Lösungen (1-3) von 250 Milliliter mit jeweils einer Urankonzentration von 245 ppb und einem pH-Wert von 4 wurden einzeln in einen von drei Behältern eingebracht 25 Milligramm (Trockengewicht) der Adsorbenten für metallische Elemente aus den Beispielen 5 bis 7 sind jeweils zu den Lösungen (1-3) hinzugefügt worden. Die Lösungen sind dann für ungefähr zwei Stunden durchgerührt worden, um das Uran an jedem Adsorbens zu adsorbieren, so daß die jeweiligen Adsorptionsraten für Uran gemessen werden konnten. Die Ergebnisse sind in der Fig. 2 dargestellt
Wie es deutlich aus de Fig. 2 hervorgeht, wiesen alle Adsorbenten, die aus Gelverbindungen bestanden, die nach den Beispielen 5 bis 7 hergestellt worden sind, eine hohe Adsorptionsrate für Uran über einen weiten pH-Bereich auf.

Adsorptionstest 3

Das Adsorbens für metallische Elemente aus Beispiel I wurde in einem Zerkleinerer auf eine Partikelgröße von 1,0 bis 2,4 Millimeter reduziert und anschließend in eine Säule 10 eingebracht, die in der Fig. 3 dargestellt ist. Die Säule wies einen inneren Durchmesser von 50 Millimeter an ihrem Einflußabschnitt 10a, einen inneren Durchmesser von 10 Millimeter an ihrem Mittelabschnitt 10b und einen inneren Durchmesser von 4 Millimeter an ihren Ausflußabschnitt 10c auf. Die Länge von dem oberen Ende an dem Einlaß bis zu dem unteren Ende der Mitte betrug 260 Millimeter. Zwischen dem mittleren Abschnitt 10b und dem Auslaß 10c war Glaswolle 10d eingesetzt Das Adsorbens wurde dann soweit in die Säule eingebracht, bis es die Höhe von 180 Millimeter, von der Glaswolle 10d ab gesehen, erreichte. In ähnlicher Weise wurde das Adsorbens, welches aus dem Vergleichsbeispiel 1 erhalten worden ist, in eine Säule eingebracht, die dieselbe Konstruktion wie die oben beschriebene aufwies.
Um den Durchflußwiderstand der mit dem Adsorbens des Beispiels 1 mit der bei einer mit einem Adsorbens nach dem Vergleichsbeispiel 1 gefüllten Säule zu vergleichen, wurden 500 Milliliter Reinwasser durch die Säulen hindurchlaufen gelassen. Dabei wurde die Zeit gemessen, die es dauerte, bis die 500 Milliliter Wasser durch die Säulen hindurchgeflossen war. Diese Messungen zur Ermittlung des Durchflußwiderstandes wurden fünfmal wiederholt, wobei jedesmal eine neue Probe des Adsorbens eingesetzt worden ist
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 festgehalten und zeigen eine durchschnittliche Zeit von 4,88 Stunden, die das Reinwasser benötigte, um durch die mit dem Adsorbens nach dem Vergleichsbeispiel 1 gefüllte Säule hindurchzulaufen, wohingegen die durchschnittliche Zeit, die das Reinwasser benötigte, um durch die mit dem Adsorbens nach dem Beispiel 1 gefüllte Säule hindurchzulaufen, 0,85 Stunden betrug. Dies zeigt auf, daß das Adsorbens nach Beispiel 1 ungefähr 5,7 mal permeabler und durchlässiger war, als das nach dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellte. Tabelle 1 Test Nr. Beispiel Vergleichsbeispiel (jeweils Zeit in Stunden) Durchschnitt

