RU2198843C1 - Method of strontium extraction from solution by chromatography method - Google Patents
Method of strontium extraction from solution by chromatography method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2198843C1 RU2198843C1 RU2001128783A RU2001128783A RU2198843C1 RU 2198843 C1 RU2198843 C1 RU 2198843C1 RU 2001128783 A RU2001128783 A RU 2001128783A RU 2001128783 A RU2001128783 A RU 2001128783A RU 2198843 C1 RU2198843 C1 RU 2198843C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strontium
- solution
- concentration
- nitric acid
- mol
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в аналитической химии и в химической технологии. The invention relates to the field of radiochemistry and can be used in analytical chemistry and in chemical technology.
Известны способы хроматографического извлечения стронция из растворов, применяемые в радиохимии и радиохимической технологии при получении препаратов радионуклидов стронция-89,90, в радиоаналитической химии при определении содержания радионуклидов стронция в технологических растворах ядерного топливного цикла, в биологических и природных объектах [В.И. Левин. Получение радиоактивных изотопов. М.: Атомиздат, 1972, 256 с., Аналитическая химия стронция. М., Наука, 1978, с.137]. Способы основаны на использовании различных неорганических и органических сорбентов и включают операции подготовки растворов (в зависимости от типа используемого сорбента устанавливаются кислотность раствора и концентрация в нем солей), пропускания полученного раствора через хроматографическую колонку с сорбентом для извлечения стронция, промывку колонки для удаления посторонних ионов, десорбцию стронция. Основное преимущество хроматографических способов - простота их выполнения, высокая эффективность отделения стронция от многих элементов. Known methods for chromatographic extraction of strontium from solutions used in radiochemistry and radiochemical technology for the preparation of strontium-89.90 radionuclides, in radioanalytical chemistry in determining the content of strontium radionuclides in technological solutions of the nuclear fuel cycle, in biological and natural objects [V.I. Levin. Getting radioactive isotopes. M .: Atomizdat, 1972, 256 pp., Analytical chemistry of strontium. M., Science, 1978, p.137]. The methods are based on the use of various inorganic and organic sorbents and include the preparation of solutions (depending on the type of sorbent used, the acidity of the solution and the concentration of salts in it are determined), passing the resulting solution through a chromatographic column with a sorbent to extract strontium, washing the column to remove foreign ions, strontium desorption. The main advantage of chromatographic methods is the simplicity of their implementation, the high efficiency of the separation of strontium from many elements.
Недостатками хроматографических способов являются недостаточная селективность, в частности при отделении стронция от элементов второй группы (кальций, магний, барий) ограниченная емкость сорбента, низкая эффективность извлечения стронция из растворов сложного состава с высоким содержанием солей, а также из нейтральных растворов или из растворов с низкой кислотностью. The disadvantages of chromatographic methods are insufficient selectivity, in particular when separating strontium from elements of the second group (calcium, magnesium, barium), the limited capacity of the sorbent, the low efficiency of strontium extraction from solutions of complex composition with a high salt content, as well as from neutral solutions or from solutions with low acidity.
