RU2646413C2 - Удаление урана из воды - Google Patents

Удаление урана из воды Download PDF

Info

Publication number
RU2646413C2
RU2646413C2 RU2015138915A RU2015138915A RU2646413C2 RU 2646413 C2 RU2646413 C2 RU 2646413C2 RU 2015138915 A RU2015138915 A RU 2015138915A RU 2015138915 A RU2015138915 A RU 2015138915A RU 2646413 C2 RU2646413 C2 RU 2646413C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
uranium
polyphenol
ppt
aqueous solution
resins
Prior art date
Application number
RU2015138915A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015138915A (ru
Inventor
Арески РЕЗКАЛЛА
Жан-Франсуа ФЕРРАРО
Пауль-Михаэль ПЕЛЛЬНИ
Original Assignee
Ром Энд Хаас Компани
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 Ром Энд Хаас Компани filed Critical Ром Энд Хаас Компани
Publication of RU2015138915A publication Critical patent/RU2015138915A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2646413C2 publication Critical patent/RU2646413C2/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J41/00Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/04Processes using organic exchangers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J41/00Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/04Processes using organic exchangers
    • B01J41/05Processes using organic exchangers in the strongly basic form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J41/00Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/04Processes using organic exchangers
    • B01J41/07Processes using organic exchangers in the weakly basic form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C02F2001/422Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using anionic exchangers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/006Radioactive compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Non-Alcoholic Beverages (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу удаления урана из содержащего уран водного раствора. Способ включает пропускание водного раствора, содержащего уран и имеющего степень минерализации, равную по меньшей мере 0,5 ppt, через слой анионообменной смолы, пропитанной полифенолом. Изобретение обеспечивает эффективное удаление урана из содержащего уран водного раствора за счет использования смолы, обладающей большей избирательностью по отношению к урану. 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Description