Adsorptionstest 4

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer auf eine Partikelgröße zwischen 1 und 2,4 Millimeter reduziert und dann in eine Säule mit einem inneren Durchmesser von 4 Millimetern an dem mittleren Abschnitt eingefüllt Das Adsorbens wurde in die Säule bis zu einer Höhe von 80 Millimeter von dem Boden des mittleren Abschnitts eingefüllt Eine Lösung des pH-Wertes 4 mit einer Urankonzentration von 680 ppb wurde dann durch die Säule mit einer Raumgeschwindigkeit von 62,5 h&supmin;¹ hindurchgeleitet Die Urankonzentration der Lösung, die durch die Säule hindurchtrat wurde in regelmäßigen Zeitabschnitten gemessen. Die Fig. 4 zeigt die erhaltenen Ergebnisse. Wie es deutlich aus der Fig. 4 hervorgeht, sank die Urankonzentration auf ein Zehntel oder weniger zu der Urankonzentration in der Flüssigkeit vor dem Hindurchlaufen durch die Säule, bis ungefähr 2300 Milliliter Flüssigkeit durch die Säule hindurchgelaufen war. Daher kann man sagen, daß das Adsorbens ungefähr das 2300 fache ihres Volumens an Uran enthaltender Lösung filtrieren kann, da das Volumen des in die Säule eingefüllten Adsorbens 1 Milliliter betrug (0,2² pi 0,8). Dies zeigt das Maß der Uran-Adsorption auf, die für das erfindungsgemäße Adsorbens nach Beispiel 1 möglich ist.
Anschließend wurden 315 Milliliter an 0,1 N Stickstoffsäure in 30 bis 40 Milliliter- Portionen durch die Säule hindurchgeführt, die mit dem Uran-haltigen Adsorbens gefüllt war, so daß die Flußrate 150 ml/h betrug geradlinige Geschwindigkeit ungefähr 1190 cm/h; Raumgeschwindigkeit = 149 h&supmin;¹]. Diese Ergebnisse sind in der Tabelle 2 und in der Fig. 5 dargestellt Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, werden 99 Prozent des Uran mit den ersten 30 Milliliter verdünnter Stickstoffsäure aus der Säule herausgespült Daher sinkt die Uran-Konzentration der verdünnten Lösung nach und nach, wenn die verdünnte Stickstoffsäure durch die Säule hindurchfließt und schließlich waren 100 Prozent des Urans ausgespült worden. Dies zeigt auf, daß Uran in einfacher Weise aus dem Adsorbens nach Beispiel 1 herausgelöst werden kann. Tabelle 2 Test Nr. Verdünnte Lösung (ml) Urankonzentration der verdünnten Lösung (ppb) Uran-Gehalt der verdünnten Lösung (ng) Verdünnungsrate (%) Gesamt 300

Adsorptionstest 5

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. Dann wurde das Adsorbens in dieselbe Säule wie beim Adsorptionstest 3 eingebracht Eine Lösung mit einer Thorium-Konzentration von 8,5 bis 10&supmin;¹ Bq/cm³ wurde durch die Säule hindurchgeführt Nachdem ungefähr 2300 Milliliter der Lösung durch die Säule hindurchgelaufen war, wurde die Thorium-Konzentration in der abfließenden Lösung gemessen. Die derart aufgefundene Thoriumkonzentration betrug 5,0 10&supmin;² Bq/cm³ oder weniger. Dies bedeutet, daß 94 Prozent oder mehr des Thoriums in dem Adsorbens nach Beispiel 1 adsorbiert worden ist

Adsorptionstest 6

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 4 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu 1000 Millilitern natürlichem Seewasser hinzugefügt, welches eine Urankonzentration von 5,35 ppb und einen pH-Wert von 7,7 aufwies. Die resultierende Flüssigkeit wurde dann für 24 Stunden gerührt, so daß das Adsorbens das Uran adsorbieren konnte. Die gerührte Flüssigkeit wurde dann durch ein Filterpapier (Toyo Filterpapier Nr. 6) filtriert und die Uran-Konzentration des Filtrats gemessen. Die Urankonzentration des Filtrats betrug 1,00 pbb. Dies zeigt an, daß 81 Prozent des Urans in dem Adsorbens adsorbiert worden sind. Der adsorbierte Anteil je Gramm Adsorbens lag bei 1088 Mikrogramm innerhalb des 24-Stunden-Versuchs.

