RU2195518C1 - Method of separation of palladium from nitrate solutions (versions) - Google Patents

Method of separation of palladium from nitrate solutions (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2195518C1
RU2195518C1 RU2001118704A RU2001118704A RU2195518C1 RU 2195518 C1 RU2195518 C1 RU 2195518C1 RU 2001118704 A RU2001118704 A RU 2001118704A RU 2001118704 A RU2001118704 A RU 2001118704A RU 2195518 C1 RU2195518 C1 RU 2195518C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
palladium
cathode
nitric acid
solution
concentration
Prior art date
Application number
RU2001118704A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Э.В. Ренард
В.И. Марченко
К.Н. Двоеглазов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А.Бочвара"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А.Бочвара" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А.Бочвара"
Priority to RU2001118704A priority Critical patent/RU2195518C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2195518C1 publication Critical patent/RU2195518C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

FIELD: separation of palladium on flow- through cathode made from carbon fiber material from aqueous solutions, liquid radioactive waste inclusive. SUBSTANCE: process of separation and cleaning of palladium (Pd) from admixtures, radioactive fission products includes stages of electrochemical deposition of palladium on cathode, washing cathode sediment under voltage and dissolving sediment in strong nitrous acid. Addition of carbamide at concentration of from 0.05 to 0.5 M or nitrate hydroxylamine at concentration of from 0.05 to 0.3 M into starting carbamide solution makes it possible to extract more than 99.99% of palladium (residual content of Pd is lesser than 0.02 mg/l) from solutions at acidity of 0.2 to 4 M of HNO3, including solutions of complex salt composition, for example, liquid waste of high level of activity after reprocessing of nuclear fuel. EFFECT: increased coefficient of cleaning palladium from fission products and corrosion whose magnitude ranges within 103-104 for many admixtures contained in liquid waste of high level of activity. 10 cl, 1 dwg, 7 tbl, 24 ex

Description

Изобретение относится к области обращения с жидкими радиоактивными отходами, образующимися в процессе водной регенерации отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Оно также может быть использовано в гидрометаллургии цветных и благородных металлов, при регенерации палладия из отработанных катализаторов, а также в препаративной химии. The invention relates to the field of liquid radioactive waste management generated during the aqueous regeneration of spent nuclear fuel (SNF). It can also be used in the hydrometallurgy of non-ferrous and noble metals, in the regeneration of palladium from spent catalysts, as well as in preparative chemistry.

Палладий относится к элементам, содержание которых в земной коре весьма мало. В то же время потребность в нем достаточно велика - палладий широко используется в электронике в качестве катализатора в химической промышленности и в других отраслях техники. Одним из возможных источников восполнения потребности в этом металле являются жидкие отходы от регенерации ОЯТ, содержание Pd в которых составляет несколько кг на тонну отработавшего топлива [M. Ozawa et al., Proceed. Intern. Conf. "GLOBAL-97", Yokohama, Japan, 1997, vol. 2, p. 1232-1237]. В ходе водной регенерации ОЯТ палладий, содержащийся в отработанном топливе вместе с другими продуктами деления (Cs, Sr и др.) и коррозии (Fe, Ni, Cr и др.), сосредотачивается в жидких отходах высокого уровня активности (ВАО). Процесс выделения палладия из жидких ВАО предполагает не только возможно более полное извлечение его из такого рода растворов, но и одновременно достижение высокой степени очистки Pd от продуктов коррозии, и особенно радиоактивных продуктов деления. Palladium refers to elements whose content in the earth's crust is very small. At the same time, the need for it is quite large - palladium is widely used in electronics as a catalyst in the chemical industry and in other branches of technology. One of the possible sources of meeting the demand for this metal is liquid waste from spent nuclear fuel regeneration, the Pd content of which is several kg per ton of spent fuel [M. Ozawa et al., Proceed. Intern. Conf. "GLOBAL-97", Yokohama, Japan, 1997, vol. 2, p. 1232-1237]. During water regeneration of spent nuclear fuel, palladium contained in spent fuel along with other fission products (Cs, Sr, etc.) and corrosion (Fe, Ni, Cr, etc.) is concentrated in high-level liquid waste (HLW). The process of separation of palladium from liquid HLW involves not only a more complete extraction of it from such solutions, but also the achievement of a high degree of purification of Pd from corrosion products, and especially radioactive fission products.

Целесообразность выделения Pd из жидких ВАО обусловлена также необходимостью обеспечения стабильных условий на операции остекловывания жидких ВАО, поскольку в этом процессе палладий (и другие платиноиды) образует дисперсные токопроводящие фазы, нарушающие гомогенность стекла и препятствующие устойчивой работе плавителя [А.В. Демин, М.И. Федорова, Ю.И. Матюнин. Атомная энергия, 1996, т. 80, 3, с.179-183]. The appropriateness of the separation of Pd from liquid HLW is also due to the need to provide stable conditions for the vitrification of liquid HLW, since in this process palladium (and other platinoids) forms dispersed conductive phases that violate the homogeneity of the glass and interfere with the stable operation of the melter [A.V. Demin, M.I. Fedorova, Yu.I. Matyunin. Atomic Energy, 1996, v. 80, 3, pp. 179-183].

Известны различные способы выделения Pd из азотнокислых растворов, из которых наиболее распространенными являются экстракционные, сорбционные и осадительные методы. Various methods are known for the isolation of Pd from nitric acid solutions, of which extraction, sorption and precipitation methods are the most common.

Экстракционные способы заключаются в извлечении Pd из водного раствора раствором органического растворителя (экстрагента), промывки органической фазы с палладием водным раствором кислоты и реэкстракции Pd в водную фазу раствором, содержащим соединения, которые образуют с палладием более прочные водорастворимые комплексы, чем комплекс Pd с экстрагентом. Трибутилфосфат, используемый в качестве экстрагента при переработке ОЯТ [Б.В. Громов, В.И. Савельева, В. Б. Шевченко. Химическая технология облученного ядерного топлива. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.126-133], неэффективен для извлечения палладия из азотнокислых сред из-за его низкого коэффициента распределения [К. П. Луничкина, Э.В. Ренард, В.Б. Шевченко, Ж. неорг. химии, 1974, т. 19, 1, с. 205-209] , поэтому для экстракции Pd обычно используют органические амины или серосодержащие органические соединения, для которых величины коэффициента распределения существенно больше 1 [B.C. Шмидт, Н.А. Шорохов. Атомная энергия. - 1988, т.64, 2, с.103-110]. Описан [G.H. Rizvi et al., Separation Science and Technology, 1996, v.31, 13, p. 1805-1816] процесс выделения палладия из растворов 2-6 М HNO3, включающий экстракцию палладия органическим раствором 0,01 М триизобутилфосфинсульфида в разбавителе Solvesso-100, промывку экстракта 2 М азотной кислотой и реэкстракцию палладия 0,01 М водным раствором тиомочевины.Extraction methods include extracting Pd from an aqueous solution with a solution of an organic solvent (extractant), washing the organic phase with palladium and an aqueous acid solution, and stripping Pd into the aqueous phase with a solution containing compounds that form more stable water-soluble complexes with palladium than the Pd complex with extractant. Tributyl phosphate used as an extractant in the reprocessing of spent nuclear fuel [B.V. Gromov, V.I. Savelyev, V. B. Shevchenko. Chemical technology of irradiated nuclear fuel. - M .: Energoatomizdat, 1983, p.126-133], ineffective for extracting palladium from nitric acid media due to its low distribution coefficient [K. P. Lunichkina, E.V. Renard, V.B. Shevchenko, J. Inorg. Chemistry, 1974, v. 19, 1, p. 205-209], therefore, for the extraction of Pd, organic amines or sulfur-containing organic compounds are usually used, for which the distribution coefficient is substantially greater than 1 [BC Schmidt, N.A. Shorokhov. Atomic Energy. - 1988, t. 64, 2, p. 103-110]. Described by [GH Rizvi et al., Separation Science and Technology, 1996, v. 31, 13, p. 1805-1816] the process of separation of palladium from solutions of 2-6 M HNO 3 , including extraction of palladium with an organic solution of 0.01 M triisobutylphosphine sulfide in Solvesso-100 diluent, washing the extract with 2 M nitric acid and palladium reextraction with 0.01 M aqueous thiourea.