Настоящее изобретение направлено на удаление урана из водных растворов с помощью анионообменной смолы.
Введение
Полифенол, который присутствует в природных условиях в различных растениях, обладает способностью удалять уран из окружающей среды. Например, подсолнечник использовали для устранения последствий загрязнения почвы, связанного с аварией на Фукусиме. Хотя они эффективно связывают уран, полифенолы с трудом присоединяются к износостойким средам. Например, патент Италии № 01249504 описывает обработку поперечно-сшитого полимерного адсорбента полифенолом. И как указывается в приведенных ниже сравнительных примерах, полифенол быстро вымывается из полимерных сред.
Известно использование анионообменных смол для удаления урана из воды, используемой для питья, и воды, которая находит применение в промышленности и гидрометаллургии. Примеры включают гелеобразные сильноосновные анионообменные смолы типа 1, такие как DOWEX™ 1, DOWEX™ RPU и AMBERSEP™ 400 S04; все они коммерчески доступны от компании The Dow Chemical Company. Несмотря на то что подобные смолы долговечны и могут быть регенерированы, они обладают более низкой селективностью по отношению к урану, по сравнению с полифенолом. Указанное отсутствие селективности может привести к меньшей конкурентоспособности анионообменной смолы, особенно в тех приложениях, когда концентрация урана в водном растворе составляет менее 100 мкг/л.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение включает способ удаления урана из содержащего уран водного раствора со степенью минерализации, равной по меньшей мере 0,5 ppt, при этом указанный способ включает пропускание раствора через слой анионообменной смолы, пропитанной полифенолом. Смолы с пропиткой, используемые в способе по настоящему изобретению, обладают большей избирательностью по отношению к урану, по сравнению с традиционными анионообменными смолами, и значительно прочнее связывают полифенол, по сравнению с полимерными адсорбентами. Описаны разнообразные дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Анионообменные смолы, которые могут применяться в настоящем изобретении, специально не ограничиваются и включают как сильноосновные (как типа I, так и II) смолы, так и слабоосновные смолы; тем не менее предпочтительными являются слабоосновные смолы. Типичные примеры включают DOWEX™ MARATHON WBA, AMBERLITE™ PWA7 и IMAC™ 24; все они коммерчески доступны от компании The Dow Chemical Company.
Анионообменные смолы, используемые в настоящем изобретении, пропитывают полифенолом. Указанную операцию можно осуществить путем контактирования смолы с экстрактом растений, о которых известно, что они содержат полифенол, например, путем контактирования с фруктовыми соками, такими как сок клюквы, сок винограда и сок черной смородины. Сок клюквы является наиболее предпочтительным источником полифенолов. Время контактирования специально не ограничивается, однако, предпочтительно, является достаточно большим, чтобы полифенолы могли остаться в смоле. Могут быть использованы такие способы, как замачивания смолы во фруктовом соке или погружение смолы во фруктовый сок при комнатной или повышенной температуре (например, при температуре 5-100°С, более предпочтительно при температуре 20-40°С). В качестве альтернативы, смолу можно пропитать, пропуская экстракт, содержащий полифенолы, через колонку или слой, содержащий анионообменную смолу. Могут быть использованы периодические или непрерывные процессы. Никаких независимых химических связующих не требуется. Перед контактированием с полифенолом смолу, предпочтительно, готовят в форме свободного основания.
В данном описании "полифенол" соответствует определению данного термина, предложенному White-Bate-Smith-Swain-Haslam (WBSSH) (WBSSH) (см. Haslam, E.; Cai, Y. (1994), "Plant polyphenols (vegetable tannins): Gallic acid metabolism". Natural Product Reports 11 (1): 41-66), т.е. обозначает соединения, имеющие: i) молекулярную массу 500-4000 дальтон, ii) по крайней мере 12 фенольных гидроксильных функциональных групп и iii) от 5 до 7 ареновых групп на 1000 дальтон. С точки зрения функциональной и операционной классификации полифенолы можно разделить на гидролизуемые танины (эфиры галловой кислоты с глюкозой и другими сахарами или циклитолами) и на фенилпропаноиды, такие как лигнины, флавоноиды и конденсированные танины.
В данном описании термин "уран" относится к водорастворимым поливалентным анионным комплексам, включающим карбонаты, хлориды и сульфаты. Что касается урана, то термин "водорастворимый" означает соединение или комплекс, имеющий Ksp.
В данном описании "степень минерализации" выражают в промилле (частей на тысячу (ppt)), что соответствует приблизительно граммам соли на килограмм раствора, которую обычно выражают в виде процента (%). В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения степень минерализации представляющего интерес водного раствора составляет по меньшей мере 0,5 ppt, 5 ppt, 30 ppt, а в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере 50 ppt. В других вариантах осуществления настоящего изобретения степень минерализации меняется в диапазоне от 0,5 до 50 ppt.
ПРИМЕРЫ
Пример 1: Была проведена серия экспериментов для двух коммерчески доступных смол*, пропитанных полифенолом. Пропитку осуществляли путем замачивания образца каждого полимера объемом 50 мл в одном литре нескольких различных фруктовых соков приблизительно в течение 4 часов при температуре 25°С. Смолы удаляли из сока и промывали водой.
Силу адсорбции образцов определяли, замачивая каждый образец в эквивалентном количестве воды в течение приблизительно 8 час. По окончании проведения стадии замачивания определяли величину TOC (общий органический углерод) воды. Каких-либо значительных изменений значения TOC обнаружено не было - указывая на то, что полифенол прочно удерживался на обоих типах смол.
Тест повторили со свежими образцами, однако в предыдущем тесте солевой раствор (50 ppt раствор хлорида натрия) заменили водой. Как и в предыдущем тесте, заметных изменений значений TOC на образцах слабоосновной анионообменной смолы обнаружено не было; тем не менее значение ТОС для образца смолы адсорбента значительно увеличилось – указывая на то, что полифенол не прочно удерживался. Подробности для образцов и краткое изложение результатов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Образец Источник полифенола Смола ТОС (замачивание в воде) ТОС (замачивание в солевом растворе)
1 Сок клюквы Слабоосновная ионообменная Изменений нет Изменений нет
2 Сок клюквы Адсорбент Изменений нет Увеличение
3 Сок черной смородины Слабоосновная ионообменная Изменений нет Изменений нет
4 Виноградный сок Слабоосновная ионообменная Изменений нет Изменений нет
*Включены следующие смолы: i) смола-абсорбент, имеющая поперечно-сшитую полистирольную матрицу (Amberlite™ FPX66) и ii) слабо основная анионообменная смола в форме свободного основания, имеющего поперечно-сшитую полистирольную матрицу вместе с алкиламиновыми функциональными группами (IMAC™ 24). Обе смолы были получены от компании The Dow Chemical Company.
Пример 2: Четыре образца объемом 1,5 мл слабоосновной анионообменной смолы (IMAC™ 24) замачивали в 125 мл содержащего уран раствора (110 м.д.) в течение 8 час. Полученную надосадочную жидкость для каждого образца анализировали методом индуктивно-связанной плазмой. Подробности для смол и результаты анализа приведены в таблице 2. Как видно из приведенных данных, слабоосновные анионообменные смолы, пропитанные различными источниками полифенолов, удаляют значительно больше урана из раствора, по сравнению с контрольным образцом.
Таблица 2
Образец № Источник полифенола Концентрация урана в надосадочной жидкости (м.д.)
5
(контрольный образец)
Отсутствует 41
6 Сок клюквы <0,5
7 Виноградный сок 4
8 Сок черной смородины 16