Известен способ хроматографического выделения стронция из раствора азотной кислоты, в котором в качестве сорбента используется инертный носитель, пропитанный раствором ди-4,4'(5')[(третбутил) циклогексано] -18-краун-6 в 1-октаноле, содержащего высаливающий агент - нитрат алюминия [E.P.Horwitz, M. L. Dietz. Method for liquid chromatographic extraction of strontium from acid solution. Патент США 5110474, 1992]. Данный способ является наиболее близким аналогом, совпадающим с заявляемым изобретением по наибольшему количеству существенных признаков (прототипом). Он включает следующие операции:
- подготовку раствора стронция, содержащего азотную кислоту с концентрацией 2 моль/л и нитрат алюминия с концентрацией 0,5 моль/л, извлечение (сорбцию) стронция пропусканием полученного раствора через хроматографическую колонку с вышеназванным сорбентом,
- промывку колонки раствором азотной кислоты с концентрацией 3 моль/л для удаления примесных элементов,
- десорбцию стронция из колонки водой.A known method of chromatographic separation of strontium from a solution of nitric acid, in which an inert carrier is impregnated with a solution of di-4,4 '(5') [(tert-butyl) cyclohexano] -18-crown-6 in 1-octanol containing salting out agent is used as a sorbent the agent is aluminum nitrate [EPHorwitz, ML Dietz. Method for liquid chromatographic extraction of strontium from acid solution. US Patent 5110474, 1992]. This method is the closest analogue, coinciding with the claimed invention for the largest number of essential features (prototype). It includes the following operations:
- preparation of a strontium solution containing nitric acid with a concentration of 2 mol / l and aluminum nitrate with a concentration of 0.5 mol / l, extraction (sorption) of strontium by passing the resulting solution through a chromatographic column with the above sorbent,
- washing the column with a solution of nitric acid with a concentration of 3 mol / l to remove impurity elements,
- desorption of strontium from the column with water.
Способ высокоселективен и позволяет отделить стронций от более чем 40 элементов, в том числе от элементов второй группы. The method is highly selective and allows you to separate strontium from more than 40 elements, including elements of the second group.
Использование высаливающего агента позволяет увеличить емкость сорбента до проскока в полтора-два раза, т.е. до 30-40 свободных колоночных объемов, что, несомненно, является положительным техническим эффектом. Вместе с тем при необходимости извлечения стронция из больших объемов растворов достигаемое увеличение эффективности извлечения может оказаться недостаточным, что является недостатком прототипа. Существенным недостатком прототипа является также невозможность его использования при низкой кислотности раствора из-за процессов гидролиза нитрата алюминия, приводящих к образованию нерастворимого гидроксида алюминия. The use of a salting out agent allows one to increase the capacity of the sorbent to a break in one and a half to two times, i.e. up to 30-40 free column volumes, which, undoubtedly, is a positive technical effect. However, if it is necessary to extract strontium from large volumes of solutions, the achieved increase in the extraction efficiency may be insufficient, which is a disadvantage of the prototype. A significant disadvantage of the prototype is the inability to use it at low acidity of the solution due to the hydrolysis of aluminum nitrate, leading to the formation of insoluble aluminum hydroxide.
Указанные недостатки устраняются в заявляемом способе тем, что извлечение стронция проводят из раствора азотной кислоты с концентрацией не более 1 моль/л или из нейтрального водного раствора при концентрации высаливающего агента не менее 1,5 моль/л, а в качестве высаливающего агента используют нитраты редкоземельных элементов или иттрия. These disadvantages are eliminated in the claimed method by the fact that strontium is extracted from a solution of nitric acid with a concentration of not more than 1 mol / L or from a neutral aqueous solution with a concentration of salting out agent of at least 1.5 mol / L, and rare earth nitrates are used as a salting out agent elements or yttrium.
В соответствии с заявляемым способом одновременное увеличение концентрации высаливателя до 1,5 моль/л и уменьшение концентрации азотной кислоты до 1 моль/л и менее (в том числе извлечение стронция из нейтральных водных растворов) приводит к существенному увеличению коэффициента распределения стронция и, как следствие, к увеличению емкости хроматографической колонки до проскока более чем в 3 раза по сравнению с прототипом. Подобное совместное влияние концентрации высаливателя и азотной кислоты является новым, не описанным в литературе эффектом. In accordance with the claimed method, a simultaneous increase in the concentration of salting out agent to 1.5 mol / L and a decrease in the concentration of nitric acid to 1 mol / L or less (including the extraction of strontium from neutral aqueous solutions) leads to a significant increase in the distribution coefficient of strontium and, as a result , to increase the capacity of the chromatographic column to the slip more than 3 times in comparison with the prototype. Such a combined effect of the concentration of salting out agent and nitric acid is a new effect not described in the literature.