Сорбционные способы извлечения палладия основаны на пропускании водного раствора его соли через слой твердого вещества (сорбента), в составе которого имеются активные функциональные группы, образующие с ионами Pd(2+) прочные соединения. Описан [М.В. Логунов и др., XV Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. - Минск, май 1993. Сборник рефератов, т. 2, с.240-241] процесс извлечения палладия из жидких ВАО, включающий его сорбцию на окисленном угле, десорбцию палладия раствором тиомочевины, восстановление Pd(2+) в десорбате нитратом гидразина до палладиевой черни, фильтрацию осадка и растворение последнего в азотной кислоте. После 3 циклов очистки палладия его выход в конечный продукт составил ~80%. Sorption methods for the extraction of palladium are based on passing an aqueous solution of its salt through a layer of a solid (sorbent), which contains active functional groups that form strong compounds with Pd (2+) ions. Described [M.V. Logunov et al., XV Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry. - Minsk, May 1993. Abstracts, v. 2, p.240-241] the process of extracting palladium from liquid HLW, including its sorption on oxidized carbon, desorption of palladium with a thiourea solution, reduction of Pd (2+) in desorbate with hydrazine nitrate to palladium mobile, sediment filtration and dissolution of the latter in nitric acid. After 3 cycles of purification of palladium, its yield in the final product was ~ 80%.

Выделение палладия из азотнокислых растворов, имитирующих жидкие ВАО, путем осаждения его в виде малорастворимого соединения описано в патенте [Патент РФ 2147619, кл. С 22 В 11/00, опубл. 20.04.2000, бюл. 11]. Осаждение палладия проводили серосодержащим реагентом - ронгалитом (натриевая соль формальдегидсульфоксиловой кислоты) при [НМО3] = 0,01-1,4 М и температуре 70-80oС. Полнота выделения Pd в оптимальных условиях превышает 90%, при этом достигается очистка от продуктов деления и коррозии в среднем в ~103 раз.The selection of palladium from nitric acid solutions that mimic liquid HLW by precipitating it as a sparingly soluble compound is described in the patent [RF Patent 2147619, cl. With 22 V 11/00, publ. 04/20/2000, bull. eleven]. Palladium was precipitated using a sulfur-containing reagent — rongalite (formaldehyde sulfoxyl acid sodium salt) at [НСО 3 ] = 0.01-1.4 M and a temperature of 70-80 o С. The Pd release completeness in optimal conditions exceeds 90%, and purification from fission and corrosion products on average ~ 10 3 times.

Основными недостатками перечисленных методов являются:
- образование вторичных, в том числе солеобразующих, отходов (отработавший экстрагент, водные растворы от регенерации оборотного экстрагента, фильтраты от сорбции), увеличивающих количество жидких радиоактивных отходов (РАО);
- использование химических, обычно серосодержащих, реагентов для осаждения и реэкстракции (десорбции) палладия, что приводит к загрязнению конечного концентрата палладия посторонними примесями и требует проведения дополнительных операций по его очистке;
- недостаточно высокая емкость сорбентов по палладию (максимальная статическая емкость лучшего из сорбентов - аминокарбоксильного винилпиридинового катионита марки ВПК не превышает 300 мг Pd на 1 г сорбента [В.В. Милютин, С. Б. Пескишев, В.М. Гелис, Радиохимия, 1994, т. 36, 1, с. 25-28]), а также их ограниченная радиационно-химическая стойкость.
The main disadvantages of these methods are:
- the formation of secondary, including salt-forming, wastes (spent extractant, aqueous solutions from regeneration of the circulating extractant, filtrates from sorption), increasing the amount of liquid radioactive waste (RAW);
- the use of chemical, usually sulfur-containing, reagents for the deposition and re-extraction (desorption) of palladium, which leads to contamination of the final palladium concentrate with impurities and requires additional cleaning operations;
- insufficiently high capacity of sorbents for palladium (maximum static capacity of the best of the sorbents - aminocarboxylic vinylpyridine cation exchanger brand VPK does not exceed 300 mg Pd per 1 g of sorbent [V.V. Milyutin, S. B. Peskishev, V.M. Gelis, Radiochemistry, 1994, v. 36, 1, pp. 25-28]), as well as their limited radiation and chemical resistance.

Наиболее перспективным для извлечения Pd из растворов представляется электрохимический метод, в наибольшей степени отвечающий современной стратегии обращения с РАО, направленной на минимизацию количества всех видов отходов при переработке ОЯТ. Этот метод реализуется в электрохимической ячейке (электролизере), в которой размещены рабочий (катод) и вспомогательный (анод) электроды, обычно разделенные токопроводящей диафрагмой и соединенные соответственно с отрицательным и положительным полюсами источника постоянного тока. При пропускании электрического тока на катоде происходит восстановление ионов палладия до металла:
Pd2++2e-->Pd0,
который осаждается на поверхности катода. Осадок палладия затем удаляют с катода либо механически (вручную или путем вибрации катода), либо электрохимическим или химическим растворением, например в азотной кислоте.
The most promising for the extraction of Pd from solutions seems to be the electrochemical method that best meets the current RW management strategy aimed at minimizing the amount of all types of waste in the reprocessing of spent nuclear fuel. This method is implemented in an electrochemical cell (electrolyzer), in which the working (cathode) and auxiliary (anode) electrodes are placed, usually separated by a conductive diaphragm and connected respectively to the negative and positive poles of a direct current source. When passing an electric current at the cathode, palladium ions are reduced to metal:
Pd 2+ + 2e -> Pd 0 ,
which is deposited on the surface of the cathode. The palladium precipitate is then removed from the cathode either mechanically (manually or by vibration of the cathode), or by electrochemical or chemical dissolution, for example in nitric acid.

Электрохимический метод широко используется в гидрометаллургии для извлечения Pd и других ценных металлов (Сu, Аu, Ag и др.) из солянокислых, сернокислых и цианидных растворов. Описаны [М.С. Игумнов, С.Ф. Белов, Д.В. Дробот. Российский химический журнал, 1998, т. 42, 6, с.135-142] способы электрохимического выделения Pd из солянокислых растворов, образующихся при гидрометаллургической переработке минерального сырья (отходов рудного производства). Процесс осуществляется в электролизере с диафрагмой (катионобменная мембрана), разделяющей катодное и анодное отделения электролизера. В качестве катода использованы пористые углеродсодержащие, в том числе углеволокнистые, материалы (УВМ), обладающие развитой поверхностью и большой емкостью по извлекаемым металлам, существенно превышающей 1 г металла на 1 г массы катода. The electrochemical method is widely used in hydrometallurgy to extract Pd and other valuable metals (Cu, Au, Ag, and others) from hydrochloric acid, sulfate, and cyanide solutions. Described [M.S. Igumnov, S.F. Belov, D.V. Drobot. Russian Chemical Journal, 1998, v. 42, 6, p.135-142] methods for the electrochemical separation of Pd from hydrochloric acid solutions formed during hydrometallurgical processing of mineral raw materials (ore wastes). The process is carried out in an electrolyzer with a diaphragm (cation exchange membrane) separating the cathodic and anodic compartments of the electrolyzer. As the cathode, porous carbon-containing, including carbon fiber, materials (UVM) were used, which have a developed surface and a large capacity for recoverable metals, significantly exceeding 1 g of metal per 1 g of cathode mass.

