RU2086017C1

RU2086017C1 - Method for cleaning nitrate solutions from antimony

Info

Publication number: RU2086017C1
Application number: RU93032595A
Authority: RU
Inventors: Е.Г. Дзекун; М.В. Логунов; М.Г. Старостин
Original assignee: Производственное объединение "МАЯК"
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: refining operations for producing palladium, ruthenium, and other concentrates cleaned of radionuclides. SUBSTANCE: method for cleaning nitrate solutions containing radionuclides from antimony-125 involves setting nitric acid number from pH 5 to 3 mol/l in cleaned solution followed by introduction of solution in contact with collector - insoluble oxide compounds of antimony (III) and (V), such as antimony oxides or oxysalts. Amount of collector in this case is 5-10 g/l in solution being cleaned. EFFECT: improved efficiency of cleaning nitric solutions from antimony and other radionuclides. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к способам очистки растворов солей от радиоактивных примесей, в частности, от сурьмы-125, и может быть использовано в аффинажных операциях для получения радиохимически чистых концентратов радионуклидов, таких как палладий, рутений, цезий. The invention relates to methods for cleaning salt solutions from radioactive impurities, in particular antimony-125, and can be used in refining operations to obtain radiochemically pure concentrates of radionuclides, such as palladium, ruthenium, cesium.

Известны способы обеззараживания радиоактивных отходов, содержащих сурьму и рутений [1, 2] включающие формирование в потоке обрабатываемого раствора осадка гидроокиси элемента IYa группа периодической системы. Недостатком является то, способ пригоден для удаления сурьмы из растворов только с pH 3-8. Known methods for the disinfection of radioactive waste containing antimony and ruthenium [1, 2] involving the formation in the stream of the treated solution of a hydroxide precipitate of the element IYa group of the periodic system. The disadvantage is that the method is suitable for removing antimony from solutions with only pH 3-8.

Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки сточных вод ядерных реакторов [3] включающий контактирование растворов, содержащих радионуклиды в ионной форме, с твердой фазой коллектора в виде кислородосодержащего соединения, имеющего в своем составе обменные ионы в той же степени окисления, что и поглощаемый радионуклид. Closest to the proposed is a method for treating wastewater from nuclear reactors [3] comprising contacting solutions containing radionuclides in ionic form with a solid phase of the collector in the form of an oxygen-containing compound having exchange ions in the same oxidation state as the absorbed radionuclide.

Недостатком способа является органическая применимость, вызванная тем, что очистки может идти только при условии присутствия удаляемого радионуклида в растворе в ионной форме. Дополнительная сложность в использовании данного метода вызвана необходимостью точно знать степень окисления удаляемого радионуклида, что не всегда возможно в реальных условиях. Все это не позволяет использовать данный способ для глубокой очистки от сурьмы 125 азотнокислых растворов. The disadvantage of this method is the organic applicability, due to the fact that purification can only occur if the radionuclide to be removed is present in solution in ionic form. An additional difficulty in using this method is caused by the need to know exactly the oxidation state of the removed radionuclide, which is not always possible under real conditions. All this does not allow the use of this method for deep purification from antimony of 125 nitric acid solutions.

Целью изобретения является очистка от сурьмы 125 азотнокислых растворов с кислотностью в пределах от pH 5 до 3 моль/л азотной кислоты. The aim of the invention is the purification from antimony of 125 nitric acid solutions with an acidity in the range from pH 5 to 3 mol / l of nitric acid.

Цель достигается тем, что в качестве коллектора используют нерастворимые окcисоли сурьмы, причем общее количество используемой сурьмы составляет 5-10 г/л очищаемого азотнокислого раствора, а кислотность раствора находится в пределах от pH 5 до 3 моль/л по азотной кислоте. The goal is achieved by the fact that insoluble antimony oxides are used as a collector, the total amount of antimony used being 5-10 g / l of the purified nitric acid solution, and the acidity of the solution is in the range from pH 5 to 3 mol / l in nitric acid.