В литературе отсутствуют также примеры извлечения стронция из нейтральных водных растворов, содержащих высаливающие агенты. The literature also lacks examples of the extraction of strontium from neutral aqueous solutions containing salting out agents.
Использование в качестве высаливателя нитратов иттрия или нитратов РЗЭ позволяет избежать влияния процессов гидролиза и проводить извлечение стронция как из растворов с низкой концентрацией азотной кислоты, так и из нейтральных. Использование в качестве высаливающих агентов нитратов РЗЭ или иттрия в литературе не описано. The use of yttrium nitrates or REE nitrates as a salting out agent makes it possible to avoid the influence of hydrolysis processes and to extract strontium both from solutions with a low concentration of nitric acid and from neutral ones. The use of REE or yttrium nitrates as salting out agents is not described in the literature.
Таким образом, использование в качестве высаливающего агента нитратов иттрия или нитратов РЗЭ, одновременное увеличение концентрации высаливателя до 1,5 моль/л и уменьшение концентрации азотной кислоты до 1 моль/л и менее приводит к новым, не описанным в литературе свойствам рассматриваемой системы. Thus, the use of yttrium nitrates or REE nitrates as a salting out agent, a simultaneous increase in the concentration of salting out agent to 1.5 mol / L and a decrease in the concentration of nitric acid to 1 mol / L or less, leads to new properties of the system under consideration that are not described in the literature.
Новыми признаками заявляемого способа по сравнению с прототипом являются:
проведение операции извлечения стронция из раствора сорбцией в хроматографической колонке при концентрации высаливателя не менее 1,5 моль/л и концентрации азотной кислоты не более 1 моль/л;
- использование в качестве высаливателя нитратов РЗЭ или иттрия.New features of the proposed method in comparison with the prototype are:
the operation of extracting strontium from solution by sorption in a chromatographic column at a salting-out concentration of not less than 1.5 mol / l and a concentration of nitric acid not more than 1 mol / l;
- use of REE or yttrium nitrates as a salting out agent.
Положительный эффект при использовании заявляемого способа заключается в повышении эффективности извлечения стронция из раствора, а именно в увеличении емкости хроматографической колонки до проскока. A positive effect when using the proposed method is to increase the efficiency of extraction of strontium from the solution, namely, to increase the capacity of the chromatographic column to breakthrough.
Проверка заявляемого способа проводилась экспериментально, методом радиоактивных индикаторов с использованием радионуклида стронций-89 без носителя. Влияние высаливателя на поведение стронция при его хроматографическом извлечении из растворов проверялось методом измерения выходных кривых стронция при его элюировании азотнокислыми растворами нитрата иттрия и нитратов РЗЭ (на примере лантана и европия) с последующим определением емкости сорбента до проскока. В качестве количественной характеристики использовались величина объема элюента (в единицах свободного колоночного объема) до начала проскока стронция и величина объема элюента, пропускание которого через хроматографическую колонку не приводит к проскоку более 5% стронция относительно исходного его количества, введенного в хроматографическую колонку, т. е. обеспечивает его количественное (не менее 95%) извлечение из раствора. Verification of the proposed method was carried out experimentally, by the method of radioactive indicators using a strontium-89 radionuclide without a carrier. The effect of the salting out agent on the behavior of strontium during its chromatographic extraction from solutions was verified by measuring the output curves of strontium when it was eluted with nitric acid solutions of yttrium nitrate and REE nitrates (using lanthanum and europium as an example), followed by determination of the sorbent capacity before breakthrough. As a quantitative characteristic, we used the value of the volume of the eluent (in units of free column volume) before the breakthrough of strontium and the value of the volume of the eluent, the passage of which through the chromatographic column does not lead to a breakthrough of more than 5% strontium relative to its initial amount introduced into the chromatographic column, . provides its quantitative (not less than 95%) extraction from solution.