По сравнению с использованием в общей химической технологии электрохимическое извлечение Pd из жидких отходов после переработки ОЯТ имеет ряд особенностей. Во-первых, процесс осуществляется в среде азотной кислоты, которая восстанавливается на катоде до азотистой кислоты HNO2 (нитрит-ионов NO2-). Этот процесс конкурирует с процессом восстановления Pd(2+), что в конечном итоге приводит к снижению эффективности извлечения палладия. Во-вторых, жидкие ВАО имеют исключительно сложный солевой состав. Как отмечено выше, они содержат значительные количества продуктов деления и коррозии (Fe, Мо, Се, Ru, Zr и др.), причем потенциалы восстановления ионов некоторых из этих элементов находятся в той же области, что и потенциалы восстановления ионов Pd. По этой причине присутствие продуктов деления и коррозии, особенно ионов железа, негативно влияет на электрохимическое извлечение Pd, снижая полноту его выделения из раствора. В-третьих, жидкие ВАО характеризуются высоким уровнем α-,β- и γ-излучения, действие которого приводит к радиационно-химическому разложению HNO3 с образованием азотистой кислоты [М.В. Владимирова, С. В. Калинина. Радиохимия, 1989, т.31, 5, с.95-100]). Кроме того, под воздействием сильных радиационных полей может происходить разрушение электродов, в первую очередь рабочего электрода (катода), на котором протекает процесс выделения Pd.Compared with the use in general chemical technology, the electrochemical extraction of Pd from liquid wastes after SNF processing has a number of features. Firstly, the process is carried out in a nitric acid medium, which is reduced at the cathode to nitrous acid HNO 2 (nitrite ions NO 2 - ). This process competes with the Pd (2+) reduction process, which ultimately leads to a decrease in the efficiency of palladium recovery. Secondly, liquid HLW have an extremely complex salt composition. As noted above, they contain significant amounts of fission and corrosion products (Fe, Mo, Ce, Ru, Zr, etc.), and the ion reduction potentials of some of these elements are in the same region as the Pd ion reduction potentials. For this reason, the presence of fission and corrosion products, especially iron ions, negatively affects the electrochemical extraction of Pd, reducing the completeness of its release from the solution. Thirdly, liquid HLW are characterized by a high level of α-, β- and γ-radiation, the action of which leads to radiation-chemical decomposition of HNO 3 with the formation of nitrous acid [M.V. Vladimirova, S.V. Kalinina. Radiochemistry, 1989, v.31, 5, p.95-100]). In addition, under the influence of strong radiation fields, destruction of the electrodes, primarily the working electrode (cathode), on which the process of Pd release occurs, can occur.

Известен [Патент США 3891741, кл. С 01 G 55/00, 1972] способ электрохимического излечения Pd из растворов HNO3 в ячейке с диафрагмой с катодом из титана и анодом из платинированного титана. По этому способу электролиз проводится при фиксированном значении потенциала катода φк = -0.4B=-0,4 В относительно стандартного каломельного электрода сравнения. Полнота выделения палладия из раствора составляет 99%. Удаление осадка палладия с катода осуществляется растворением в 5 М азотной кислоте.Known [US Patent 3891741, cl. C 01 G 55/00, 1972] a method for the electrochemical treatment of Pd from HNO 3 solutions in a cell with a diaphragm with a titanium cathode and platinum titanium anode. According to this method, electrolysis is carried out at a fixed value of the cathode potential φ к = -0.4B = -0.4 V relative to the standard calomel reference electrode. The completeness of the allocation of palladium from the solution is 99%. Removal of the palladium precipitate from the cathode is carried out by dissolving in 5 M nitric acid.

Описан [Y. Sano et al., Proceed. 5th Intern. Conf. "RECOD-98", Nice, France, 1998, v.3, p. 717-722] способ выделения Pd из азотнокислых растворов в гальваностатических условиях (при постоянной величине силы тока) на катоде из титана или платинированного титана в электролизере с катодной и анодной камерами, разделенными диафрагмой (катионообменная мембрана). Электролиз осуществляется в режиме циркуляции раствора палладия через катодную камеру электролизера (через анодную камеру циркулирует раствор 0,5-4,5 М азотной кислоты) при температуре 50oС и катодной плотности тока ik=5000 А/м2. При кислотности раствора 2,5 М НNO3 и продолжительности электролиза 3 ч степень извлечения палладия составила 99,9%. При использовании азотнокислых растворов, имитирующих по составу жидкие ВАО и содержащих кроме Pd также и примеси основных продуктов деления и коррозии, степень извлечения палладия составила 93,5%.Described by [Y. Sano et al., Proceed. 5 th Intern. Conf. "RECOD-98", Nice, France, 1998, v.3, p. 717-722] a method for the isolation of Pd from nitric acid solutions under galvanostatic conditions (at a constant current strength) on a cathode made of titanium or platinum titanium in an electrolyzer with a cathode and anode chambers separated by a diaphragm (cation exchange membrane). The electrolysis is carried out in the mode of circulation of the palladium solution through the cathode chamber of the electrolyzer (a solution of 0.5-4.5 M nitric acid circulates through the anode chamber) at a temperature of 50 o C and a cathode current density of i k = 5000 A / m 2 . When the acidity of the solution was 2.5 M HNO 3 and the electrolysis duration was 3 hours, the degree of palladium recovery was 99.9%. When using nitric acid solutions simulating liquid HLW in composition and containing, in addition to Pd, also impurities of the main fission and corrosion products, the degree of palladium recovery was 93.5%.

Недостатками перечисленных электрохимических методов являются:
- недостаточно высокая полнота извлечения палладия из растворов, содержащих продукты деления и коррозии;
- образование вторичных жидких РАО (отработавший анолит);
- необходимость нагрева рабочего раствора, что приводит к увеличению энергозатрат;
- использование плоских (двухмерных) катодов, обладающих небольшой емкостью по палладию;
- использование высокой плотности тока, что приводит к повышенной коррозии электродов.
The disadvantages of these electrochemical methods are:
- insufficiently high completeness of palladium extraction from solutions containing fission and corrosion products;
- formation of secondary liquid radioactive waste (spent anolyte);
- the need for heating the working solution, which leads to an increase in energy consumption;
- the use of flat (two-dimensional) cathodes with a small capacity for palladium;
- the use of a high current density, which leads to increased corrosion of the electrodes.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением, выбираемым за прототип, является способ [А. с. СССР 1453954, кл. С 25 С 1/20, опубл. 15.10.94, бюл. 19] электрохимического выделения Pd на проточном катоде из пористого углеволокнистого материала марки ВИНН-250. Процесс осуществляется в электролизере с диафрагмой и включает операции осаждения палладия на катоде при фиксированной величине потенциала катода

