JP2005061970A - Method for separating actinoid - Google Patents
Method for separating actinoid Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005061970A JP2005061970A JP2003291620A JP2003291620A JP2005061970A JP 2005061970 A JP2005061970 A JP 2005061970A JP 2003291620 A JP2003291620 A JP 2003291620A JP 2003291620 A JP2003291620 A JP 2003291620A JP 2005061970 A JP2005061970 A JP 2005061970A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adsorbent
- compound
- actinoid
- thiacalixarene
- element group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
この発明は、例えば原子力発電所から発生する使用済み燃料を再処理する際に発生する高レベル放射性廃棄物中から、地層処分の対象であるアクチノイドを選択的に分離するアクチノイドの分離方法に関するものである。 The present invention relates to a method for separating an actinide that selectively separates actinides that are targets of geological disposal from high-level radioactive waste generated when reprocessing spent fuel generated from, for example, a nuclear power plant. is there.
使用済み燃料を再処理する際に硝酸溶液として発生する高レベル放射性廃棄物には、（１）短半減期で高い発熱量を有するセシウム・ストロンチウム元素群、（２）長半減期でα核種であるアクチノイド元素群および（３）短半減期でβ核種またはγ核種のランタノイド元素群等の核種が含まれている。 High-level radioactive waste generated as nitric acid solution when reprocessing spent fuel includes (1) cesium / strontium element group with short half-life and high calorific value, and (2) alpha nuclide with long half-life A certain actinide element group and (3) a nuclide having a short half-life, such as a β nuclide or a γ nuclide lanthanoid element group.
このような高レベル放射性廃棄物は、ホウケイ酸ガラス固化体として地層処分することが検討されており、そのホウケイ酸ガラス固化体は年間数百トン程度発生するものと考えられている。 Such high-level radioactive waste is being considered for geological disposal as a borosilicate glass solidified body, and it is considered that the borosilicate glass solidified body is generated about several hundred tons per year.
ところで、高レベル放射性廃棄物のうち、本来地層処分の対象となるべき核種は、上記（２）のアクチノイド元素群だけである。すなわち、高レベル放射性廃棄物からアクチノイド元素群だけを分離し、地層処分できれば、発生するホウケイ酸ガラス固化体の総量を数十％削減することが可能となる。 By the way, among the high-level radioactive waste, the nuclide that should be the target of geological disposal is only the actinoid element group (2). That is, if only the actinoid element group can be separated from the high-level radioactive waste and the geological disposal can be performed, the total amount of borosilicate glass solidified material generated can be reduced by several tens of percent.
従来、高レベル放射性廃棄物中のアクチノイド元素群およびランタノイド元素群を選択的に抽出し、セシウム・ストロンチウム元素群と分離するための溶媒抽出用キレート剤として、ｎ−オクチル（フェニル）−Ｎ，Ｎ−ジイソブチルカルバモイルメチルフォスフィンオキサイド（以下、ＣＭＰＯという）が開発されており、これによりセシウム・ストロンチウム元素群とアクチノイド・ランタノイド元素群との分離が可能になっている。 Conventionally, n-octyl (phenyl) -N, N has been used as a chelating agent for solvent extraction for selectively extracting actinoid elements and lanthanoid elements from high-level radioactive waste and separating them from cesium / strontium elements. -Diisobutylcarbamoylmethylphosphine oxide (hereinafter referred to as CMPO) has been developed, which makes it possible to separate the cesium / strontium element group from the actinide / lanthanoid element group.
一方、アクチノイド元素群とランタノイド元素群とは化学的、物理的性質が非常に似ており、一般的には両者の分離は困難とされている。 On the other hand, the actinide element group and the lanthanoid element group are very similar in chemical and physical properties, and it is generally considered difficult to separate them.
このような状況の下で、アクチノイド元素群とランタノイド元素群とを含む液体からアクチノイド元素群を選択的に分離する溶剤抽出用キレート剤として、アルキルービスー１，２，４−トリアジニルピリジン（以下、Ｒ−ＢＴＰという）等が開発されている。このＲ−ＢＴＰを用いた場合には、硝酸イオン濃度が高い方がアクチノイド元素としてのアメリシウム（Ａｍ）に対する吸着性が増大するが、酸濃度が高いとＲ−ＢＴＰ自体が酸に溶解する性質を有している。このため、Ｒ―ＢＴＰの使用に際しては、酸濃度を上げずに硝酸イオン濃度を上げる必要から、硝酸ナトリウムが添加されている。 Under such circumstances, alkyl-bis-1,2,4-triazinylpyridine (hereinafter, referred to as a chelating agent for solvent extraction that selectively separates the actinide element group from the liquid containing the actinide element group and the lanthanoid element group) R-BTP) has been developed. When this R-BTP is used, the higher the nitrate ion concentration, the higher the adsorptivity to americium (Am) as an actinoid element. However, when the acid concentration is high, R-BTP itself dissolves in acid. Have. For this reason, when using R-BTP, sodium nitrate is added because it is necessary to increase the concentration of nitrate ions without increasing the acid concentration.
しかし、従来のアクチノイドの分離方法は上述のような構成を有しているので、次のような課題があった。すなわち、Ｒ−ＢＴＰの抽出性能は十分ではなく、また抽出時に大量の硝酸ナトリウムを添加する必要があるため、抽出後に大量の硝酸ナトリウムが二次廃棄物として発生してしまうという課題があった。さらに、溶媒抽出法では、大量の有機溶媒を使用するため、廃有機溶媒を処理する後工程が必要となり、プロセスが複雑化するという課題があった。 However, the conventional actinide separation methods have the following problems because they have the above-described configuration. That is, the extraction performance of R-BTP is not sufficient, and it is necessary to add a large amount of sodium nitrate at the time of extraction, which causes a problem that a large amount of sodium nitrate is generated as secondary waste after extraction. Furthermore, since a large amount of an organic solvent is used in the solvent extraction method, a post-process for treating the waste organic solvent is required, and there is a problem that the process becomes complicated.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、二次廃棄物および廃有機溶媒を発生させることなく、アクチノイドの分離性能に優れたアクチノイドの分離方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for separating actinoids having excellent actinide separation performance without generating secondary waste and waste organic solvents. .