Концентрация азотной кислоты варьировалась в диапазоне от 0 до 5 моль/л для растворов нитратов иттрия и РЗЭ и от 0,01 до 5 моль/л для растворов нитрата алюминия, концентрация высаливающих агентов варьировалась в диапазоне от 0 до 2 моль/л. Данный диапазон концентраций компонентов водной фазы был выбран исходя из свойств получаемых растворов. При концентрации азотной кислоты менее 5 моль/л растворы нитрата иттрия и алюминия с концентрацией более 2 моль/л имеют высокую вязкость, что затрудняет выполнение операции хроматографирования. Увеличение концентрации азотной кислоты до 5 моль/л и более приводит к уменьшению растворимости нитратов иттрия, РЗЭ и алюминия, что затрудняет приготовление растворов с концентрацией указанных нитратов более 1,5-2 моль/л. При концентрации азотной кислоты менее 0,01 моль/л и концентрации нитрата алюминия более 0,5 моль/л протекают процессы гидролиза нитрата алюминия с образованием малорастворимого гидроксида алюминия. The concentration of nitric acid ranged from 0 to 5 mol / L for solutions of yttrium and REE nitrates and from 0.01 to 5 mol / L for solutions of aluminum nitrate, the concentration of salting out agents ranged from 0 to 2 mol / L. This range of concentrations of the components of the aqueous phase was selected based on the properties of the resulting solutions. When the concentration of nitric acid is less than 5 mol / L, yttrium and aluminum nitrate solutions with a concentration of more than 2 mol / L have a high viscosity, which makes it difficult to perform chromatographic operations. An increase in the concentration of nitric acid to 5 mol / L or more leads to a decrease in the solubility of yttrium, REE and aluminum nitrates, which complicates the preparation of solutions with a concentration of these nitrates of more than 1.5-2 mol / L. When the concentration of nitric acid is less than 0.01 mol / l and the concentration of aluminum nitrate is more than 0.5 mol / l, hydrolysis of aluminum nitrate proceeds with the formation of poorly soluble aluminum hydroxide.
Для экспериментальной проверки заявляемого способа применялся сорбент, представляющий собой инертный полимерный носитель, на который нанесен 1 М раствор ди-4,4'(5')[(третбутил)циклогексано]-18-краун-6 в 1-октаноле. Отношение массы экстрагента к массе носителя составило 0,4. Разделение проводилось в хроматографической колонке диаметром 0,8 см, высота слоя сорбента составляла 4 см. Свободный объем колонки составлял 1 мл. For experimental verification of the proposed method, a sorbent was used, which is an inert polymer carrier, on which a 1 M solution of di-4,4 '(5') [(tert-butyl) cyclohexano] -18-crown-6 in 1-octanol is applied. The ratio of the mass of extractant to the mass of the carrier was 0.4. The separation was carried out in a chromatographic column with a diameter of 0.8 cm, the height of the sorbent layer was 4 cm. The free volume of the column was 1 ml.
Кривые элюирования стронция измерялись по следующей методике. Аликвота раствора нитрата стронция-89 с известной активностью упаривалась досуха, и остаток растворялся в 0,1 мл раствора высаливателя (нитрата иттрия, лантана, европия или алюминия) в азотной кислоте заданной концентрации или в воде. Полученный раствор вносился в хроматографическую колонку, после чего колонка промывалась раствором высаливателя в азотной кислоте со скоростью 0,9-1 мл/мин. Элюат собирался фракциями, объем которых составлял 1-5 свободных колоночных объемов; активность фракций измерялась на бета-счетчике, после чего определялась емкость сорбента до начала проскока стронция и до проскока 5% (в единицах свободных колоночных объемов). Полученные результаты приведены в табл. 1, 2. Strontium elution curves were measured using the following procedure. An aliquot of a solution of strontium-89 nitrate with known activity was evaporated to dryness, and the residue was dissolved in 0.1 ml of a solution of a salting out agent (yttrium, lanthanum, europium, or aluminum nitrate) in nitric acid of a given concentration or in water. The resulting solution was introduced into the chromatographic column, after which the column was washed with a solution of salting-out agent in nitric acid at a rate of 0.9-1 ml / min. The eluate was collected in fractions, the volume of which was 1-5 free column volumes; the activity of the fractions was measured on a beta counter, after which the sorbent capacity was determined before the breakthrough of strontium and before the breakthrough of 5% (in units of free column volumes). The results are shown in table. 12.