Figure 00000001
относительно нормального водородного электрода из растворов 1-4 М НNО3, промывки катодного осадка палладия раствором 1 М НNО3 под напряжением и растворения осажденного палладия в 6 М азотной кислоте. Максимальная степень извлечения палладия (99,9%) достигается при концентрации HNO3 в исходном растворе 1 М и уменьшается как при увеличении, так и при уменьшении кислотности. При низкой кислотности (0,2 М HNO3) выделение палладия из раствора прекращается из-за интенсивного выделения газов на катоде. Коэффициент очистки палладия от примесей при использовании данного метода составляет ~103 для Fe и редкоземельных элементов, 13 - для Ru и 5 - для Zr.Closest to the proposed technical solution, selected for the prototype, is the method [A. from. USSR 1453954, class C 25 C 1/20, publ. 10/15/94, bull. 19] the electrochemical separation of Pd at the flow-through cathode of porous carbon fiber material of the VINN-250 brand. The process is carried out in an electrolytic cell with a diaphragm and includes the operation of deposition of palladium on the cathode at a fixed value of the cathode potential
Figure 00000001
relative to a normal hydrogen electrode from solutions of 1-4 M HNO 3 , washing the cathode deposit of palladium with a solution of 1 M HNO 3 under voltage, and dissolving the precipitated palladium in 6 M nitric acid. The maximum degree of palladium recovery (99.9%) is achieved with a concentration of HNO 3 in the initial solution of 1 M and decreases both with increasing and decreasing acidity. At low acidity (0.2 M HNO 3 ), the release of palladium from the solution ceases due to the intense evolution of gases at the cathode. The coefficient of purification of palladium from impurities using this method is ~ 10 3 for Fe and rare earth elements, 13 for Ru, and 5 for Zr.

Недостатками прототипа являются:
- недостаточно широкий интервал концентрации азотной кислоты, при котором достигается высокая степень извлечения палладия;
- недостаточно высокая степень очистки от примесей - продуктов деления;
- практическая неосуществимость способа в промышленном масштабе из-за проблем с поддержанием постоянного значения потенциала на всей поверхности пористого электрода (катода).
The disadvantages of the prototype are:
- not a wide range of nitric acid concentration, at which a high degree of palladium recovery is achieved;
- insufficiently high degree of purification from impurities - fission products;
- the practical impracticability of the method on an industrial scale due to problems with maintaining a constant value of the potential on the entire surface of the porous electrode (cathode).

Техническая задача предлагаемого изобретения заключается в нахождении химического соединения, введение которого в азотнокислый раствор палладия нивелирует негативное действие нитритионов (азотистой кислоты) и ионов железа в процессе электрохимического осаждения палладия. Это соединение должно быть достаточно устойчивым к разложению в растворе HNО3 и не должно восстанавливать Pd(2+) в растворе до металлического состояния (в этом случае из раствора выпадает осадок "палладиевой черни", что приведет к усложнению процесса и к образованию вторичных радиоактивных отходов из-за необходимости проведения операций фильтрации раствора, промывки осадка и перевода палладия в металлическое состояние).The technical task of the invention is to find a chemical compound, the introduction of which in a nitric acid solution of palladium eliminates the negative effect of nitrithione (nitrous acid) and iron ions in the process of electrochemical deposition of palladium. This compound should be sufficiently resistant to decomposition in the HNO 3 solution and should not restore Pd (2+) in the solution to a metallic state (in this case, the precipitate is “palladium black”, which will complicate the process and lead to the formation of secondary radioactive waste due to the necessity of carrying out the operations of filtering the solution, washing the precipitate and converting palladium to the metallic state).

Техническим результатом при использовании изобретений является увеличение полноты извлечения палладия из азотнокислых растворов, в том числе из жидких высокоактивных отходов, увеличение степени очистки палладия от примесей, в том числе от продуктов деления, содержащихся в жидких ВАО, расширение рабочего интервала концентрации азотной кислоты при электроосаждении палладия, отсутствие твердых и жидких, в том числе солесодержащих, вторичных радиоактивных отходов. The technical result when using the inventions is to increase the completeness of the extraction of palladium from nitric acid solutions, including liquid high-level waste, increase the degree of purification of palladium from impurities, including fission products contained in liquid HLW, to extend the working range of the concentration of nitric acid during electrodeposition of palladium , lack of solid and liquid, including saline, secondary radioactive waste.

Технический результат по первому варианту реализации изобретения решается путем проведения электрохимического осаждения палладия из азотнокислых растворов, в том числе из жидких радиоактивных отходов после регенерации ОЯТ на объемно-пористом углеволокнистом катоде в электролизере без разделения катодного и анодного пространств из раствора с концентрацией азотной кислоты от 0,2 до 4 М, предпочтительно от 0,5 до 3,5 М, к которому добавлен карбамид в концентрации от 0,05 до 0,5 М, предпочтительно от 0,05 до 0,3 М, промывки под напряжением катодного осадка раствором 1-3 М азотной кислоты, содержащим от 0,05 до 0,5 М карбамида, предпочтительно от 0,1 до 0,3 М, и растворения катодного осадка в азотной кислоте с концентрацией от 4 до 6 М. The technical result according to the first embodiment of the invention is solved by conducting electrochemical deposition of palladium from nitric acid solutions, including from liquid radioactive waste after regeneration of spent nuclear fuel on a volume-porous carbon fiber cathode in an electrolyzer without separation of the cathode and anode spaces from a solution with a concentration of nitric acid from 0, 2 to 4 M, preferably from 0.5 to 3.5 M, to which carbamide is added in a concentration of from 0.05 to 0.5 M, preferably from 0.05 to 0.3 M, washing under the voltage of the cathode o charge with a solution of 1-3 M nitric acid containing from 0.05 to 0.5 M urea, preferably from 0.1 to 0.3 M, and dissolving the cathode deposit in nitric acid with a concentration of from 4 to 6 M.

Технический результат по второму варианту изобретения реализуется путем проведения электрохимического осаждения палладия из азотнокислых растворов, в том числе из жидких радиоактивных отходов после регенерации ОЯТ на объемно-пористом углеволокнистом катоде в электролизере без разделения катодного и анодного пространств из раствора с концентрацией азотной кислоты от 0,2 до 3,5 М, предпочтительно от 0,5 до 3 М, к которому добавлен гидроксиламин в концентрации от 0,05 до 0,3 М, промывки под напряжением катодного осадка раствором 1-3 М азотной кислоты, содержащим от 0,05 до 0,3 М гидроксиламина, и растворения катодного осадка в азотной кислоте с концентрацией от 4 до 6 М. The technical result according to the second embodiment of the invention is realized by conducting electrochemical deposition of palladium from nitric acid solutions, including from liquid radioactive waste after regeneration of spent nuclear fuel on a volume-porous carbon-fiber cathode in an electrolyzer without separation of the cathode and anode spaces from a solution with a concentration of nitric acid from 0.2 up to 3.5 M, preferably from 0.5 to 3 M, to which hydroxylamine is added in a concentration of from 0.05 to 0.3 M, washing under voltage of the cathode deposit with a solution of 1-3 M nitric acid Ota, containing from 0.05 to 0.3 M hydroxylamine and cathode dissolution precipitate in nitric acid with a concentration from 4 to 6 M.