При общем содержании сурьмы менее 5 г/л не достигается необходимая степень очистки от сурьмы-125, при превышении 10 г/л наблюдаются потери целевого элемента при постоянной степени очистки. Увеличение концентрации азотной кислоты свыше 3 моль/л приводит к резкому уменьшению коэффициентов очистки от сурьмы-125, в то же время при величинах pH 5, вследствие гидролиза наблюдаются значительные потери целевого элемента. When the total antimony content is less than 5 g / l, the required degree of purification from antimony-125 is not achieved; when exceeding 10 g / l, the loss of the target element is observed with a constant degree of purification. An increase in the concentration of nitric acid over 3 mol / L leads to a sharp decrease in the purification coefficients from antimony-125, at the same time at pH 5, due to hydrolysis, significant losses of the target element are observed.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение отличается от известного тем, что в качестве твердой фазы коллектора применяются нерастворимые оксисоли сурьмы как приготовленные заранее, так и получаемые непосредственно в очищаемом растворе, и очистка от сурьмы идет независимо от степени окисления и формы нахождения сурьмы-125. Таким образом, заявляемый способ соответствует требованию "новизна". Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed technical solution differs from the known one in that insoluble antimony oxides are used as the solid phase of the collector, both prepared in advance and obtained directly in the solution being purified, and antimony is purified regardless of the oxidation state and form finding antimony-125. Thus, the claimed method meets the requirement of "novelty."

Из литературы известны методы очистки концентратов солей от радиоактивных микропримесей путем введения в раствор макроколичеств стабильного изотопа того же элемента (метод изотопного разбавления). Кроме того, существуют методы, основанные на ионобменной сорбции удаляемых радионуклидов твердой фазой, представляющей собой различные нерастворимые кислородсодержащие соединения, к данной категории методов относится и способ, приведенный в качестве прототипа. Однако, в азотнокислых растворах присутствие сурьмы в ионной форме возможно лишь при высоких концентрациях азотной кислоты (более 8 моль/л). Известны, также, методы очистки от радиоактивных примесей путем соосаждения, приведенные в качестве аналогов способа, в частности, также относятся в данным методам. Однако, явление очистки в заявляемом способе наблюдается не только в случае образования твердой фазы непосредственно в очищаемом растворе, что требуется для соосаждения, но и в случае контакта с заранее приготовленном твердой фазой оксисолей сурьмы. Таким образом, процесс очистки в заявляемом способе, очевидно, протекает по более сложному механизму, является новым и неожиданным, что позволяет признать заявляемое изобретение соответствующим требованию "изобретательский уровень". From the literature, methods are known for purifying salt concentrates from radioactive impurities by introducing a stable amount of the same element into the solution of macro quantities (isotopic dilution method). In addition, there are methods based on the ion exchange sorption of radionuclides to be removed by a solid phase, which is a variety of insoluble oxygen-containing compounds, the method described as a prototype also belongs to this category of methods. However, in nitric acid solutions, the presence of antimony in ionic form is possible only at high concentrations of nitric acid (more than 8 mol / l). Also known are methods of purification from radioactive impurities by coprecipitation, given as analogues of the method, in particular, also apply to these methods. However, the purification phenomenon in the claimed method is observed not only in the case of the formation of a solid phase directly in the solution to be purified, which is required for coprecipitation, but also in case of contact with antimony oxides that have been prepared in advance by the solid phase. Thus, the cleaning process in the inventive method, obviously, proceeds according to a more complex mechanism, is new and unexpected, which allows us to recognize the claimed invention meets the requirement of "inventive step".

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

В азотнокислом растворе, содержащем цезий, рутений или палладий, а также примесь сурьмы-125 создают концентрацию азотной кислоты не превышающую 3 моль/л (при этом pH раствора не должна быть выше 5), и раствор приводят в контакт с твердой фазой коллектора, содержащей нерастворимые оксисоли стабильной сурьмы. Оксисоли стабильной сурьмы получают либо непосредственно в растворе введением хлорида сурьмы (III) или (V) как в виде соли, так и в виде концентрированного раствора в соляной кислоты, либо заранее получив твердую фазу обратной хлоридов сурьмы азотной кислотой. Общее количество сурьмы при этом должно быть в пределах 5-10 г/л очищаемого раствора. Твердую фазу коллектора, содержащую сурьму 125, после контакта удаляют. In a nitric acid solution containing cesium, ruthenium or palladium, as well as an antimony-125 admixture, the concentration of nitric acid does not exceed 3 mol / L (the pH of the solution should not be higher than 5), and the solution is brought into contact with the solid phase of the collector containing insoluble oxysalt stable antimony. Stable antimony oxides are prepared either directly in solution by the introduction of antimony (III) or (V) chloride, either as a salt or as a concentrated solution in hydrochloric acid, or by previously obtaining a solid phase of the reverse antimony chloride with nitric acid. The total amount of antimony should be in the range of 5-10 g / l of the solution to be purified. The collector solid phase containing antimony 125 is removed after contact.