Adsorptionstest 7

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 100 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu viermal jeweils 200 Millilitern Lösung hinzugefügt, die jeweils Curium (²&sup4;&sup4;cm) in einer Konzentration von 2,9 10&supmin;¹ Bq/cm³ aufwies. Diese Lösungen hatten vier pH-Werte in einem Bereich zwischen 4 und 10. Jede dieser Lösungen wurde für zwei Stunden gerührt, damit das Curium adsorbiert werden konnte. Die letztendlich adsorbierten Curiummengen wurden gemessen, um die Curium-Adsorptionsrate zu erfassen. Die Fig. 6 zeigt die Ergebnisse. Wie in der Fig. 6 dargestellt ist, zeigt das Adsorbens hohe Adsorptionsraten in saurem Milieu.

Adsorptionstest 8

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 100 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu sechsmal jeweils 200 Millilitern Lösung hinzugefügt, die jeweils Americium (²&sup4;¹Am) in einer Konzentration von 1,6 10&supmin;¹ Bq/cm³ aufwies. Diese Lösungen hatten vier pH-Werte in einem Bereich zwischen 3 und 10. Jede dieser Lösungen wurde für zwei Stunden gerührt, damit das Americium adsorbiert werden konnte. Die letztendlich adsorbierten Americiummengen wurden gemessen. Die Fig. 6 zeigt die Ergebnisse. Wie in der Fig. 6 dargestellt ist, zeigt das Adsorbens hohe Adsorptionsraten in zunehmend saurem Milieu.

Adsorptionstest 9

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 100 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu viermal jeweils 200 Millilitern Lösung hinzugefügt, die jeweils Neptunium (²³&sup7;Np) in einer Konzentration von 5,5 10&supmin;¹ Bq/cm³ aufwies. Diese Lösungen hatten vier pH-Werte in einem Bereich zwischen 4 und 10. Jede dieser Lösungen wurde für zwei Stunden gerührt, damit das Neptunium adsorbiert werden konnte. Die letztendlich adsorbierten Neptuniummengen wurden gemessen. Die Fig. 6 zeigt die Ergebnisse. Wie in der Fig. 6 dargestellt ist, zeigt das Adsorbens hohe Adsorptionsraten wenn der pH-Wert der Lösung bei 6 oder höher lag.

Adsorptionstest 10

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 25 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu 50 Millilitern Lösung hinzugefügt, die eine Plutonium- Konzentration von 1,1 10&supmin;&sup5; Bq/cm³ und einen pH-Wert von 6 aufwies. Die Lösung wurde für zwei Stunden gerührt, damit das Plutonium adsorbiert werden konnte. Die gerührte Flüssigkeit wurde filtriert und das Filtrat wurde auf die Konzentration der adsorbierten Plutoniummenge hin gemessen. Die Plutoniumkonzentration betrug 1,0 10&supmin;&sup6; Bq/cm³. Dies zeigt an, daß 90 Prozent des Plutoniums in dem Adsorbens adsorbiert worden ist

Adsorptionstest 11

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 500 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu viermal jeweils 250 Millilitern Lösung hinzugefügt, die Cadmium enthielt und zwar in einer Konzentration von 100 ppm. Diese Lösungen hatten vier pH-Werte in einem Bereich zwischen 4 und 10. Jede dieser Lösungen wurde für drei Stunden gerührt, damit das Cadmium adsorbiert werden konnte. Die Lösungen wurden dann auf ihren Cadmiumgehalt hin untersucht, um ihre jeweiligen adsorbierten Cadmiummengen zu messen. Die Fig. 6 zeigt die Ergebnisse. Wie in der Fig. 6 dargestellt ist, zeigt das Adsorbens hohe Adsorptionsraten in zunehmend alkalischen Milieu.

Adsorptionstest 12

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 250 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu 125 Millilitern Lösung hinzugefügt, die eine Blei-Konzentration von 100 ppm und einen pH-Wert von 6 aufwies. Die Lösung wurde für eine Stunde gerührt, damit das Blei adsorbiert werden konnte. Die gerührte Flüssigkeit wurde filtriert und das Filtrat wurde auf die Konzentration der adsorbierten Bleimenge hin gemessen. Die Bleikonzentration betrug 8,1 ppm. Dies zeigt an, daß ungefähr 92 Prozent des Bleis in dem Adsorbens adsorbiert worden ist

Adsorptionstest 13

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 250 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu fünfmal jeweils 125 Millilitern Lösung hinzugefügt, die Chrom(VI) (CrO&sub3;) in einer Konzentration von 100 ppm enthielt Diese Lösungen hatten fünf verschiedene pH-Werte in einem Bereich zwischen 3,5 und 10. Jede dieser Lösungen wurde für drei Stunden gerührt, damit das Chrom adsorbiert werden konnte. Es wurden dann die Adsorptionsraten für Chrom gemessen. Die Fig. 6 zeigt die Ergebnisse. Wie in der Fig. 6 dargestellt ist, zeigt das Adsorbens hohe Adsorptionsraten in zunehmend saurem Milieu.