На чертеже приведена общая схема установки для электрохимического выделения металлов по обоим вариантам предлагаемого способа. Установка состоит из электролизера с проточным катодом из УВМ марки ВИНН-250, источника постоянного тока, емкости для исходного раствора, а также насоса для подачи раствора в электролизер. The drawing shows a General diagram of the installation for electrochemical metal separation for both variants of the proposed method. The installation consists of an electrolyzer with a flowing cathode made of VINN-250 UVM, a direct current source, a container for the initial solution, and also a pump for supplying the solution to the electrolyzer.

Степень (полноту) извлечения палладия из раствора, α, рассчитывают по формуле:

Figure 00000002

где [Pd] иcx и [Рd]кон - концентрация Pd в исходном (до электролиза) и конечном (после электролиза) растворах соответственно.The degree (completeness) of the extraction of palladium from the solution, α, is calculated by the formula:
Figure 00000002

where [Pd] and cx and [Pd] con are the concentration of Pd in the initial (before electrolysis) and final (after electrolysis) solutions, respectively.

Ниже приведены примеры осуществления изобретения по обоим вариантам. Все эксперименты проводили в гальваностатическом режиме электролиза при комнатной температуре (20±2oС). Анализ содержания Pd и других металлов в растворах выполняли плазменным спектрально-эмиссионным методом.The following are examples of carrying out the invention in both cases. All experiments were carried out in the galvanostatic mode of electrolysis at room temperature (20 ± 2 o C). The content of Pd and other metals in the solutions was analyzed by the plasma spectral-emission method.

Пример 1. Электрохимическое осаждение палладия из азотнокислых растворов по первому варианту (в присутствии карбамида). Example 1. Electrochemical precipitation of palladium from nitric acid solutions according to the first embodiment (in the presence of urea).

Раствор, содержащий 2,0 М НNО3, 50 мг/л Pd(2+), 1 г/л Fe(3+) и 0,2 М карбамида, помещается в приемную емкость. Этот же раствор заливается в электролизер, на электроды подается напряжение от источника постоянного тока, и одновременно в электролизер начинает дозироваться насосом раствор из приемной емкости с линейной скоростью 2,34 см/мин, а на электроды подается напряжение от источника постоянного тока. В процессе электролиза поддерживается постоянная величина плотности тока, равная 100 А на 1 м2 габаритной поверхности углеволокнистого катода. Раствор, выходящий из электролизера, поступает в приемную емкость и оттуда снова направляется на электролиз, т.е. осаждение Pd осуществляется в условиях непрерывной циркуляции электролита между приемной емкостью и электролизером. После проведения электролиза в течение 20 мин содержание Pd в приемной емкости составило ≤0,02 мг/л, а полнота извлечения палладия α≥99,96%. В аналогичном эксперименте, но в отсутствие карбамида палладий не осаждается на катоде в течение 60 мин электролиза.A solution containing 2.0 M HNO 3 , 50 mg / L Pd (2+), 1 g / L Fe (3+) and 0.2 M urea is placed in a receiving container. The same solution is poured into the electrolyzer, voltage is supplied to the electrodes from a direct current source, and at the same time, a solution from a receiving tank with a linear velocity of 2.34 cm / min begins to be dosed into the electrolyzer by a pump, and voltage from a direct current source is applied to the electrodes. During the electrolysis, a constant current density value of 100 A per 1 m 2 of the overall surface of the carbon fiber cathode is maintained. The solution leaving the electrolyzer enters the receiving tank and from there goes back to the electrolysis, i.e. Pd deposition is carried out under conditions of continuous electrolyte circulation between the receiving tank and the electrolyzer. After electrolysis for 20 min, the Pd content in the receiving tank was ≤0.02 mg / L, and the completeness of palladium extraction was α≥99.96%. In a similar experiment, but in the absence of urea, palladium does not deposit on the cathode for 60 minutes of electrolysis.

Примеры электрохимического осаждения Pd из азотнокислых растворов по первому варианту при других концентрациях НNО3 приведены в табл.1.Examples of electrochemical deposition of Pd from nitric acid solutions according to the first embodiment at other concentrations of HNO 3 are given in Table 1.

Из данных в табл. 1 видно, что введение карбамида в исходный раствор позволяет извлечь более 99,9% палладия (его остаточная концентрация в растворе менее 0,02 мг/л) из растворов, содержащих ионы железа, с кислотностью вплоть до 4 М НNО3. Величина концентрации карбамида, необходимая для полного извлечения палладия, составляет от 0,05 до 0,5 М CO(NH2)2 и увеличивается с ростом концентрации НNО3. Нижний предел концентрации карбамида (0,05М) представляет собой минимально необходимую величину для нейтрализации азотистой кислоты, которая образуется из азотной кислоты либо в ходе электролиза, либо под действием радиоактивного излучения. Верхний предел концентрации карбамида ограничен величиной его растворимости, которая составляет около 0,5, 0,4 и 0,3 М СО(NН2)2 при [НNО3]=3,0, 3,5 и 4,0 М соответственно (при 20±2oС).From the data in table. Figure 1 shows that the introduction of urea into the initial solution makes it possible to extract more than 99.9% of palladium (its residual concentration in the solution is less than 0.02 mg / l) from solutions containing iron ions with acidity up to 4 M HNO 3 . The urea concentration required for the complete extraction of palladium is from 0.05 to 0.5 M CO (NH 2 ) 2 and increases with increasing concentration of HNO 3 . The lower limit of urea concentration (0.05 M) is the minimum necessary value to neutralize nitrous acid, which is formed from nitric acid either during electrolysis or under the influence of radioactive radiation. The upper limit of the concentration of urea is limited by its solubility, which is about 0.5, 0.4, and 0.3 M CO (NH 2 ) 2 with [НNО 3 ] = 3.0, 3.5, and 4.0 M, respectively ( at 20 ± 2 o C).

Нижний предел рабочей концентрации НNО3 (0,2М) ограничен гидролизом ионов железа из-за подщелачивания раствора в прикатодном слое, а также значительным ростом клеммового напряжения при этой кислотности. При самой высокой концентрации НNО3 (4 М) наблюдается интенсивное выделение газов, отрицательно влияющее на гидродинамику работы электролизера. С учетом этих обстоятельств предпочтительным для электрохимического осаждения палладия из азотнокислых растворов является интервал кислотности 0,5-3,5 М НNО3.The lower limit of the working concentration of HNO 3 (0.2 M) is limited by the hydrolysis of iron ions due to alkalization of the solution in the cathode layer, as well as a significant increase in terminal voltage at this acidity. At the highest concentration of HNO 3 (4 M), intense gas evolution is observed, which negatively affects the hydrodynamics of the electrolyzer. Given these circumstances, the preferred range for the electrochemical deposition of palladium from nitric acid solutions is the acidity range of 0.5-3.5 M HNO 3 .

Пример 13. Электрохимическое осаждение палладия из азотнокислых растворов по второму варианту (в присутствии гидроксиламина). Example 13. Electrochemical precipitation of palladium from nitric acid solutions according to the second embodiment (in the presence of hydroxylamine).