本発明者らは、上記事情に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、高レベル放射性廃棄物が溶解している硝酸溶液中で、アクチノイド元素群に対する吸着性が高く、ランタノイド元素軍に対する吸着性が低いチアカリックスアレーン化合物を吸着剤として使用できることを見出した。しかも、チアカリックスアレーン化合物でアクチノイド元素群を吸着分離する場合には、従来の分離方法で課題となっていた二次廃棄物および廃有機溶媒の発生もない点で環境的に優れかつ簡易な分離方法と位置付けられるものと確信するに至った。 In light of the above circumstances, the present inventors have conducted extensive research, and as a result, in a nitric acid solution in which high-level radioactive waste is dissolved, the adsorptivity to the actinide element group is high and the adsorptivity to the lanthanoid element army is low. It has been found that thiacalixarene compounds can be used as adsorbents. Moreover, when actinide elements are adsorbed and separated with a thiacalixarene compound, environmentally friendly and simple separation is achieved because there is no generation of secondary waste and waste organic solvents, which has been a problem with conventional separation methods. I was convinced that it was positioned as a method.
この発明に係るアクチノイドの分離方法は、アクチノイド元素群およびランタノイド元素群を含む被吸着液を、チアカリックスアレーン化合物に接触させて、前記アクチノイド元素群を選択的に前記チアカリックスアレーン化合物に吸着させるように構成したものである。 In the method for separating an actinoid according to the present invention, an adsorbed liquid containing an actinoid element group and a lanthanoid element group is brought into contact with a thiacalixarene compound so that the actinoid element group is selectively adsorbed on the thiacalixarene compound. It is configured.
この発明では、チアカリックスアレーン化合物を、無機化合物、有機化合物およびこれらの複合体から選択された担体に担持してもよい。 In the present invention, the thiacalixarene compound may be supported on a carrier selected from an inorganic compound, an organic compound, and a complex thereof.
また、この発明では、チアカリックスアレーン化合物としてイオン交換基を有するものを用いる場合に、担体としてのイオン交換体にイオン交換して担持してもよい。 Moreover, in this invention, when using what has an ion exchange group as a thiacalixarene compound, you may carry | support by ion-exchange on the ion exchanger as a support | carrier.
この発明によれば、アクチノイド元素群およびランタノイド元素群を含む被吸着液を、チアカリックスアレーン化合物に接触させて、アクチノイド元素群を選択的にチアカリックスアレーン化合物に吸着させるように構成したので、ランタノイド元素群からアクチノイド元素群を効率よく分離することができるという効果がある。また、この発明によれば、従来のＲ−ＢＴＰを用いた溶媒抽出法で課題とされた二次廃棄物および廃有機溶媒を発生させることがないという効果がある。 According to the present invention, the adsorbed liquid containing the actinide element group and the lanthanoid element group is brought into contact with the thiacalixarene compound so that the actinide element group is selectively adsorbed on the thiacalixarene compound. There is an effect that the actinide element group can be efficiently separated from the element group. Moreover, according to this invention, there exists an effect that the secondary waste and waste organic solvent which were made a subject with the solvent extraction method using the conventional R-BTP are not generated.
この発明によれば、チアカリックスアレーン化合物を、無機化合物、有機化合物およびこれらの複合体から選択された担体に担持するように構成したので、チアカリックスアレーン化合物とアクチノイド元素またはランタノイド元素との接触機会を増加させることができるという効果がある。 According to the present invention, the thiacalixarene compound is configured to be supported on a carrier selected from an inorganic compound, an organic compound, and a complex thereof, so that the opportunity for contact between the thiacalixarene compound and the actinoid element or lanthanoid element is achieved. There is an effect that can be increased.
この発明によれば、チアカリックスアレーン化合物としてイオン交換基を有するものを用いる場合に、担体としてのイオン交換体にイオン交換して担持するように構成したので、イオン交換基を有するチアカリックスアレーン化合物を担体に容易に担持させることができ、アクチノイド元素またはランタノイド元素との接触機会を増加させることができるという効果がある。 According to the present invention, when a thiacalixarene compound having an ion exchange group is used, the thiacalixarene compound having an ion exchange group is configured to be supported by ion exchange on the ion exchanger as a carrier. Can be easily supported on a carrier, and the contact opportunity with an actinoid element or a lanthanoid element can be increased.
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるアクチノイドの分離方法を説明するためのフローチャートである。なお、高レベル放射性廃棄物が硝酸溶液に溶解した状態で存在することから、この実施の形態１は、硝酸溶液中でアクチノイドの分離を実施する例として説明される。
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a flowchart for explaining an actinide separation method according to Embodiment 1 of the present invention. Since high-level radioactive waste exists in a state dissolved in a nitric acid solution, the first embodiment will be described as an example in which actinides are separated in a nitric acid solution.
この実施の形態１では、まず調製工程（ステップＳＴ１）において、チアカリックスアレーン化合物を担持するための担体を調製し（ステップＳＴ１Ａ）、この調製された担体にチアカリックスアレーン化合物を担持した吸着剤を調製する（ステップＳＴ１Ｂ）。 In the first embodiment, first, in the preparation step (step ST1), a support for supporting the thiacalixarene compound is prepared (step ST1A), and the adsorbent supporting the thiacalixarene compound on the prepared support is prepared. Prepare (step ST1B).
