PL211353B1 - Sposób rozdziału cyrkonu i hafnu metodą wymiany jonowej - Google Patents
Sposób rozdziału cyrkonu i hafnu metodą wymiany jonowejInfo
- Publication number
- PL211353B1 PL211353B1 PL383826A PL38382607A PL211353B1 PL 211353 B1 PL211353 B1 PL 211353B1 PL 383826 A PL383826 A PL 383826A PL 38382607 A PL38382607 A PL 38382607A PL 211353 B1 PL211353 B1 PL 211353B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- zirconium
- hafnium
- ion exchange
- distribution
- manner
- Prior art date
Links
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 title claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 14
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 13
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 claims description 9
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 claims description 9
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 2
- XQRLCLUYWUNEEH-UHFFFAOYSA-N diphosphonic acid Chemical group OP(=O)OP(O)=O XQRLCLUYWUNEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000005025 nuclear technology Methods 0.000 description 3
- 150000003567 thiocyanates Chemical class 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- -1 filaments Substances 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 125000000020 sulfo group Chemical group O=S(=O)([*])O[H] 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 150000003754 zirconium Chemical class 0.000 description 1
- 150000003755 zirconium compounds Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 211353 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 383826 (51) Int.Cl.
C01G 25/00 (2006.01) C01G 27/00 (2006.01) B01J 39/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 20.11.2007 (54)
Sposób rozdziału cyrkonu i hafnu metodą wymiany jonowej
| (43) Zgłoszenie ogłoszono: 25.05.2009 BUP 11/09 | (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL ZAKŁADY POMIAROWO-BADAWCZE ENERGETYKI ENERGOPOMIAR SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚ CIĄ , Gliwice, PL |
| (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.05.2012 WUP 05/12 | (72) Twórca(y) wynalazku: MAREK SMOLIK, Gliwice, PL AGATA JAKÓBIK-KOLON, Gliwice, PL ANDRZEJ MATWIEJEW, Gliwice, PL MACIEJ PORAŃSKI, Gliwice, PL |
| (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Urszula Ziółkowska |
PL 211 353 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdziału cyrkonu i hafnu metodą wymiany jonowej z roztworów soli cyrkonu zawierających hafn.
Cyrkon (o zawartości <100 ppm Hf) ze względu na niską wartość przekroju czynnego absorpcji neutronów znajduje zastosowanie do produkcji reaktorów jądrowych i zbiorników na paliwo jądrowe. Wartość przekroju czynnego absorpcji neutronów dla hafnu jest bardzo wysoka, dlatego metal ten znajduje zastosowanie w technice jądrowej do produkcji prętów kontrolujących reakcje w reaktorze jądrowym. Hafn występuje we wszystkich rudach cyrkonu zazwyczaj w ilości 2-3%. Ze względu na dużą różnicę wartości przekroju czynnego absorpcji neutronów metale te muszą być rozdzielane, aby spełniały wymogi zastosowania w technice jądrowej. Cyrkon o bardzo niskiej zawartości hafnu (kilka ppm Hf w Zr) może także stanowić matrycę umożliwiającą oznaczanie niskich zawartości hafnu (<100 ppm Hf w Zr) w związkach cyrkonu metodami instrumentalnymi (np. ICP-AES). Rudy cyrkonu są jedynym źródłem hafnu, który oprócz zastosowania w technice jądrowej ma wiele innych ważnych zastosowań (powłoki antyrefleksyjne, włókna żarowe, półprzewodniki, dodatek do stali). Metale te są jedną z par pierwiastków o najbardziej zbliż onych do siebie wł a ś ciwoś ciach chemicznych w cał ym ukł adzie okresowym. Podobieństwo to wynika z niemal identycznych promieni jonowych i atomowych i sprawia, że pierwiastki te są bardzo trudne do rozdzielenia. Jedną z najczęściej wykorzystywanych metod rozdziału cyrkonu i hafnu jest metoda ekstrakcyjna polegająca na podziale tiocyjanianowych kompleksów tych metali między fazę wodną zawierającą kwas nieorganiczny a fazę organiczną, którą stanowi keton metyloizobutylowy (MIBK). Użycie MIBK i tiocyjanianów może być poważnym zagrożeniem dla środowiska z punktu widzenia ekologii, a przez to nieekologiczne. Problem ten narasta z uwagi na zachodzącą ubocznie reakcję rozkładu tiocyjanianów do jeszcze bardziej toksycznych związków, a także na lotność i palność uż ywanego rozpuszczalnika organicznego.