Раствор, содержащий 3,5 М НNО3, 50 мг/л Pd(2+), 1 г/л Fe(3+) и 0,2 М нитрата гидроксиламина, помещается в приемную емкость. В электролизер начинает дозироваться насосом раствор из приемной емкости с линейной скоростью 2,34 см/мин, а на электроды подается напряжение от источника постоянного тока. В процессе электролиза поддерживается постоянная величина плотности тока, равная 135 А на 1 м2 габаритной поверхности углеволокнистого катода. Раствор, выходящий из электролизера, поступает в приемную емкость и оттуда снова направляется в электролиз, т.е. осаждение Pd осуществляется в условиях непрерывной циркуляции электролита между приемной емкостью и электролизером. После проведения электролиза в течение 30 мин содержание Pd в приемной емкости составило ≤0,02 мг/л, а полнота извлечения палладия α≥99,96%. В аналогичном эксперименте, но в отсутствие гидроксиламина палладий не осаждается на катоде в течение 60 мин электролиза.A solution containing 3.5 M HNO 3 , 50 mg / L Pd (2+), 1 g / L Fe (3+) and 0.2 M hydroxylamine nitrate is placed in a receiving container. In the electrolyzer, the pump begins to dose the solution from the receiving tank with a linear velocity of 2.34 cm / min, and the voltage from the DC source is applied to the electrodes. During the electrolysis, a constant current density value of 135 A is maintained per 1 m 2 of the overall surface of the carbon fiber cathode. The solution leaving the electrolyzer enters the receiving tank and from there goes back to the electrolysis, i.e. Pd deposition is carried out under conditions of continuous electrolyte circulation between the receiving tank and the electrolyzer. After electrolysis for 30 min, the Pd content in the receiving tank was ≤0.02 mg / L, and the completeness of palladium extraction was α≥99.96%. In a similar experiment, but in the absence of hydroxylamine, palladium does not precipitate at the cathode for 60 minutes of electrolysis.

В табл. 2 приведены примеры электрохимического осаждения Pd из азотнокислых растворов по второму варианту при других концентрациях НNО3. Из результатов в табл.2 видно, что введение гидроксиламина в раствор перед электролизом позволяет извлечь более 99,9% палладия в интервале концентраций НNО3 от 0,2 до 3,5 М из растворов, содержащих ионы железа.In the table. Figure 2 shows examples of the electrochemical deposition of Pd from nitric acid solutions according to the second embodiment at other concentrations of HNO 3 . From the results in table 2 it is seen that the introduction of hydroxylamine into the solution before electrolysis allows you to remove more than 99.9% of palladium in the range of concentrations of HNO 3 from 0.2 to 3.5 M from solutions containing iron ions.

Верхний предел рабочей концентрации НNО3 (3,5М при ~20oС) определяется устойчивостью гидроксиламина в растворе азотной кислоты. При большей кислотности (4 М НNО3) гидроксиламин разлагается при его добавлении в исходный азотнокислый раствор с образованием воды и газообразной закиси азота. Нижний предел рабочей концентрации НNО3 (0,2 М) ограничен гидролизом ионов железа из-за подщелачивания раствора в прикатодном слое и ростом клеммового напряжения. С учетом этого предпочтительным для выделения палладия в присутствии ионов железа является интервал кислотности 0,5-3,5 M НNО3.The upper limit of the working concentration of HNO 3 (3.5 M at ~ 20 o C) is determined by the stability of hydroxylamine in a solution of nitric acid. At higher acidity (4 M HNO 3 ), hydroxylamine decomposes when it is added to the initial nitric acid solution to form water and gaseous nitrous oxide. The lower limit of the working concentration of HNO 3 (0.2 M) is limited by the hydrolysis of iron ions due to alkalization of the solution in the cathode layer and an increase in terminal voltage. With this in mind, the preferred range for the allocation of palladium in the presence of iron ions is the acidity range of 0.5-3.5 M HNO 3 .

Ниже приводятся примеры электрохимического выделения палладия из азотнокислых растворов сложного солевого состава, имитирующих по составу жидкие ВАО, в электролизере с проточным катодом из углеволокнистого материала марки ВИНН-250. Below are examples of the electrochemical separation of palladium from nitric acid solutions of complex salt composition, simulating liquid HLW in composition, in an electrolyzer with a flow cathode made of VINN-250 carbon fiber material.

Пример 21. Электрохимическое выделение Pd по второму варианту (с применением гидроксиламина) из азотнокислых растворов, имитирующих жидкие высокоактивные отходы. Example 21. The electrochemical separation of Pd in the second embodiment (using hydroxylamine) from nitric acid solutions simulating highly active liquid wastes.

Раствор, содержащий 3,0 М НNО3, палладий (2+), продукты деления и коррозии и 0,2 М нитрата гидроксиламина (состав раствора приведен в табл.3), помещается в приемную емкость. Этот же раствор заливается в электролизер, на электроды подается напряжение от источника постоянного тока, и одновременно в электролизер начинает дозироваться насосом раствор из приемной емкости с линейной скоростью 2,34 см/мин. В процессе электролиза, который осуществляется в условиях непрерывной циркуляции электролита между приемной емкостью и электролизером, поддерживается постоянная величина плотности тока, равная 100 А на 1 м2 габаритной поверхности углеволокнистого катода. По окончании электролиза, продолжительность которого составляет 2 ч, раствор удаляется из электролизера и в нем определяется содержание компонентов (табл.3). По результатам анализа полнота извлечения Pd на стадии электроосаждения превышает 99,99%.A solution containing 3.0 M HNO 3 , palladium (2+), fission products and corrosion, and 0.2 M hydroxylamine nitrate (the composition of the solution is given in Table 3) is placed in a receiving container. The same solution is poured into the electrolyzer, voltage is supplied from the direct current source to the electrodes, and at the same time, the solution begins to be dosed into the electrolyzer by the pump from the receiving tank with a linear velocity of 2.34 cm / min. In the process of electrolysis, which is carried out under conditions of continuous circulation of the electrolyte between the receiving capacity and the electrolyzer, a constant current density of 100 A per 1 m 2 of the overall surface of the carbon fiber cathode is maintained. At the end of electrolysis, the duration of which is 2 hours, the solution is removed from the electrolyzer and the content of components is determined in it (Table 3). According to the analysis, the completeness of Pd extraction at the electrodeposition stage exceeds 99.99%.

Катод с находящимся на нем осадком промывают водой в режиме циркуляции в течение 2 ч при постоянном напряжении на электродах, равном 4В. Промывной раствор удаляют из электролизера и проводят растворение катодного осадка путем циркуляции через электролизер раствора 6 М азотной кислоты в течение 2 ч. В растворе после растворения определяют содержание Pd и других компонентов и рассчитывают коэффициенты очистки Pd от продуктов деления и коррозии, приведенные в табл.3. The cathode with the precipitate located on it is washed with water in a circulation mode for 2 hours at a constant voltage at the electrodes of 4V. The washing solution is removed from the electrolyzer and the cathode precipitate is dissolved by circulating a solution of 6 M nitric acid through the electrolyzer for 2 hours. After dissolution, the content of Pd and other components is determined in the solution and the coefficients of Pd purification from fission products and corrosion are calculated, given in Table 3 .

Пример 22. Электрохимическое выделение Pd по второму варианту (с применением гидроксиламина) из азотнокислых растворов, имитирующих жидкие высокоактивные отходы. Example 22. The electrochemical separation of Pd in the second embodiment (using hydroxylamine) from nitric acid solutions simulating highly active liquid wastes.