Claims (7)

1. Способ удаления урана из содержащего уран водного раствора, имеющего степень минерализации, равную по меньшей мере 0,5 ppt, где указанный способ включает пропускание указанного раствора через слой анионообменной смолы, пропитанной полифенолом.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полифенол получают из фруктового сока.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полифенол получают из сока клюквы.
4. Способ по п. 1, где анионообменная смола содержит слабоосновную ионообменную смолу.
5. Способ по п. 1, где водный раствор имеет степень минерализации, равную по меньшей мере 5 ppt.
6. Способ по п. 1, где водный раствор имеет степень минерализации, равную по меньшей мере 50 ppt.
7. Способ по п. 1, где указанный раствор после обработки содержит меньше чем 5 мкг/л урана.
RU2015138915A 2013-02-13 2014-01-27 Удаление урана из воды RU2646413C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361764189P 2013-02-13 2013-02-13
US61/764,189 2013-02-13
PCT/US2014/013105 WO2014126699A1 (en) 2013-02-13 2014-01-27 Removal of uranium from water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015138915A RU2015138915A (ru) 2017-03-20
RU2646413C2 true RU2646413C2 (ru) 2018-03-05

Family

ID=50137988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015138915A RU2646413C2 (ru) 2013-02-13 2014-01-27 Удаление урана из воды

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9187346B1 (ru)
EP (1) EP2931424B1 (ru)
AU (1) AU2014216668B2 (ru)
CA (1) CA2899914C (ru)
RU (1) RU2646413C2 (ru)
WO (1) WO2014126699A1 (ru)
ZA (1) ZA201504743B (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1249504B (it) * 1991-02-11 1995-02-23 Consiglio Nazionale Ricerche Sostanza polimerica per l'estrazione di ioni metallici,in particolare di uranio,dall'acqua di mare,e procedimento di preparazione di detta sostanza polimerica
RU2057137C1 (ru) * 1991-08-07 1996-03-27 Мицубиси Ньюклеар Фьюел Компани Лтд. Способ получения нерастворимого гидролизующегося таннина, нерастворимый гидролизующийся таннин и способы обработки отработанной жидкости таннином
RU2330340C9 (ru) * 2006-03-13 2008-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР - ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА" (ФГУП РФЯЦ-ВНИИТФ) Способ извлечения радионуклидов из водных растворов
US20120298586A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Dow Global Technologies Llc Alpha-particle emitter removal

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4477377A (en) 1982-06-17 1984-10-16 Brigham Young University Recovery of cesium