Adsorptionstest 14

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 250 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu viermal jeweils 125 Millilitern Lösung hinzugefügt, die Quecksilber in einer Konzentration von 10 ppm enthielt Diese Lösungen hatten vier verschiedene pH-Werte in einem Bereich zwischen 3,5 und 10. Jede dieser Lösungen wurde für zwei Stunden gerührt, damit das Quecksilber adsorbiert werden konnte. Es wurden dann die Adsorptionsraten für Quecksilber gemessen. Die Fig. 6 zeigt die Ergebnisse. Wie in der Fig. 6 dargestellt ist, zeigt das Adsorbens hohe Adsorptionsraten bei einem pH-Wert von ungefähr 6.

Adsorptionstest 15

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 2000 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu 1000 Millilitern Lösung hinzugefügt, die eine Eisen- Konzentration von 1 ppm und einen pH-Wert von 4 aufwies. Die Lösung wurde für eine Stunde gerührt, damit das Eisen adsorbiert werden konnte. Die gerührte Flüssigkeit wurde filtriert und das Filtrat wurde auf die Konzentration der adsorbierten Eisenmenge hin gemessen. Die Eisenkonzentration betrug 0,01 ppm oder weniger. Dies zeigt an, daß 99 Prozent des Eisens oder mehr in dem Adsorbens adsorbiert worden ist Die adsorbierte Menge per Gramm Adsorbens lag bei 495 Mikrogramm je Tag.

Adsorptionstest 16

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 200 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu viermal jeweils 100 Millilitern Lösung hinzugefügt, die Kobaltchlorid (CoCl&sub2;) in einer Kobalt-Konzentration von 100 ppm enthielt Diese Lösungen hatten vier verschiedene pH-Werte in einem Bereich zwischen 4 und 10. Jede dieser Lösungen wurde für drei Stunden gerührt, damit das Kobalt adsorbiert werden konnte. Es wurden dann die Adsorptionsraten für Kobalt gemessen. Die Fig. 7 zeigt die Ergebnisse. Wie in der Fig. 7 dargestellt ist, zeigt das Adsorbens hohe Adsorptionsraten bei ansteigender Alkalität.

Adsorptionstest 17

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 400 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu 100 Millilitern Strontiumnitrat-[Sr(NO&sub3;)&sub2;]-Lösung hinzugefügt, die eine Strontium-Konzentration von 100 ppm und einen pH-Wert von 10 aufwies. Die Lösung wurde für drei Stunden gerührt, damit das Strontium adsorbiert werden konnte. Die Lösung wurde dann auf die Konzentration der adsorbierten Strontiummenge hin gemessen. Die Strontiumkonzentration betrug 16 Milligramm je Gramm Adsorbens, woraus auf eine hohe Adsorptionsfähigkeit geschlossen werden konnte.

Adsorptionstest 18

Das Adsorbens für metallische Elemente, das aus dem Beispiel 1 hervorging, wurde in einem Zerkleinerer in derselben Weise behandelt wie beim Adsorptionstest 3. 400 Milligramm (Trockengewicht) des so zerkleinerten Adsorbens wurden dann genommen und zu 100 Millilitern Cäsiumnitrat-[CsN)&sub3;]-Lösung hinzugefügt, die eine Cäsium-Konzentration von 10 ppm und einen pH-Wert von 10 aufwies. Die Lösung wurde für drei Stunden gerührt, damit das Cäsium adsorbiert werden konnte. Die Lösung wurde dann auf die Konzentration der adsorbierten Cäsiummenge hin gemessen. Die Cäsiumkonzentration betrug 798 Mikrogramm je Gramm Adsorbens, woraus auf eine hohe Adsorptionsfähigkeit geschlossen werden konnte.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Adsorbens für ein metallisches Element mit den Verfahrensschritten,