W opisie patentowym WO 2006040458 opisany jest rozdział Zr i Hf na ż ywicach jonowymiennych (anionitach) w środowisku kwasu chlorowodorowego o dużym stężeniu (7-12M). Metoda ta, pomimo dobrych wyników rozdziału jest także obarczona pewnymi niedoskonałościami wynikającymi m. inn. z trudności aparaturowych przy pracy w tak silnie korozyjnym środowisku jak stężony kwas solny i dużą lotnością HCl, co moż e utrudniać utrzymanie stałych warunków procesu.
Z opisu patentowego US 5281631 znana jest chelatują ca ż ywica jonowymienna o nazwie DiphonixR.
Sposób wynalazku polega na tym, że do rozdziału Hf i Zr stosuje się chelatującą żywicę jonowymienną zawierającą geminalnie podstawione grupy kwasu dwufosfonowego oraz odpowiednio uporządkowane grupy sulfonowe i karboksylowe. Cyrkon i hafn podaje się na żywicę w roztworze kwasów korzystnie H2SO4, korzystnie o stężeniu 0-3 M. Proces prowadzi się w szerokim zakresie temperatur, korzystnie 0 - 40°C. Zaletą wynalazku jest uzyskanie efektywnego rozdziału Zr i Hf przy użyciu wspomnianej żywicy jonowymiennej. Rozdzielane pierwiastki wprowadza się na jonit w rozcieńczonych roztworach kwasów, przez co następuje zminimalizowanie problemów korozyjności aparatury oraz względów ekologicznych, a co za tym idzie, ekonomicznych procesu. Dodatkowo przeprowadzone badania wskazują na możliwość uzyskania tą metodą bardzo czystych matryc cyrkonowych ( znaczne obniżenie zawartości Hf w Zr przy preparacie wyjściowym zawierającym ok. 200 ppm Hf w Zr), co umożliwi obniżenie poziomu detekcji hafnu w cyrkonie metodami instrumentalnymi.
P r z y k ł a d 1
Wodny roztwór zawierający 0,5 mol/l H2SO4 i 0,07 mol/l Zr+Hf/(Hf(Zr+Hf)=2,4%) przepuszczono przez 6,5 g żywicy jonowymiennej DiphonixR umieszczonej w szklanej rurce o średnicy 1,1 cm. Wyciek odbierano z prędkością 0,24 ml/min. Proces przeprowadzono w temperaturze pokojowej. Uzyskano:
a) 100 ml roztworu Zr(SO4)2 o zawartości Hf/(Zr+Hf)=0,71% z wydajnością 63%
b) 80 ml roztworu Zr(SO04)2 o zawartości Hf/(Zr+Hf)=0,47% z wydajnością 53%
c) 60 ml roztworu Zr(SO4)2 o zawartości Hf/(Zr+Hf)=0,32% z wydajnością 38%
P r z y k ł a d 2
Wodny roztwór zawierający 0,5 mol/l H2SO4 i 0,046 mol/l Zr+Hf/(Hf(Zr+Hf)=0,71%) przepuszczono przez 6,5 g żywicy jonowymiennej DiphonixR umieszczonej w szklanej rurce o średnicy 1,1 cm.
Wyciek odbierano z prędkością 0,4 ml/min. Proces przeprowadzono w temperaturze pokojowej. Uzyskano 70 ml roztworu Zr(SO4)2 o zawartości Hf/(Zr+Hf)=0,27% z wydajnością 54%.
PL 211 353 B1
P r z y k ł a d 3
Wodny roztwór zawierający 0,5 mol/l H2SO4 i 0,07 mol/l Zr+Hf/(Hf7(Zr+Hf)=2,4%) przepuszczono przez 32,5 g żywicy jonowymiennej DiphonixR umieszczonej w szklanej rurce o średnicy 1,9 cm. Wyciek odbierano z prędkością 0,4 ml/min. Proces przeprowadzono w temperaturze pokojowej. Uzyskano 340 ml roztworu Zr(SO4)2 o zawartości Hf/(Zr+Hf)=0,24% z wydajnością 45%.