Пример 1. 3 моль/л азотнокислый раствор, содержащий 10 г/л палладия и 5,3 • 10⁷ Бк/л сурьмы 125, приводили в контакт с твердой фазой оксисолей стабильной сурьмы переменного состава путем введения в раствор соли треххлористой сурьмы до общего количества сурьмы 1-20 г/л очищаемого раствора.Example 1. A 3 mol / L nitric acid solution containing 10 g / L palladium and 5.3 • 10 ⁷ Bq / L antimony 125 was brought into contact with the solid phase of stable antimony oxides with a variable composition by adding the antimony trichloride salt to the total amount antimony 1-20 g / l of the purified solution.

Результаты представлены в табл. 1
Как видно из табл. 1, приведение в контакт исходного раствора с твердой фазой оксисолей сурьмы при общем количестве сурьмы менее 5 г/л дает достаточной очистки, а превышение 10 г/л приводит к потерям палладия, не улучшая очистки.The results are presented in table. one
As can be seen from the table. 1, bringing the initial solution into contact with the solid phase of antimony oxides with an antimony total amount of less than 5 g / l gives sufficient purification, and exceeding 10 g / l leads to palladium losses without improving purification.

Пример 2. Исходные азотнокислые растворы, содержащие 3,8 Б195Ю 10⁸ Бк/л рутения 106 и 5,1 • 10⁴ Бк/л сурьмы 125 приводили в контакт с твердой фазой оксихлорида стабильной сурьмы, получаемой в результате смешивания исходного раствора и концентрированного раствора треххлористой сурьмы в 2 моль/л соляной кислоте. Общее количество введенной сурьмы -10 г/л.Example 2. The initial nitric acid solutions containing 3.8 B195Yu 10 ⁸ Bq / l of ruthenium 106 and 5.1 • 10 ⁴ Bq / l of antimony 125 were brought into contact with the solid phase of stable antimony oxychloride obtained by mixing the initial solution and concentrated solution antimony trichloride in 2 mol / l hydrochloric acid. The total amount of antimony introduced is 10 g / l.

Результаты приведены в табл. 2. The results are shown in table. 2.

Из данных табл. 2 видно, что хорошая степень очистки от сурьмы-125 достигается при концентрации азотной кислоты не более 3 моль/л. В то же время заметных потерь целевого продукта не наблюдается до значения pH-5. При дальнейшем снижении кислотности раствора значительные количества целевого элемента теряются. From the data table. 2 shows that a good degree of purification from antimony-125 is achieved when the concentration of nitric acid is not more than 3 mol / L. At the same time, significant losses of the target product are not observed up to pH-5. With a further decrease in the acidity of the solution, significant amounts of the target element are lost.

Пример 3. Азотнокислый раствор, содержащий цезий-137 и сурьму-125 пропускали через колонку, заполненную оксисолями сурьмы, со скоростью 2 колоночных объема в час. Оксисоли сурьмы получали путем пропускания через загруженные в колонку 3, 4 г хлорида сурьмы (V) 3 моль/л раствора азотной кислоты, очищаемый раствор подавали на колонку после полного завершения реакции образования оксисолей сурьмы, что определяли по отсутствию иона CI в фильтрате. Количество сурьмы в 3,4 г хлорида сурьмы (V) 1,4 г, всего пропустили 0,14 л очищаемого раствора, то есть количество сурьмы, использованной в опыте, составило 10 г на литр очищаемого раствора. Потерь целевого продукта не наблюдалось, коэффициент очистки от сурьмы 125 Коч 60. Example 3. A nitric acid solution containing cesium-137 and antimony-125 was passed through a column filled with antimony oxides, at a rate of 2 column volumes per hour. Antimony oxisols were obtained by passing through a column of 3.4 g of antimony (V) chloride 3 mol / L nitric acid solution, the purified solution was fed to the column after the complete formation of antimony oxides was complete, which was determined by the absence of CI ion in the filtrate. The amount of antimony in 3.4 g of antimony (V) chloride was 1.4 g; 0.14 L of the solution to be purified was missed; that is, the amount of antimony used in the experiment was 10 g per liter of solution to be purified. Loss of the target product was not observed, the coefficient of purification from antimony 125 Koch 60.

Claims

1. The method of purification of nitric acid solutions from antimony-125, including contacting the nitric acid solutions with the solid phase of the collector, characterized in that the collector use insoluble antimony oxides of antimony in the acidity range from pH 5 to 3 mol / l in nitric acid.

2. The method according to claim 1, characterized in that the amount of antimony used as a collector is 5 10 g / l of the purified nitric acid solution.