チアカリックスアレーン化合物は、４個乃至６個のフェノール類化合物を硫黄（Ｓ）あるいはＳＯ、ＳＯ２等の硫黄化合物で架橋した構造を有するものであり、例えば化学式１で示すＣＡＰ４、化学式２で示すＣＡＰＳ４−ＳＯ、化学式３で示すＣＡＰＳ４−ＳＯ２、化学式４で示すＣＡＰＳ４−ＥＣＭ、化学式５で示すＣＡＰＳ４−ＳＯ３Ｎａ、化学式６で示すＣＡＰＳ６を挙げることができるが、この発明はこれらに限定されるものではない。
チアカリックスアレーン化合物を担持するための担体は、例えばシリカ等の無機化合物、例えばポリスチレン等の有機化合物およびこれらの複合体から、チアカリックスアレーン化合物の種類等に応じて適宜選択される。このような担体に担持されることで、チアカリックスアレーン化合物は、上記担体に担持されていない場合と比べて、後述の試料液（被吸着液）中の被吸着元素としてのアクチノイド元素またはランタノイド元素との接触機会が増加する。担体としては、チアカリックスアレーン化合物を担持する表面積を増すために、細孔を有するものが好ましく、その細孔としては、チアカリックスアレーン化合物の担持量を大きくするために、内容積の大きいものが望ましい。 The carrier for supporting the thiacalixarene compound is appropriately selected from inorganic compounds such as silica, organic compounds such as polystyrene, and complexes thereof, depending on the type of thiacalixarene compound. By being supported on such a carrier, the thiacalixarene compound is actinide element or lanthanoid element as an adsorbed element in a sample liquid (adsorbed liquid) to be described later, compared to the case where the thiacalixarene compound is not supported on the above-mentioned carrier. Increased opportunities for contact with The carrier preferably has pores in order to increase the surface area for supporting the thiacalixarene compound, and the pores have a large internal volume in order to increase the amount of thiacalixarene compound supported. desirable.
上記担体へのチアカリックスアレーン化合物の担持方法としては、例えば有機溶媒にチアカリックスアレーン化合物を溶解し、その溶解液に担体を浸漬した後、有機溶媒を蒸発により除去する方法が一般的であるが、この発明はこのような担持方法に限定されるものではない。特に、スルホン酸塩等のイオン交換基を有するチアカリックスアレーン化合物を用いる場合には、当該チアカリックスアレーン化合物を担体としてのイオン交換体にイオン交換して担持する方法を採用することも可能である。これにより、イオン交換基を有するチアカリックスアレーン化合物を担体に容易に担持させることができ、後述の試料液（被吸着液）中のアクチノイド元素またはランタノイド元素との接触機会を増加させることができる。 As a method for supporting the thiacalixarene compound on the carrier, for example, a method is generally used in which the thiacalixarene compound is dissolved in an organic solvent, the carrier is immersed in the solution, and then the organic solvent is removed by evaporation. The present invention is not limited to such a loading method. In particular, when using a thiacalixarene compound having an ion exchange group such as a sulfonate, it is possible to adopt a method in which the thiacalixarene compound is ion-exchanged and supported on an ion exchanger as a carrier. . Thereby, the thiacalixarene compound having an ion exchange group can be easily supported on the carrier, and the contact opportunity with the actinide element or lanthanoid element in the sample liquid (adsorbed liquid) described later can be increased.
上記ステップＳＴ１と並行して、アクチノイド元素またはランタノイド元素を含む試料液（被吸着液）を調製し（ステップＳＴ２）、この調製された試料液に対してアクチノイド元素またはランタノイド元素の濃度分析を行う（ステップＳＴ４）。この実施の形態１では、高レベル放射性廃棄物溶液が硝酸溶液に溶解した状態で存在することから、高レベル放射性廃棄物溶液に代えて用いられる試料液も硝酸溶液として調製される。 In parallel with step ST1, a sample liquid (adsorbed liquid) containing an actinoid element or lanthanoid element is prepared (step ST2), and the concentration analysis of the actinoid element or lanthanoid element is performed on the prepared sample liquid ( Step ST4). In the first embodiment, since the high-level radioactive waste solution exists in a state dissolved in the nitric acid solution, a sample solution used in place of the high-level radioactive waste solution is also prepared as the nitric acid solution.
ここで、チアカリックスアレーン化合物は、硝酸溶液中において、共存アニオン（硝酸イオンや塩化物イオン）の影響をほとんど受けないが、中性域の方がアクチノイド元素としてのＡｍに対する吸着性が高くなる性質を有している。また、ランタノイド元素としてのネオジム（Ｎｄ）やユーロピウム（Ｅｕ）に対する吸着性も中性域で増加することから、高い分配比（ＫｄＡｍ／ＫｄＮｄ，Ｅｕ）が得られかつＡｍに対する高い吸着性を得るためには、ｐＨ４付近が望ましい。ｐＨが低すぎるとＡｍに対する吸着性が低下するため、その場合には高レベル放射性廃棄物溶液を希釈あるいは中和する必要がある。従って、試料液もｐＨ４付近になるように調製される。また、試料液中のアクチノイド元素またはランタノイド元素の濃度は、α線用液体シンチレーションカウンターまたは高周波誘導プラズマ法で定量的に分析される。 Here, the thiacalixarene compound is hardly affected by coexisting anions (nitrate ions and chloride ions) in a nitric acid solution, but the neutral region has a higher adsorptivity to Am as an actinoid element. have. Further, the adsorptivity to neodymium (Nd) and europium (Eu) as lanthanoid elements also increases in the neutral region, so that a high distribution ratio (Kd Am / Kd Nd, Eu ) can be obtained and the high adsorptivity to Am. In order to obtain, pH around 4 is desirable. If the pH is too low, the adsorptivity to Am is lowered. In that case, it is necessary to dilute or neutralize the high-level radioactive waste solution. Therefore, the sample solution is also prepared to have a pH around 4. The concentration of the actinide element or lanthanoid element in the sample solution is quantitatively analyzed by an α-ray liquid scintillation counter or a high-frequency induction plasma method.