P r z y k ł a d 4
Wodny roztwór zawierający 1 mol/l H2SO4 i 0,07 mol/l Zr+Hf (Hf(Zr+Hf)=2,4%) przepuszczono przez 6,5 g żywicy jonowymiennej DiphonixR umieszczonej w szklanej rurce o średnicy 1,1 cm. Wyciek odbierano z prędkością 0,4 ml/min. Proces przeprowadzono w temperaturze pokojowej. Uzyskano 80 ml roztworu Zr(SO4)2 o zawartości Hf(Zr+Hf)=0,89% z wydajnością 64%.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentoweSposób rozdziału cyrkonu i hafnu metodą wymiany jonowej na kationitach z roztworów kwasów znamienny tym, że do rozdziału Hf i Zr stosuje się chelatującą żywicę jonowymienną zawierającą geminalnie podstawione grupy kwasu dwufosfonowego oraz odpowiednio uporządkowane grupy sulfonowe i karboksylowe, przy czym cyrkon i hafn podaje się na żywicę w roztworze kwasów, korzystnie H2SO4 korzystnie o stężeniu 0 - 3 M w temperaturze korzystnie 0 - 40°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL383826A PL211353B1 (pl) | 2007-11-20 | 2007-11-20 | Sposób rozdziału cyrkonu i hafnu metodą wymiany jonowej |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL383826A PL211353B1 (pl) | 2007-11-20 | 2007-11-20 | Sposób rozdziału cyrkonu i hafnu metodą wymiany jonowej |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL383826A1 PL383826A1 (pl) | 2009-05-25 |
| PL211353B1 true PL211353B1 (pl) | 2012-05-31 |
Family
ID=42986148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL383826A PL211353B1 (pl) | 2007-11-20 | 2007-11-20 | Sposób rozdziału cyrkonu i hafnu metodą wymiany jonowej |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL211353B1 (pl) |
-
2007
- 2007-11-20 PL PL383826A patent/PL211353B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL383826A1 (pl) | 2009-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cipollina et al. | Reactive crystallisation process for magnesium recovery from concentrated brines | |
| US10590548B1 (en) | Methods and systems for fuel production | |
| CN102933495B (zh) | 通过溶剂萃取回收金的方法 | |
| Zhao | Molten Chloride Thermophysical Properties, Chemical Optimization, and Purification | |
| Limo et al. | ZnO binding peptides: smart versatile tools for controlled modification of ZnO growth mechanism and morphology | |
| Wang et al. | Extraction mechanism of lithium from the alkali solution with diketonate-based ionic liquid extractants | |
| Novell-Leruth et al. | Unveiling the local structure of 2-mercaptobenzothiazole intercalated in (Zn2Al) layered double hydroxides | |
| PL211353B1 (pl) | Sposób rozdziału cyrkonu i hafnu metodą wymiany jonowej | |
| Takahashi et al. | Extraction behavior of Sr (II) from high-level liquid waste using ionic liquid extraction system with DtBuCH18C6 | |
| Yankey et al. | UCl3 synthesis in molten LiCl–KCl and NaCl–MgCl2 via galvanically coupled uranium oxidation and FeCl2 reduction | |
| Rane et al. | Recovery of high purity cobalt from spent ammonia cracker catalyst | |
| US11920248B2 (en) | Methods and systems for fuel production | |
| Good et al. | Extraction of group VIII metals by long-chain alkyl amines. IV. Studies on the extraction of iron (II), iron (III), cobalt (II), cobalt (III), and nickel (II) from aqueous sulfate media | |
| Forsberg et al. | Recycling of waste pickle acid by precipitation of metal fluoride hydrates | |
| Singare | Comparative Study of Anion Exchange Resins Purolite NRW-6000 and Duolite A-143 by Application Isotopic Technique | |
| JP6198268B2 (ja) | 有機スルホン酸のアルカリ金属塩及び／又はアンモニウム塩の処理方法並びに有機スルホン酸アンモニウム塩型界面活性剤の製造方法 | |
| Taylor et al. | Improved solvation routes for the Bunsen reaction in the sulphur iodine thermochemical cycle: Part I–Ionic liquids | |
| WO2013163710A1 (pt) | Aparato para síntese de nanopartículas de dióxido de estanho e processo de produção de nanopartículas de dióxido de estanho | |
| Ntuk et al. | Metastable zone width and nucleation threshold of aluminium hydroxyfluoride hydrate | |
| Königsberger et al. | Zdanovskii’s rule and isopiestic measurements applied to synthetic Bayer liquors | |
| Igliński et al. | Modification of Citric Acid Technology Using Electrodialysis | |
| Cifuentes et al. | Tetra-uranium fluoride electrowinning by electro-electrodialysis cell (EED) | |
| Felmy et al. | The impact of mixed solvents on the complexation thermodynamics of Eu (III) by simple carboxylate and amino carboxylate ligands | |
| El-Naggar et al. | Synthesis and equilibrium studies of titanium vanadate and its use in the removal of some hazardous elements | |
| Chen et al. | High-efficiency separation of NaCl and NaBr from pesticide wastewater by dissolution-crystallization method in ethylene glycol |