Раствор, содержащий 3,0 М НNО3, палладий (2+), продукты деления и коррозии и 0,2 М нитрата гидроксиламина (состав раствора приведен в табл.4), подвергается последовательно электрохимическому извлечению палладия, промывке катодного осадка и растворению катодного осадка, как описано в примере 3. Все параметры процесса сохраняются такими же, как в примере 3, за исключением того, что для промывки катодного осадка после осаждения Pd используется раствор 3 М НNО3, содержащий 0,2 М нитрата гидроксиламина, а сама промывка проводится при поддержании постоянной плотности тока, равной 100 А/м2.A solution containing 3.0 M HNO 3 , palladium (2+), fission products and corrosion, and 0.2 M hydroxylamine nitrate (the composition of the solution is given in Table 4) is subjected to sequential electrochemical extraction of palladium, washing the cathode deposit and dissolving the cathode deposit as described in example 3. All process parameters are kept the same as in example 3, except that a solution of 3 M HNO 3 containing 0.2 M hydroxylamine nitrate is used to rinse the cathode deposit after the precipitation of Pd, and the washing itself is carried out while maintaining constant th current density of 100 A / m 2.

Полученные результаты (табл.4) показывают, что полнота извлечения Pd при его электроосаждении превышает 99,99%, а коэффициенты очистки Pd от большинства примесей выше, чем при использовании в качестве промывного раствора воды (табл.3). The results obtained (Table 4) show that the completeness of Pd extraction during its electrodeposition exceeds 99.99%, and the purification coefficients of Pd from most impurities are higher than when using water as a washing solution (Table 3).

Пример 23. Электрохимическое выделение Pd по первому варианту (с применением карбамида) из азотнокислых растворов, имитирующих жидкие высокоактивные отходы. Example 23. The electrochemical separation of Pd in the first embodiment (using urea) from nitric acid solutions simulating highly active liquid wastes.

Раствор, содержащий 3,0 М НNО3, палладий (2+), продукты деления и коррозии и 0,2 М карбамида (состав раствора приведен в табл.5), подвергается последовательно электрохимическому извлечению палладия, промывке катодного осадка и растворению катодного осадка, как описано в примере 4. Все параметры процесса сохраняются такими же, как в примере 4, за исключением того, что электроосаждение палладия проводится при плотности тока 166 А/м2, а для промывки катодного осадка после осаждения Pd используется раствор 3 М НNО3, содержащий 0,2 М карбамида.A solution containing 3.0 M HNO 3 , palladium (2+), fission and corrosion products and 0.2 M urea (the composition of the solution is given in Table 5) is subjected to sequential electrochemical extraction of palladium, washing the cathode deposit and dissolving the cathode deposit, as described in example 4. All process parameters are kept the same as in example 4, except that the electrodeposition of palladium is carried out at a current density of 166 A / m 2 , and a solution of 3 M HNO 3 is used to rinse the cathode deposit after Pd deposition, containing 0.2 M urea.

Полученные результаты (табл.5) показывают, что полнота извлечения Pd при его электроосаждении превышает 99,99%, а коэффициенты очистки Pd от большинства примесей выше, чем при использовании в качестве промывного раствора воды (табл.3). The results obtained (Table 5) show that the completeness of Pd extraction during its electrodeposition exceeds 99.99%, and the purification coefficients of Pd from most impurities are higher than when using water as a washing solution (Table 3).

Пример 24. Электрохимическое выделение Pd по первому варианту (с применением карбамида) из азотнокислых растворов, имитирующих жидкие высокоактивные отходы. Example 24. The electrochemical separation of Pd in the first embodiment (using urea) from nitric acid solutions simulating highly active liquid wastes.

Раствор, содержащий 3,0 М НNО3, палладий (2+), продукты деления и коррозии и 0,2 М карбамида (состав раствора приведен в табл.6), подвергается последовательно электрохимическому извлечению палладия, промывке катодного осадка и растворению катодного осадка, как описано в примере 5. Все параметры процесса сохраняются такими же, как в примере 5, за исключением того, что для промывки катодного осадка после осаждения Pd используется раствор 1 М НNО3, содержащий 0,2 М карбамида.A solution containing 3.0 M HNO 3 , palladium (2+), fission and corrosion products and 0.2 M urea (the composition of the solution is given in Table 6) is subjected to sequential electrochemical extraction of palladium, washing the cathode deposit and dissolving the cathode deposit, as described in example 5. All process parameters are kept the same as in example 5, except that a solution of 1 M HNO 3 containing 0.2 M urea is used to rinse the cathode deposit after Pd deposition.

Полученные результаты (табл.6) показывают, что полнота извлечения Pd при его электроосаждении превышает 99,99%, а коэффициенты очистки Pd от большинства примесей выше, чем при использовании в качестве промывного раствора воды (табл.3). The results obtained (Table 6) show that the completeness of Pd extraction during its electrodeposition exceeds 99.99%, and the purification coefficients of Pd from most impurities are higher than when using water as a washing solution (Table 3).

Результаты в примерах 21-24 показывают, что применение предлагаемого способа по обоим вариантам - с использованием как карбамида, так и гидроксиламина - позволяет практически полностью (более чем на 99,99%, остаточное содержание Pd менее 0,02 мг/л) выделить палладий из растворов, имитирующих жидкие ВАО от переработки ОЯТ, и получить высокую степень очистки Pd (в 103-104 раз) от большинства продуктов деления и коррозии.The results in examples 21-24 show that the application of the proposed method for both options — using both urea and hydroxylamine — allows almost completely (more than 99.99%, residual Pd content less than 0.02 mg / l) to isolate palladium from solutions that simulate liquid HLW from spent nuclear fuel reprocessing and obtain a high degree of Pd purification (10 3 -10 4 times) from most fission and corrosion products.

Использование для промывки катодного осадка раствора НNО3, содержащего карбамид или гидроксиламин, позволяет более чем в 10 раз повысить очистку палладия от железа, родия и редкоземельных элементов и в 2-5 раз - от Мо, Zr, Cs и Ru по сравнению с промывкой водным раствором, не содержащим карбамида или гидроксиламина.The use of a solution of HNO 3 containing carbamide or hydroxylamine for washing the cathode deposit allows more than 10-fold increase in the purification of palladium from iron, rhodium and rare-earth elements and 2-5 times - from Mo, Zr, Cs and Ru compared with washing with water a solution not containing urea or hydroxylamine.

В табл.7 дано сравнение основных показателей электрохимического выделения палладия из азотнокислых растворов по прототипу и по предлагаемому способу. Table 7 gives a comparison of the main indicators of the electrochemical separation of palladium from nitric acid solutions according to the prototype and the proposed method.

Основные технические результаты при использовании предлагаемого изобретения:
1. Увеличение полноты извлечения палладия из азотнокислых растворов, в том числе из жидких высокоактивных отходов.
The main technical results when using the invention:
1. The increase in the completeness of the extraction of palladium from nitric acid solutions, including from liquid high-level waste.

2. Увеличение степени очистки палладия от примесей, в т.ч. от продуктов деления, содержащихся в жидких ВАО. 2. An increase in the degree of purification of palladium from impurities, including from fission products contained in liquid HLW.

3. Расширение рабочего интервала концентрации азотной кислоты при электроосаждении палладия. 3. Extension of the working range of nitric acid concentration during electrodeposition of palladium.

4. Отсутствие твердых и жидких, в том числе солесодержащих, вторичных радиоактивных отходов. 4. Lack of solid and liquid, including saline, secondary radioactive waste.