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1249504B (it) * 1991-02-11 1995-02-23 Consiglio Nazionale Ricerche Sostanza polimerica per l'estrazione di ioni metallici,in particolare di uranio,dall'acqua di mare,e procedimento di preparazione di detta sostanza polimerica
RU2057137C1 (ru) * 1991-08-07 1996-03-27 Мицубиси Ньюклеар Фьюел Компани Лтд. Способ получения нерастворимого гидролизующегося таннина, нерастворимый гидролизующийся таннин и способы обработки отработанной жидкости таннином
RU2330340C9 (ru) * 2006-03-13 2008-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР - ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА" (ФГУП РФЯЦ-ВНИИТФ) Способ извлечения радионуклидов из водных растворов
US20120298586A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Dow Global Technologies Llc Alpha-particle emitter removal

Also Published As

Publication number Publication date
CA2899914C (en) 2018-04-24
EP2931424A1 (en) 2015-10-21
AU2014216668B2 (en) 2016-02-04
US20150336812A1 (en) 2015-11-26
AU2014216668A1 (en) 2015-09-03
CA2899914A1 (en) 2014-08-21
WO2014126699A1 (en) 2014-08-21
RU2015138915A (ru) 2017-03-20
EP2931424B1 (en) 2016-09-21
ZA201504743B (en) 2016-12-21
US9187346B1 (en) 2015-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Martín-Lara et al. Binary biosorption of copper and lead onto pine cone shell in batch reactors and in fixed bed columns
Sadeek et al. Metal adsorption by agricultural biosorbents: adsorption isotherm, kinetic and biosorbents chemical structures
Yang et al. Adsorption characteristics of Pb (II) on alkali treated tea residue
Paudyal et al. Adsorptive removal of fluoride from aqueous medium using a fixed bed column packed with Zr (IV) loaded dried orange juice residue
US11053139B2 (en) Methods and uses of encapsulated exudates and dried euglena biomass for binding metal
Saini et al. Biosorption of uranium by human black hair
Olivella et al. A MECHANISTIC APPROACH TO METHYLENE BLUE SORPTION ON TWO VEGETABLE WASTES: CORK BARK AND GRAPE STALKS.
Zein et al. Sugar palm Arenga pinnata Merr (Magnoliophyta) fruit shell as biomaterial to remove Cr (III), Cr (VI), Cd (II) and Zn (II) from aqueous solution
Bhakta et al. Biosorption of arsenic: an emerging eco-technology of arsenic detoxification in drinking water
US6248382B1 (en) Process for reducing the patulin concentration in fruit juices
Kurniawan et al. Isotherm and Kinetic Modeling of Pb (II) and Cu (II) Uptake by Annona muricata L. Seeds.
De Goes Sampaio et al. Chromium (VI) remediation in aqueous solution by waste products (peel and seed) of mango (Mangifera indica L.) cultivars
Kumar et al. Biosorption of heavy metal ions by using modified waste tree bark material
RU2646413C2 (ru) Удаление урана из воды
JP2002335911A (ja) ポリフェノール類の濃縮・精製方法
JP2014102086A (ja) 水中からのセシウムの吸着・除去方法およびセシウム吸着材
Demcak et al. Effect of alkaline treatment of wooden sawdust for the removal of heavy metals from aquatic environments
Hosen et al. Removal of chromium from tannery effluent using plant bark and leaf
Bazri Kinetics and fate of natural organic matter under different water matrices using strong basic ion exchange resins
Rodríguez et al. The Use of the Biomass of a Macromycete Fungus for the Bioremediation of Chromium (VI) in Solution
Ahmetović et al. Biosorption of heavy metals from the multi-component systems of the galvanic industry using brewer’s grain as adsorbents
Calero et al. Potentiometric titrations for the characterization of functional groups on solid wastes of the olive oil production
Del Sole et al. Green grape marc biosorbents preparation for mercury removal in aqueous media
Khaskheli et al. Citrus paradisi: An Effective bio-adsorbent for Arsenic (V) Remediation.
Sattar Toxic Metal Pollution Abatement Using Sour Orange Biomass