Результаты экспериментальной проверки показывают, что влияние концентрации высаливателя и концентрации азотной кислоты на величину объема до начала проскока и до проскока 5% стронция практически одинаково для нитратов иттрия, лантана и европия. В отличие от прототипа при использовании высаливателей по заявляемому способу стронций может быть извлечен как из слабокислых, так и нейтральных (водных) растворов. Идентичность влияния высаливателей и идентичность химических свойств РЗЭ позволяют распространить полученные в ходе экспериментальной проверки результаты на весь ряд редкоземельных элементов. The results of experimental verification show that the effect of the concentration of salting out agent and the concentration of nitric acid on the volume before the breakthrough and before the breakthrough of 5% strontium is almost the same for yttrium, lanthanum and europium nitrates. Unlike the prototype, when using salting out agents according to the claimed method, strontium can be extracted from both weakly acidic and neutral (aqueous) solutions. The identity of the effect of salting out agents and the identity of the REE chemical properties make it possible to extend the results obtained during the experimental verification to the entire series of rare-earth elements.
Удержание стронция в хроматографической колонке тем выше, чем выше концентрация высаливателя и ниже концентрация азотной кислоты. Эффективное извлечение стронция использованным сорбентом из слабокислых или нейтральных растворов в присутствии высаливателей является новым, не описанным в литературе эффектом. The retention of strontium in a chromatographic column is the higher, the higher the concentration of salting out agent and the lower the concentration of nitric acid. The effective extraction of strontium by the used sorbent from weakly acidic or neutral solutions in the presence of salting out agents is a new effect not described in the literature.
Изменение условий извлечения стронция по заявляемому способу позволяет существенно увеличить емкость сорбента. При концентрации азотной кислоты 1 моль/л емкость сорбента до начала проскока в два раза превышает емкость, полученную в условиях прототипа. При извлечении стронция из растворов азотной кислоты с концентрацией 0,01 моль/л или из нейтральных проскок стронция начинается после пропускания 100-125 свободных колоночных объемов раствора, что в 3-4 раза превышает величину емкости, полученную в условиях прототипа. Changing the conditions for the extraction of strontium by the present method can significantly increase the capacity of the sorbent. When the concentration of nitric acid is 1 mol / l, the capacity of the sorbent before the breakthrough begins is twice the capacity obtained under the conditions of the prototype. When strontium is extracted from solutions of nitric acid with a concentration of 0.01 mol / L or from neutral breakthroughs, strontium begins after passing 100-125 free column volumes of the solution, which is 3-4 times higher than the capacity obtained under the conditions of the prototype.