次に、吸着工程（ステップＳＴ２）において、ステップ２で調製された試料液をステップＳＴ１Ｂで調製された吸着剤へ添加して（ステップＳＴ３Ａ）、試料液をチアカリックスアレーン化合物に接触させ、吸着後の試料液と吸着剤とを分離する固液分離を行う（ステップＳＴ３Ｂ）。 Next, in the adsorption step (step ST2), the sample solution prepared in step 2 is added to the adsorbent prepared in step ST1B (step ST3A), the sample solution is brought into contact with the thiacalixarene compound, and after the adsorption Solid-liquid separation is performed to separate the sample liquid and the adsorbent (step ST3B).
上記ステップＳＴ３Ａでは、吸着剤への試料液の添加をバッチ式またはカラム式で行うことが可能である。バッチ式は小規模の実験におけるアクチノイドの分離に適しており、カラム式であれば、吸着剤を充填したカラム内に試料液を連続的に供給することで、試料液中の被吸着元素としてのアクチノイド元素またはランタノイド元素に対する連続的な吸着操作が可能となり、ランタノイド元素からのアクチノイド元素の分離効率を格段に高めることが可能となる。 In step ST3A, the sample liquid can be added to the adsorbent by a batch method or a column method. The batch method is suitable for the separation of actinides in small-scale experiments. If the column method is used, the sample solution is continuously supplied into the column filled with the adsorbent so that it can be used as an adsorbed element in the sample solution. A continuous adsorption operation with respect to the actinoid element or the lanthanoid element becomes possible, and the separation efficiency of the actinide element from the lanthanoid element can be remarkably increased.
上記ステップＳＴ３Ｂにおける固液分離方法としては、例えばフィルタによる濾過を選択することが可能であるが、この発明はこの濾過方法に限定されるものではなく、一般的な固液分離手段を用いて実施することが可能である。 As the solid-liquid separation method in step ST3B, for example, filtration by a filter can be selected. However, the present invention is not limited to this filtration method and is carried out using a general solid-liquid separation means. Is possible.
次に、固液分離後の試料液に対して、ステップＳＴ４と同様に、高周波誘導プラズマ法またはα線用液体シンチレーションカウンターで、アクチノイド元素またはランタノイド元素の濃度分析を行う（ステップＳＴ５）。 Next, the concentration analysis of the actinide element or the lanthanoid element is performed on the sample liquid after the solid-liquid separation using the high-frequency induction plasma method or the α-ray liquid scintillation counter as in step ST4 (step ST5).
最後に、ステップＳＴ４で分析されたアクチノイド元素またはランタノイド元素の濃度と、ステップＳＴ５で分析されたアクチノイド元素またはランタノイド元素の濃度とを次の数式１に代入して、分配比（Ｋｄ）を算出し、チアカリックスアレーン化合物を含む吸着剤の吸着性能を評価する（ステップＳＴ６）。
ここで、Ｋｄは、その値が大きいほど元素の吸着量が大きいことを示している。このため、例えば分配比（ＫｄＡｍ／ＫｄＮｄ）または（ＫｄＡｍ／ＫｄＥｕ）、すなわちアクチノイド元素に対するＫｄが大きく、なおかつランタノイド元素に対するＫｄが小さい吸着剤がアクチノイドの分離に適している。ここで、アクチノイドの分離に最適な吸着剤としては、分配比（ＫｄＡｍ／ＫｄＮｄ，Ｅｕ）＞１００の条件を満たすチアカリックスアレーン化合物が望ましい。 Here, Kd indicates that the larger the value, the larger the element adsorption amount. For this reason, for example, an adsorbent having a distribution ratio (Kd Am / Kd Nd ) or (Kd Am / Kd Eu ), that is, a large Kd for the actinoid element and a small Kd for the lanthanoid element is suitable for the separation of the actinoid. Here, as the optimum adsorbent for actinide separation, a thiacalixarene compound satisfying the condition of a distribution ratio (Kd Am / Kd Nd, Eu )> 100 is desirable.
以上のように、この実施の形態１によれば、処理液を、担体に担持されたチアカリックスアレーン化合物に接触させて、アクチノイド元素を選択的にチアカリックスアレーン化合物に吸着させるように構成したので、ランタノイド元素からアクチノイド元素を効率よく分離することができるという効果がある。また、この実施の形態１によれば、従来のＲ−ＢＴＰを用いた溶媒抽出法で課題とされた二次廃棄物および廃有機溶媒を発生させることがないという効果がある。 As described above, according to the first embodiment, the treatment liquid is brought into contact with the thiacalixarene compound supported on the carrier so that the actinide element is selectively adsorbed on the thiacalixarene compound. There is an effect that the actinide element can be efficiently separated from the lanthanoid element. Moreover, according to this Embodiment 1, there exists an effect that the secondary waste and waste organic solvent made into the subject by the solvent extraction method using the conventional R-BTP are not generated.
この実施の形態１によれば、チアカリックスアレーン化合物を、無機化合物、有機化合物およびこれらの複合体から選択された担体に担持するように構成したので、チアカリックスアレーン化合物とアクチノイド元素またはランタノイド元素との接触機会を増加させることができるという効果がある。 According to the first embodiment, the thiacalixarene compound is supported on a carrier selected from an inorganic compound, an organic compound, and a complex thereof, and thus the thiacalixarene compound and the actinoid element or lanthanoid element There is an effect that it is possible to increase the chance of contact.