Claims (10)

1. Способ выделения палладия из азотнокислых растворов, в том числе из жидких радиоактивных отходов после регенерации отработавшего ядерного топлива, включающий электрохимическое осаждение палладия из азотнокислых растворов на катоде, промывку под напряжением катодного осадка азотнокислым раствором и растворение катодного осадка в азотной кислоте, отличающийся тем, что в азотнокислый раствор для электрохимического осаждения палладия вводят от 0,05 до 0,5 М карбамида, предпочтительно от 0,05 до 0,3 М, концентрацию азотной кислоты в исходном растворе поддерживают в интервале от 0,2 до 4 М, предпочтительно от 0,5 до 3,5 М, а в раствор для промывки катодного осадка вводят от 0,05 до 0,5 М карбамида, предпочтительно от 0,1 до 0,3 М. 1. The method of separation of palladium from nitric acid solutions, including from liquid radioactive waste after regeneration of spent nuclear fuel, including electrochemical deposition of palladium from nitric acid solutions at the cathode, washing under voltage of the cathode deposit with nitric acid solution and dissolving the cathode deposit in nitric acid, characterized in that from 0.05 to 0.5 M urea, preferably from 0.05 to 0.3 M, the concentration of nitric acid in the starting material is introduced into the nitric acid solution for electrochemical precipitation of palladium the solution is maintained in the range from 0.2 to 4 M, preferably from 0.5 to 3.5 M, and from 0.05 to 0.5 M urea, preferably from 0.1 to 0, is introduced into the solution for washing the cathode deposit 3M. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию азотной кислоты в растворе для промывки катодного осадка задают в пределах от 1 до 3 М. 2. The method according to p. 1, characterized in that the concentration of nitric acid in the solution for washing the cathode deposit is set in the range from 1 to 3 M. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию азотной кислоты в растворе для растворения катодного осадка задают в пределах от 4 до 6 М. 3. The method according to p. 1, characterized in that the concentration of nitric acid in the solution for dissolving the cathode deposit is set in the range from 4 to 6 M. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катода используют объемно-пористые углеволокнистые материалы. 4. The method according to p. 1, characterized in that as the cathode use volume-porous carbon fiber materials. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс проводят в электролизере без разделения катодного и анодного пространств. 5. The method according to p. 1, characterized in that the process is carried out in an electrolyzer without separation of the cathode and anode spaces. 6. Способ выделения палладия из азотнокислых растворов, в том числе из жидких радиоактивных отходов после регенерации отработанного ядерного топлива, включающий электрохимическое осаждение палладия из азотнокислых растворов на катоде, промывку под напряжением катодного осадка азотнокислым раствором и растворение катодного осадка в азотной кислоте, отличающийся тем, что в азотнокислый раствор для электрохимического осаждения палладия вводят от 0,05 до 0,3 М гидроксиламина, концентрацию азотной кислоты в исходном растворе поддерживают в интервале от 0,2 до 3,5 М, предпочтительно от 0,5 до 3,0 М, а в раствор для промывки катодного осадка вводят от 0,05 до 0,3 М гидроксиламина. 6. The method of separation of palladium from nitric acid solutions, including from liquid radioactive waste after regeneration of spent nuclear fuel, including electrochemical deposition of palladium from nitric acid solutions at the cathode, washing under voltage of the cathode deposit with nitric acid solution and dissolving the cathode deposit in nitric acid, characterized in that from 0.05 to 0.3 M hydroxylamine is introduced into the nitric acid solution for electrochemical precipitation of palladium, the concentration of nitric acid in the initial solution is maintained in the range from 0.2 to 3.5 M, preferably from 0.5 to 3.0 M, and from 0.05 to 0.3 M hydroxylamine are introduced into the solution for washing the cathode deposit. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что концентрацию азотной кислоты в растворе для промывки катодного осадка задают в пределах от 1 до 3 М. 7. The method according to p. 6, characterized in that the concentration of nitric acid in the solution for washing the cathode deposit is set in the range from 1 to 3 M. 8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что концентрацию азотной кислоты в растворе для растворения катодного осадка задают в пределах от 4 до 6 М. 8. The method according to p. 6, characterized in that the concentration of nitric acid in the solution for dissolving the cathode deposit is set in the range from 4 to 6 M. 9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве катода используют объемно-пористые углеволокнистые материалы. 9. The method according to p. 6, characterized in that as the cathode use volume-porous carbon fiber materials. 10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что процесс проводят в электролизере без разделения катодного и анодного пространств. 10. The method according to p. 6, characterized in that the process is carried out in an electrolyzer without separation of the cathode and anode spaces.
RU2001118704A 2001-07-05 2001-07-05 Method of separation of palladium from nitrate solutions (versions) RU2195518C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001118704A RU2195518C1 (en) 2001-07-05 2001-07-05 Method of separation of palladium from nitrate solutions (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001118704A RU2195518C1 (en) 2001-07-05 2001-07-05 Method of separation of palladium from nitrate solutions (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2195518C1 true RU2195518C1 (en) 2002-12-27

Family

ID=20251480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001118704A RU2195518C1 (en) 2001-07-05 2001-07-05 Method of separation of palladium from nitrate solutions (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2195518C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104762489A (en) * 2015-04-22 2015-07-08 浙江大学 Method for separating palladium ion from multi-metallic ion aqueous solution

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104762489A (en) * 2015-04-22 2015-07-08 浙江大学 Method for separating palladium ion from multi-metallic ion aqueous solution
CN104762489B (en) * 2015-04-22 2016-08-24 浙江大学 A kind of method of separate palladium ion from many aqueous metallic ions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Norberg et al. Accumulation of heavy‐metal ions by Zoogloea ramigera
CN108911102A (en) A kind of method that high-efficiency electrochemical restores uranium in enriching and recovering uranium-containing waste water and underground water
EP0535837A1 (en) Decontamination of radioactive metals
EP0075882B1 (en) Process for regenerating cleaning fluid
RU2157569C2 (en) Method for removing technetium from metal contaminated with radioactive materials
RU2195518C1 (en) Method of separation of palladium from nitrate solutions (versions)
JP2003205290A (en) Waste water treating system and its method
EP0324862B1 (en) Nuclear fuel reprocessing plant
US4427503A (en) Method for reducing the acid content of a nitric acid solution by using electrolysis current
US5832393A (en) Method of treating chelating agent solution containing radioactive contaminants
CN109868368A (en) Extraction and recovery Cr(III in a kind of high acid solution) method
US3320175A (en) Processing of radioactive liquids
JP4435875B2 (en) Electrolytic method for recovery and recycling of silver from nitric acid solutions
CN111170416B (en) Method for removing nitric acid in nitric acid-containing solution
US5633423A (en) Consumable anode, electrodissolution process applied to the decontamination of slightly radioactive liquid effluents and apparatus for performing the process
US5437847A (en) Method of separating and recovering ruthenium from high-level radioactive liquid waste
Guiragossian et al. The extraction of heavy metals by means of a new electrolytic method
RU2789624C1 (en) Dimethylformamide wastewater treatment method
Neira et al. Solvent extraction reagent entrainment effects on zinc electrowinning from waste oxide leach solutions
JPS603593A (en) Method of electrolytically decontaminating radioactive metallic waste
Milyutin et al. Liquid Radwaste Denitration by Electrochemical Reduction of Nitric Acid
JPH0262035B2 (en)
JPH0527093A (en) Processing of radioactive metallic sludge
JPS59224598A (en) Electrolytic regenerating method of used ion-exchange resin
JPS61231496A (en) Method of decontaminating radioactive metallic waste

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100706