des Vorbereitens eines kondensierten Tanninpulvers, einer wässrigen Aldehyd- oder H examethylentetraminlösung und einer Alkalilösung,

des Mischens der genannten drei Substanzen, und

des Fixierens der so erhaltenen Mischung, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren,

dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalilösung eine Alkalimetallhydroxidlösung mit einem pH-Wert zwischen 7 und 10 oder wässriges Ammoniak ist, wobei dieses wässrige Ammoniak einen pH-Wert von 8 oder größer aufweist, wenn eine Hexamethylentetraminlösung eingesetzt wird und wobei kein Triäthylentetramin zu der genannten Mischung der drei Substanzen hinzugefügt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Tanninpulver in wässrigem Ammoniak gelöst wird und daß die erhaltene Lösung mit einer wässrigen Aldehydlösung gemischt wird, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Tanninpulver in einer Mischung aus wässrigem Ammoniak und wässriger Aldehydlösung gelöst wird und daß die erhaltene Flüssigkeit während einer Zeitdauer, die ausreichend ist, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren, auf eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Tanninpulver in wässrigem Ammoniak bei einem pH-Wert von 8 oder mehr gelöst, daß die erhaltene Lösung mit Hexamethylentetramin gemischt und daß die erhaltene Flüssigkeit während einer Zeitdauer, die ausreichend ist, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren, auf eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur erhitzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Tanninpulver mit einer wässrigen Hexamethylentetraminlösung gemischt und wässriges Ammoniak zu der gemischten Flüssigkeit zugegeben wird, um den pH- Wert der gemischten Flüssigkeit auf mindestens 8 einzustellen und um das Tanninpulver zu lösen, und daß die erhaltene Lösung während einer Zeitdauer, die ausreichend ist, um aus der Flüssigkeit eine stabilisierte Gelmischung in Form eines Gels zu bilden, auf eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur erhitzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Tanninpulver in einer wässrigen Alkalimetallhydroxidlösung gelöst wird, welche einen pH-Wert zwischen 7 und 10 aufweist, und daß die erhaltene Lösung mit einer wässrigen Hexamethylentetraminlösung gemischt und die gemischte Flüssigkeit während einer Zeitdauer, die ausreichend ist, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren, auf eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur erhitzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Tanninpulver mit einer wässrigen Alkalimetallhydroxidlösung gemischt wird, welche einen pH-Wert zwischen 7 und 10 aufweist, und daß die erhaltene Lösung mit einer wässrigen Hexamethylentetraminlösung gemischt und die gemischte Flüssigkeit während einer Zeitdauer, die ausreichend ist, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren, auf eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur erhitzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Tanninpulver mit einer wässrigen Hexamethylentetraminlösung gemischt wird, daß die erhaltene Lösung mit einer wässrigen Alkalimetallhydroxidlösung gemischt wird, um einen pH-Wert zwischen 7 und 10 einzustellen und um das Tanninpulver zu lösen, und daß die gemischte Flüssigkeit während einer Zeitdauer, die ausreichend ist, um die Flüssigkeit in Form eines Gels zu stabilisieren, auf eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur erhitzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetallhydroxid Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Lithiumhydroxid ist.

10. Adsorbens für metallische Elemente erhalten gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

11. Verfahren zum Abtrennen eines metallischen Elementes aus seiner Lösung bestehend aus dem in Berührung bringen der Lösung mit einem Adsorbens gemäß Anspruch 10, während einer Zeitdauer, die ausreichend ist, um das Metall an das Adsorbens zu adsorbieren und Abtrennen des Adsorbens von der Lösung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens vor dem in Berührung bringen pulverisiert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das in Berührung bringen durchgeführt wird, indem man das Adsorbens in eine röhrenförmige Säule füllt und die Lösung durch die Säule hindurchleitet

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Element ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Cadmium, Blei, Chrom, Quecksilber, Eisen, Kobalt, Cäsium, Strontium und den Actiniden.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das abgetrennte Adsorbens mit einer verdünnten mineralsauren Lösung in Kontakt gebracht wird, um das metallische Element aus dem Adsorbens in die saure Lösung zu extrahieren.