この実施の形態１によれば、チアカリックスアレーン化合物としてイオン交換基を有するものを用いる場合に、担体としてのイオン交換体にイオン交換して担持するように構成したので、イオン交換基を有するチアカリックスアレーン化合物を担体に容易に担持させることができ、アクチノイド元素またはランタノイド元素との接触機会を増加させることができるという効果がある。 According to the first embodiment, when a thiacalixarene compound having an ion exchange group is used, the thiacalixarene compound is configured to be ion-exchanged and supported on the ion exchanger as a carrier. The calixarene compound can be easily supported on the carrier, and there is an effect that the chance of contact with the actinide element or lanthanoid element can be increased.
以下、この発明を実施例および比較例により詳述する。
（１）担体の調製
比表面積５ｍ２／ｇ、細孔容積０．９ｃｍ２／ｇおよび平均細孔径０．５μｍの多孔性球状シリカ担体１９０ｇをナス型フラスコ内に仕込み、これをロータリーエバポレータに設置した。次に、ナス型フラスコ内を窒素置換した後に、真空引きした。この間に、モノマー純度９６％のｍ／ｐ−ジビニルベンゼン６．４ｇとｍ／ｐ−ホルミルスチレン３６．２ｇを、溶媒としての１，２，３−トリクロロプロパン１２０．３ｇとｍ−キシレン４９．６ｇに混合し、この混合液に重合開始剤としてのα，α´−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）０．６２ｇと１，１´−アゾビス（シキロヘキサン−１−カルボニトリル）（Ｖ−４０）０．４１ｇを加えて溶解し、モノマー溶液を得た。その後に、真空引きしておいたナス型フラスコ内に上記モノマー溶液を加えて重合を開始した。このとき、ナス型フラスコ内を昇温速度０．７℃／分で６０℃まで昇温させ、これを１時間保持した後、７０℃まで昇温させて、これを２時間保持した。これ以降、８０℃で２時間保持、９０℃で１３時間保持して重合を終了した。得られた担体をアセトン、水およびメタノールで洗浄した後、６０℃で一昼夜真空乾燥させて溶媒を完全に除去した上で担体を調製した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples.
(1) Preparation of carrier 190 g of a porous spherical silica carrier having a specific surface area of 5 m 2 / g, a pore volume of 0.9 cm 2 / g and an average pore diameter of 0.5 μm was placed in an eggplant type flask, and this was installed in a rotary evaporator. did. Next, the inside of the eggplant-shaped flask was purged with nitrogen and then evacuated. During this period, 6.4 g of m / p-divinylbenzene having a monomer purity of 96% and 36.2 g of m / p-formylstyrene were mixed with 120.3 g of 1,2,3-trichloropropane as a solvent and 49.6 g of m-xylene. And 0.62 g of α, α′-azobisisobutyronitrile (AIBN) as a polymerization initiator and 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) (V-40) as a polymerization initiator. 0.41 g was added and dissolved to obtain a monomer solution. Thereafter, the above monomer solution was added to the vacuumed eggplant-shaped flask to initiate polymerization. At this time, the temperature in the eggplant-shaped flask was raised to 60 ° C. at a rate of temperature rise of 0.7 ° C./min, and this was held for 1 hour, then raised to 70 ° C. and held for 2 hours. Thereafter, the polymerization was terminated by maintaining at 80 ° C. for 2 hours and at 90 ° C. for 13 hours. The obtained carrier was washed with acetone, water and methanol, and then vacuum dried at 60 ° C. for a whole day and night to completely remove the solvent to prepare a carrier.
（２）吸着剤１の調製
上記（１）で得られた担体１０ｇをナス型フラスコ内に仕込み、このナス型フラスコ内に、チアカリックスアレーン化合物として５ｇのＣＡＰＳ４を溶解したクロロホルム１００ｃｍ３を投入した後、このナス型フラスコをロータリーエバポレータに設置し、減圧しながら４０℃で１時間保持してクロロホルムを気化除去し、さらに４０℃で一昼夜真空乾燥させて溶媒を完全に除去して、実施例に用いられる吸着剤１を調製した。
(2) were charged carrier 10g obtained in the preparation of adsorbent 1 above (1) eggplant flask, to this round-bottom flask was charged chloroform 100 cm 3 obtained by dissolving CAPS4 of 5g as thiacalixarene compound After that, this eggplant-shaped flask was placed on a rotary evaporator, and kept under vacuum at 40 ° C. for 1 hour to evaporate and remove chloroform, and further vacuum-dried at 40 ° C. overnight to completely remove the solvent. The adsorbent 1 to be used was prepared.
（３）吸着剤２の調製
上記（１）で得られた担体１０ｇをナス型フラスコ内に仕込み、このナス型フラスコ内に、チアカリックスアレーン化合物として５ｇのＣＡＰＳ４−ＳＯ２を溶解したＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１００ｃｍ３を投入した後、このナス型フラスコをロータリーエバポレータに設置し、減圧しながら９０℃で１時間保持してＤＭＦを気化除去し、さらに９０℃で一昼夜真空乾燥させて溶媒を完全に除去して、実施例に用いられる吸着剤２を調製した。
(3) Preparation of adsorbent 2 10 g of the carrier obtained in (1) above was charged into an eggplant type flask, and N, N in which 5 g of CAPS4-SO 2 was dissolved as a thiacalixarene compound in the eggplant type flask. -After adding 100 cm 3 of dimethylformamide (DMF), this eggplant-shaped flask was placed on a rotary evaporator, and kept at 90 ° C for 1 hour under reduced pressure to vaporize and remove DMF, and further vacuum-dried at 90 ° C overnight. The solvent was completely removed to prepare the adsorbent 2 used in the examples.