В условиях заявляемого способа емкость сорбента до проскока 5% стронция также существенно увеличивается. При концентрации азотной кислоты 1 моль/л и концентрации нитрата иттрия 1,5 моль/л величина емкости до проскока 5% составляет 120 свободных колоночных объемов, что в 3 раза больше, чем в условиях прототипа. При концентрации азотной кислоты 0-0,01 моль/л и концентрации нитрата РЗЭ 1,5 моль/л емкость до проскока 5% составляет 200 свободных колоночных объемов и более, что более чем в 5 раз превышает величину, полученную в условиях прототипа. In the conditions of the proposed method, the capacity of the sorbent to breakthrough 5% strontium also increases significantly. When the concentration of nitric acid is 1 mol / L and the concentration of yttrium nitrate is 1.5 mol / L, the capacity to a breakthrough of 5% is 120 free column volumes, which is 3 times more than under the conditions of the prototype. When the concentration of nitric acid is 0-0.01 mol / L and the concentration of REE nitrate is 1.5 mol / L, the capacity up to a breakthrough of 5% is 200 free column volumes or more, which is more than 5 times the value obtained under the conditions of the prototype.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001128783A RU2198843C1 (en) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | Method of strontium extraction from solution by chromatography method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001128783A RU2198843C1 (en) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | Method of strontium extraction from solution by chromatography method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2198843C1 true RU2198843C1 (en) | 2003-02-20 |
Family
ID=20253935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001128783A RU2198843C1 (en) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | Method of strontium extraction from solution by chromatography method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2198843C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770584C1 (en) * | 2020-02-03 | 2022-04-18 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining activity of strontium and barium radionuclides in environmental samples and special sorbents |
-
2001
- 2001-10-25 RU RU2001128783A patent/RU2198843C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770584C1 (en) * | 2020-02-03 | 2022-04-18 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining activity of strontium and barium radionuclides in environmental samples and special sorbents |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2620447B2 (en) | Liquid chromatographic extraction of strontium from acid solution | |
| US5863439A (en) | Process for separation and preconcentration of radium from water | |
| Laganà et al. | General and selective isolation procedure for high-performance liquid chromatographic determination of anabolic steroids in tissues | |
| Uchida et al. | Separation and concentration of technetium using a Tc-selective extraction chromatographic resin | |
| RU2198843C1 (en) | Method of strontium extraction from solution by chromatography method | |
| Waqar et al. | Preconcentration of Rare Earth Elements in Seawater with Chelating Resin Having Fluorinated β‐Diketone Immobilized on Styrene Divinyl Benzene for their Determination by ICP‐OES | |
| Kerr et al. | Determination of uranium in natural groundwaters using high-performance liquid chromatography | |
| Benkhedda et al. | Hyphenation of flow injection on-line preconcentration and ICP-MS for the rapid determination of 226 Ra in natural waters | |
| Rößler et al. | Synthesis and chromatographic characterization of [Tc-99m] technetium-humic acid species | |
| Przeszlakowski et al. | Concentration of aqueous solutions of salts using silica gel treated with a mixture of liquid anion exchanger and Eriochrome Black T prior to analysis for trace amounts of bivalent and trivalent metals | |
| Epov et al. | Extraction and determination of Cs in natural waters by ICP-MS after ion exchange separation | |
| US3692500A (en) | Process for the separation of elements of the lanthanide group and elements of the transplutonium group which are present in an aqueous solution | |
| Shi et al. | Speciation of arsenic in natural waters by HPLC-NAA | |
| Faris | Separation of the rare earths by anion exchange in water-solvent mixtures in the presence of α-hydroxyisobutyric acid | |
| Fan et al. | Evaluation of β-cyclodextrin bonded silica as a selective sorbent for the solid-phase extraction of 4-nitrophenol and 2, 4-dinitrophenol | |
| US2902338A (en) | Separation of thorium from uranium | |
| Babcock | Evidence for Sodium Fixation in Salt‐Affected Soils | |
| Das et al. | Reversed phase chromatographic separation of zirconium, niobium and hafnium tracers with HDEHP | |
| RU2763745C1 (en) | Method for cation-exchange separation of lutetium-177 radionuclide from ytterbium irradiated in a nuclear reactor | |
| Lyle et al. | Reversed-phase partition chromatographic separations with 2-ethylhexyl dihydrogen phosphate and di-2-ethylhexyl hydrogen phosphate | |
| SU1002389A1 (en) | Method for recovering germanium from solutions by sorption | |
| Bobkova et al. | Ion-exchange separation and concentration of ions of rare-earth elements on fibrous sorbents | |
| SUGII et al. | Preparation of β-Diketone Resins and an Application in Separation of 59Fe and 60Co | |
| Molnár et al. | Concentration of all rare earth impurities of cerium sub-group rare earth matrices | |
| RU2069868C1 (en) | Method for determination of radionuclides of strontium in natural objects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HK4A | Changes in a published invention |