（４）吸着剤３の調製
上記（１）で得られた担体１０ｇをナス型フラスコ内に仕込み、このナス型フラスコ内に、５ｇのＣＭＰＯを溶解したジクロロエタン２０ｃｍ３を投入した後、このナス型フラスコをロータリーエバポレータに設置し、減圧しながら４０℃で１時間保持してジクロロエタンを気化除去し、さらに４０℃で一昼夜真空乾燥させて溶媒を完全に除去して、比較例に用いられる吸着剤３を調製した。
(4) Preparation of
（５）吸着剤４の調製
含浸するキレート剤をｎ−ペンチル−ＢＴＰ（Ｃ５−ＢＴＰ）に代えた以外は、吸着剤３と同様の方法で吸着剤４を調製した。
(5) Preparation of adsorbent 4 Adsorbent 4 was prepared in the same manner as
（６）吸着剤１〜４の吸着性能評価試験
上記吸着剤１〜４に、Ａｍ、ＮｄまたはＥｕの硝酸塩水溶液を接触させるバッチ式吸着試験（実施例１〜５および比較例１〜４）を行い、各吸着剤に関するＫｄを算出して吸着性能を評価し、その結果を表１に示した。
(6) Adsorption performance evaluation test of adsorbents 1 to 4 Batch type adsorption tests (Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4) in which the adsorbents 1 to 4 are contacted with an aqueous nitrate solution of Am, Nd, or Eu. The adsorption performance was evaluated by calculating Kd for each adsorbent, and the results are shown in Table 1.
実施例１
吸着剤１と、被吸着液として硝酸Ｎｄ水溶液（ｐＨ４、１×１０−４ｍｏｌ／Ｌ）とを用いて硝酸Ｎｄ吸着試験を次のように行った。
まず、吸着剤１を０．１ｇ秤量し、所定のバイアル瓶に投入し、１０ｃｍ３の上記被吸着液を加えて、５０℃の恒温槽内で所定時間（３時間）吸着させた。次に、約１３０回転／分で振とうし、所定の吸着時間後に、０．４５μｍのフィルタを用いて固液分離し、吸着前後のＮｄ元素濃度を高周波誘導プラズマ方で定量分析し、分配比Ｋｄを算出した。
Example 1
Using the adsorbent 1 and an aqueous Nd nitrate solution (pH 4, 1 × 10 −4 mol / L) as an adsorbed liquid, an Nd nitrate adsorption test was performed as follows.
First, 0.1 g of the adsorbent 1 was weighed, put into a predetermined vial, 10 cm 3 of the liquid to be adsorbed was added, and adsorbed in a thermostat at 50 ° C. for a predetermined time (3 hours). Next, it is shaken at about 130 rpm, and after a predetermined adsorption time, it is subjected to solid-liquid separation using a 0.45 μm filter, and the Nd element concentration before and after adsorption is quantitatively analyzed with a high frequency induction plasma method, and the distribution ratio Kd was calculated.
実施例２
吸着剤１を用いた硝酸Ａｍ吸着試験を、硝酸Ａｍ水溶液（ｐＨ４、０．１６８×１０−９ｍｏｌ／Ｌ）を被吸着液として用いた以外は、実施例１と同様に行った。但し、吸着前後のＡｍ元素濃度はα線用液体シンチレーションカウンターで定量分析し、分配比Ｋｄを算出した。
Example 2
An Am nitrate nitrate adsorption test using Adsorbent 1 was performed in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of Am nitrate (pH 4, 0.168 × 10 −9 mol / L) was used as the adsorbed liquid. However, the Am element concentration before and after the adsorption was quantitatively analyzed with an α-ray liquid scintillation counter to calculate the distribution ratio Kd.
実施例３
吸着剤２を用いた以外は、実施例１と同様に行った。
Example 3
The same procedure as in Example 1 was performed except that the adsorbent 2 was used.
実施例４
吸着剤２を用いた硝酸Ｅｕ吸着試験を、硝酸Ｅｕ水溶液（ｐＨ４、１×１０−４ｍｏｌ／Ｌ）を被吸着液として用いた以外は、実施例１と同様に行った。
Example 4
The Eu nitrate adsorption test using the adsorbent 2 was performed in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of Eu nitrate (pH 4, 1 × 10 −4 mol / L) was used as the adsorbed liquid.
実施例５
吸着剤２を用いた以外は、実施例２と同様に行った。
Example 5
The same procedure as in Example 2 was performed except that the adsorbent 2 was used.
比較例１
吸着剤３を用いた硝酸Ｎｄ吸着試験を、硝酸濃度を１ｍｏｌ／Ｌに調整した硝酸Ｎｄ水溶液（１×１０−４ｍｏｌ／Ｌ）を被吸着液として用いた以外は、実施例１と同様に行った。
Comparative Example 1
The Nd nitrate adsorption test using the
比較例２
吸着剤３を用いた硝酸Ａｍ吸着試験を、硝酸濃度を１ｍｏｌ／Ｌに調整した硝酸Ａｍ水溶液（０．１６８×１０−９ｍｏｌ／Ｌ）を被吸着液として用いた以外は、実施例２と同様に行った。
Comparative Example 2
Example 2 is the same as Example 2 except that an Am nitrate nitric acid
比較例３
吸着剤４を用いた硝酸Ｅｕ吸着試験を、硝酸濃度を１ｍｏｌ／Ｌに、硝酸ナトリウム濃度を３ｍｏｌ／Ｌにそれぞれ調整した硝酸Ｅｕ水溶液（１×１０−３ｍｏｌ／Ｌ）を被吸着液として用いた以外は、実施例１と同様に行った。
Comparative Example 3
For the Eu nitrate adsorption test using the adsorbent 4, an aqueous solution of nitric acid Eu (1 × 10 −3 mol / L) adjusted to a nitric acid concentration of 1 mol / L and a sodium nitrate concentration of 3 mol / L was used as the adsorbed liquid. The procedure was the same as in Example 1 except that.
比較例４
吸着剤４を用いた硝酸Ａｍ吸着試験を、硝酸濃度を１ｍｏｌ／Ｌに、硝酸ナトリウム濃度を３ｍｏｌ／Ｌにそれぞれ調整した硝酸Ａｍ水溶液（０．１６８×１０−９ｍｏｌ／Ｌ）を被吸着液として用いた以外は、実施例１と同様に行った。
In the nitrate nitrate Am adsorption test using the adsorbent 4, an aqueous nitrate nitrate solution (0.168 × 10 −9 mol / L) in which the nitric acid concentration was adjusted to 1 mol / L and the sodium nitrate concentration was adjusted to 3 mol / L was adsorbed. The procedure was the same as in Example 1 except that the above was used.
表１から明らかなように、実施例１と実施例２から吸着剤１の分配比（ＫｄＡｍ／ＫｄＮｄ）が５０であり、実施例３と実施例４と実施例５から吸着剤２の分配比（ＫｄＡｍ／ＫｄＮｄ，Ｅｕ）が５００であることが分かる。一方、比較例１と比較例２から吸着剤３の分配比（ＫｄＡｍ／ＫｄＮｄ）が１．５４であり、比較例３と比較例４から吸着剤４の分配比（ＫｄＡｍ／ＫｄＥｕ）が５．３６であることが分かる。このような知見から、チアカリックスアレーン化合物を含む吸着剤の分配比は、従来の吸着剤の分配比に比べて格段に高い値を示すことが理解される。 As is clear from Table 1, the distribution ratio (Kd Am / Kd Nd ) of the adsorbent 1 from Example 1 and Example 2 is 50, and the adsorbent 2 from Example 3, Example 4, and Example 5 It can be seen that the distribution ratio (Kd Am / Kd Nd, Eu ) is 500. On the other hand, the distribution ratio (Kd Am / Kd Nd ) of the adsorbent 3 from Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is 1.54, and the distribution ratio of the adsorbent 4 from Comparative Example 3 and Comparative Example 4 (Kd Am / Kd Eu). ) Is 5.36. From such knowledge, it is understood that the distribution ratio of the adsorbent containing the thiacalixarene compound shows a much higher value than the distribution ratio of the conventional adsorbent.
なお、吸着性能評価試験では、アクチノイド元素およびランタノイド元素のうち、一方の元素のみを含む単独系の試料液を被吸着液として用いたが、この単独系での吸着性能評価は双方の元素を含む混合系の試料液を用いた場合とほぼ同様であると推定される。 In the adsorption performance evaluation test, a single sample liquid containing only one of the actinoid elements and lanthanoid elements was used as the adsorbed liquid, but the adsorption performance evaluation in this single system includes both elements. It is estimated that this is almost the same as the case of using a mixed system sample solution.
ＳＴ１ 吸着剤調製工程
ＳＴ１Ａ 担体の調製
ＳＴ１Ｂ 吸着剤の調製
ＳＴ２ 試料液の調製
ＳＴ３ 吸着工程
ＳＴ３Ａ 吸着剤への添加
ＳＴ３Ｂ 固液分離
ＳＴ４ 元素濃度分析
ＳＴ５ 元素濃度分析
ＳＴ６ 吸着性評価
ST1 Adsorbent Preparation Step ST1A Carrier Preparation ST1B Adsorbent Preparation ST2 Sample Solution Preparation ST3 Adsorption Step ST3A Addition to Adsorbent ST3B Solid-liquid Separation ST4 Element Concentration Analysis ST5 Element Concentration Analysis ST6 Adsorption Evaluation
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003291620A JP4149330B2 (en) | 2003-08-11 | 2003-08-11 | Actinide separation methods |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003291620A JP4149330B2 (en) | 2003-08-11 | 2003-08-11 | Actinide separation methods |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005061970A true JP2005061970A (en) | 2005-03-10 |
| JP4149330B2 JP4149330B2 (en) | 2008-09-10 |
Family
ID=34369249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003291620A Expired - Fee Related JP4149330B2 (en) | 2003-08-11 | 2003-08-11 | Actinide separation methods |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4149330B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008304280A (en) * | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | Actinoid adsorption material and method for treating radioactive waste liquid |
| JP2008308470A (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Akita Univ | Cyclic compound-metal complex analog having gas occluding capacity |
| WO2009101926A1 (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-20 | Akita University | Rare metal extracting agent |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05212205A (en) * | 1991-08-14 | 1993-08-24 | Commiss Energ Atom | Method for separating actinoid from lanthanoid |
| JPH08508989A (en) * | 1993-04-19 | 1996-09-24 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | Crown calix | 4 | Allenes, their production and their use for the selective extraction of cesium and actinides |
| JPH11179104A (en) * | 1996-12-26 | 1999-07-06 | Cosmo Sogo Kenkyusho Kk | Transition metal extraction agent and method for extracting transition metal |
| JP2000500131A (en) * | 1995-11-10 | 2000-01-11 | イギリス国 | Calixarene and its use for sequestration |
| JP2001254075A (en) * | 2000-03-09 | 2001-09-18 | Cosmo Research Inst | Fluorescent material of cyclic phenolic sulfide-metal associate and its composition |
| JP2001255273A (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-21 | Cosmo Research Inst | Analytical method of rare earth metal ion by using cyclic phenol sulfide |
| JP2003183223A (en) * | 2001-09-24 | 2003-07-03 | Synaptec Gmbh | Calix[6]areene, method of producing the same and use thereof |
| JP2005061971A (en) * | 2003-08-11 | 2005-03-10 | Inst Of Research & Innovation | Method for treating high-level radioactive liquid waste |
-
2003
- 2003-08-11 JP JP2003291620A patent/JP4149330B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05212205A (en) * | 1991-08-14 | 1993-08-24 | Commiss Energ Atom | Method for separating actinoid from lanthanoid |
| JPH08508989A (en) * | 1993-04-19 | 1996-09-24 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | Crown calix | 4 | Allenes, their production and their use for the selective extraction of cesium and actinides |
| JP2000500131A (en) * | 1995-11-10 | 2000-01-11 | イギリス国 | Calixarene and its use for sequestration |
| JPH11179104A (en) * | 1996-12-26 | 1999-07-06 | Cosmo Sogo Kenkyusho Kk | Transition metal extraction agent and method for extracting transition metal |
| JP2001254075A (en) * | 2000-03-09 | 2001-09-18 | Cosmo Research Inst | Fluorescent material of cyclic phenolic sulfide-metal associate and its composition |
| JP2001255273A (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-21 | Cosmo Research Inst | Analytical method of rare earth metal ion by using cyclic phenol sulfide |
| JP2003183223A (en) * | 2001-09-24 | 2003-07-03 | Synaptec Gmbh | Calix[6]areene, method of producing the same and use thereof |
| JP2005061971A (en) * | 2003-08-11 | 2005-03-10 | Inst Of Research & Innovation | Method for treating high-level radioactive liquid waste |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 松山和正: "チアカリックス［４］アーレンとその酸化物によるｆ−ブロック元素の溶媒抽出", 放射化学討論会講演予稿集, vol. 第４７回, JPN6008025326, 1 October 2003 (2003-10-01), JP, ISSN: 0001050890 * |
| 西田正志: "ヒドロキシカリックス［ｎ］アーレン−ｐ−スルホン酸イオン（ｎ＝６，８）とメチルトリオクチルアンモニウ", 日本化学会西日本大会講演予稿集, JPN6008025324, 2 November 2002 (2002-11-02), JP, pages 161 - 162, ISSN: 0001050889 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008304280A (en) * | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | Actinoid adsorption material and method for treating radioactive waste liquid |
| JP2008308470A (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Akita Univ | Cyclic compound-metal complex analog having gas occluding capacity |
| WO2009101926A1 (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-20 | Akita University | Rare metal extracting agent |
| US8500846B2 (en) | 2008-02-12 | 2013-08-06 | Akita University | Rare metal extractant |
| JP5472722B2 (en) * | 2008-02-12 | 2014-04-16 | 国立大学法人秋田大学 | Rare metal extractant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4149330B2 (en) | 2008-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108160048B (en) | Large-scale preparation method of high-stability cesium removal adsorbent, and product and application thereof | |
| De Decker et al. | Carbamoylmethylphosphine oxide-functionalized MIL-101 (Cr) as highly selective uranium adsorbent | |
| Zhang et al. | Kinetics of the adsorption of strontium (II) by a novel silica-based 4, 4′,(5′)-di (tert-butylcyclohexano)-18-crown-6 extraction resin in nitric acid medium | |
| Bezhin et al. | Sorbents based on crown ethers: preparation and application for the sorption of strontium | |
| CN103752259B (en) | For silica-based titanate compound adsorbent removing radiostrontium and preparation method thereof | |
| CN108579702A (en) | A kind of preparation method and applications of carbon-based supermolecule adsorbent | |
| CN101093735A (en) | Adsorbent in use for separating heating element Cs, preparation and application | |
| Tachibana et al. | Simultaneous removal of various iodine species in aqueous solutions of high salt concentrations using novel functional adsorbents | |
| JP2018524149A (en) | Manufacturing method and product of inorganic ion adsorbent for removing granular cesium, and application | |
| Zhang et al. | Synthesis of a novel macroporous silica-based polymeric material containing 4, 4′,(5′)-di (tert-butylcyclohexano)-18-crown-6 functional group and its adsorption mechanism for strontium | |
| JP4149330B2 (en) | Actinide separation methods | |
| Dai et al. | Preparation and characterization of a mesoporous polycrown impregnated silica and its adsorption for palladium from highly acid medium | |
| JP2005061971A (en) | Method for treating high-level radioactive liquid waste | |
| ES2400452T3 (en) | Metal purification | |
| JP6882654B2 (en) | Selective separation method and separation device for metal elements | |
| Sarkar et al. | Separation of long-lived 152 Eu radioisotopes from a binary mixture of 152 Eu and 134 Cs by calcium alginate: a green technique | |
| Kawamura et al. | Adsorption and separation behavior of strontium and yttrium using a silica-based bis (2-ethylhexyl) hydrogen phosphate adsorbent | |
| JP2003215292A (en) | Method for separating and recovering americium, curium, and rare-earth element | |
| Toropov et al. | The use of composite ferrocyanide materials for treatment of high salinity liquid radioactive wastes rich in cesium isotopes | |
| CN109317116B (en) | Composite resin, preparation method thereof and method for recovering palladium in nitric acid medium | |
| Zhang et al. | Impregnation synthesis of a novel macroporous silica-based TODGA polymeric composite and its application in the adsorption of rare earths in nitric acid solution containing diethylenetriaminepentaacetic acid | |
| RU2462297C2 (en) | Method of producing sorption materials based on carbon nanotubes | |
| CN105854849A (en) | Method for separating caesium by using solid adsorbent | |
| CN110205494B (en) | Method for adsorbing and separating rubidium and cesium | |
| KR101618346B1 (en) | Manufacturing method of soil fixation agents with adhesion of radionuclide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060622 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20070427 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070427 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070628 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071018 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080527 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080625 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110704 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140704 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |