RU2731016C1 - Extraction mixture for extracting cesium and americium from alkaline solutions - Google Patents
Extraction mixture for extracting cesium and americium from alkaline solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731016C1 RU2731016C1 RU2020106567A RU2020106567A RU2731016C1 RU 2731016 C1 RU2731016 C1 RU 2731016C1 RU 2020106567 A RU2020106567 A RU 2020106567A RU 2020106567 A RU2020106567 A RU 2020106567A RU 2731016 C1 RU2731016 C1 RU 2731016C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- extraction
- mol
- americium
- alkaline
- cesium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G56/00—Compounds of transuranic elements
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
Abstract
Description
Изобретение относится к области разработки эффективных экстрагентов для выделения долгоживущих радионуклидов, в частности цезия (Cs) и америция (Am), из щелочных сред и может применяться в процессах переработки щелочных радиоактивных отходов.The invention relates to the development of effective extractants for the isolation of long-lived radionuclides, in particular cesium (Cs) and americium (Am), from alkaline media and can be used in the processing of alkaline radioactive waste.
Основной задачей при выделении долгоживущих радионуклидов из щелочных растворов является разработка экстракционных систем, обладающих высокой эффективностью и селективностью.The main task in the isolation of long-lived radionuclides from alkaline solutions is the development of extraction systems with high efficiency and selectivity.
Известна экстракционная смесь для выделения Cs из щелочных сред на основе 4-фтор-бутил-2-(α-метилбензил)фенола (БАМБФ) в керосине со степенью извлечения Cs более 99% при рН=12 [Экстракция металлов фенолами / ред. А.В. Николаев. - Новосибирск: «Наука», 1976. 189 с.]. Недостатком БАМБФ является его быстрое разложение при контакте с азотной кислотой, используемой для реэкстракции, и особенно с азотистой кислотой, образующейся из нитрит-иона, присутствующего в щелочных радиоактивных отходах.Known extraction mixture for the isolation of Cs from alkaline media based on 4-fluoro-butyl-2- (α-methylbenzyl) phenol (BAMBP) in kerosene with a degree of extraction of Cs more than 99% at pH = 12 [Extraction of metals with phenols / ed. A.V. Nikolaev. - Novosibirsk: "Science", 1976. 189 p.]. The disadvantage of BAMBF is its rapid decomposition upon contact with nitric acid used for stripping, and especially with nitrous acid formed from the nitrite ion present in alkaline radioactive waste.
Для эффективного выделения Am из карбонатных сред при рН>13 предложены экстракционные смеси на основе производных фенолов, в частности, олигомеры алкилфенолов с S,N,O-мостиковыми группами. Для азотсодержащего олигомера при его концентрации 0,1 моль/л коэффициент распределения Am из раствора карбоната калия с молярной концентрацией 1 моль/л (рН=13,4) составил 100 [Т.И. Букина, З.К. Каралова, Б.Ф. Мясоедов. Отделение трансплутониевых элементов в щелочных и карбонатных растворах экстракцией алкилпроизводными аминоспиртов, Радиохимия. 1990. №2. С. 11]. Известна экстракционная смесь для выделения Am с помощью 4(α,α-диоктилэтилпирокатехина) (ДОП) с концентрацией 0,04 моль/л в толуоле в присутствии винной кислоты из щелочных растворов, обеспечивающая степень извлечения америция > 99% [Мясоедов Б.Ф., Каралова З.К., Кузнецова В.С., Родионова Л.М. Экстракция америция и европия из щелочных растворов алкилпирокатехинами, Радиохимия, 1980, №3, с. 347-351], а также экстракционная смесь для выделения Am-241 и других актиноидов в карбонатных растворах в диапазоне рН от 12,3 до 13,4 конденсированными алкиламинофенолами (КААФ) с концентрацией 0,1 моль/л в тетрахлорметане [Каралова З.К., Лавринович Е.А., Мясоедов Б.Ф., Федоров Л.А., Соколовский С.А. Экстракционное извлечение и разделение актиноидов в карбонатных растворах с помощью конденсированных алкиламинфенолов, Радиохимия, 1989, №5, с. 38-45]. Недостатками перечисленных смесей является невозможность извлечения цезия и низкая химическая и радиационная устойчивость входящих в их состав фенолов.Extraction mixtures based on phenol derivatives, in particular, oligomers of alkyl phenols with S, N, O-bridging groups, have been proposed for the efficient isolation of Am from carbonate media at pH> 13. For a nitrogen-containing oligomer at a concentration of 0.1 mol / l, the distribution coefficient of Am from a potassium carbonate solution with a molar concentration of 1 mol / l (pH = 13.4) was 100 [T.I. Bukin, Z.K. Karalova, B.F. Myasoedov. Separation of transplutonium elements in alkaline and carbonate solutions by extraction with alkyl derivatives of amino alcohols, Radiochemistry. 1990. No. 2. P. 11]. Known extraction mixture for the isolation of Am using 4 (α, α-dioctylethylpyrocatechol) (DOP) with a concentration of 0.04 mol / L in toluene in the presence of tartaric acid from alkaline solutions, providing a degree of extraction of americium> 99% [Myasoedov B.F. , Karalova Z.K., Kuznetsova V.S., Rodionova L.M. Extraction of americium and europium from alkaline solutions by alkylpyrocatechins, Radiochemistry, 1980, No. 3, p. 347-351], as well as an extraction mixture for the isolation of Am-241 and other actinides in carbonate solutions in the pH range from 12.3 to 13.4 with condensed alkylaminophenols (CAAP) with a concentration of 0.1 mol / L in tetrachloromethane [Karalova Z. K., Lavrinovich E.A., Myasoedov B.F., Fedorov L.A., Sokolovsky S.A. Extraction extraction and separation of actinides in carbonate solutions using condensed alkylaminephenols, Radiochemistry, 1989, No. 5, p. 38-45]. The disadvantages of these mixtures are the impossibility of extracting cesium and the low chemical and radiation resistance of the phenols included in their composition.
Экстракционная смесь на основе трет-бутилкаликс[6]арена в композиции с 4-алкил-2-ди(2-гидроксиэтил)аминометилфенолом и триалкилфосфиноксидом позволяет выделять из щелочных сред Cs, Am, Sr и Pu [Smimov I.V., Shadrin A.Yu., Babain V.A., Logunov M.V. ACS Symposium Series, Vol. 757 Publication Date (Print): July 23, 2009. Chapter 8. pp. 107-111]. Недостатком предложенной экстракционной смеси является низкая растворимость каликсарена в органических растворителях, пригодных для экстракции.An extraction mixture based on tert-butylcalix [6] arene in a composition with 4-alkyl-2-di (2-hydroxyethyl) aminomethylphenol and trialkylphosphine oxide allows the isolation of Cs, Am, Sr and Pu from alkaline media [Smimov IV, Shadrin A.Yu. , Babain VA, Logunov MV ACS Symposium Series, Vol. 757 Publication Date (Print): July 23, 2009. Chapter 8. pp. 107-111]. The disadvantage of the proposed extraction mixture is the low solubility of calixarene in organic solvents suitable for extraction.
Известен способ [патент US 6174503 В1 от 16.01.2001], позволяющий выделять Cs из щелочных сред, содержащих значительные количества конкурирующих катионов K+ и Na+. Органическая фаза состоит из липофильного каликс[4]арен-бис(трет-октилбензокраун-6) (BoBCalix[4]Crown6) с концентрацией от 0,001 до 0,2 моль/л и одного или нескольких модификаторов с концентрацией от 0,1 до 1 моль/л, растворенных в алифатическом углеводородном разбавителе. Модификаторы используются вместе с каликс-крауном для повышения его растворимости и повышения коэффициента распределения Cs. Реэкстракция Cs проводится водой или разбавленной азотной кислотой с концентрацией до 0,1 моль/л. Наиболее полно (D (Cs)>1) цезий извлекается из щелочных растворов экстракционной смесью, состоящей из 0,01 моль/л "BoBCalix[4]Crown6" в качестве экстрагента, 0,25 моль/л алкил-арильного полиэфирного спирта TRITON Х-15 в качестве модификатора и изопарафинового алифатического углеводородного разбавителя ISOPAR L. Недостатками данного способа являются: сложность синтеза и высокая цена экстрагента; низкая растворимость экстрагента в органических разбавителях, пригодных для практического применения; возможность выделения из щелочных радиоактивных отходов только радионуклидов цезия.The known method [patent US 6174503 B1 from 16.01.2001], allowing you to isolate Cs from alkaline media containing significant amounts of competing cations K + and Na + . The organic phase consists of lipophilic calix [4] arene-bis (tert-octylbenzocrown-6) (BoBCalix [4] Crown6) with a concentration of 0.001 to 0.2 mol / L and one or more modifiers with a concentration of 0.1 to 1 mol / L dissolved in an aliphatic hydrocarbon diluent. Modifiers are used in conjunction with calix-crown to increase its solubility and increase the Cs distribution coefficient. Re-extraction of Cs is carried out with water or dilute nitric acid with a concentration of up to 0.1 mol / L. The most complete (D (Cs)> 1) cesium is extracted from alkaline solutions with an extraction mixture consisting of 0.01 mol / l "BoBCalix [4] Crown6" as an extractant, 0.25 mol / l of alkyl-aryl polyether alcohol TRITON X -15 as a modifier and isoparaffinic aliphatic hydrocarbon diluent ISOPAR L. The disadvantages of this method are: the complexity of the synthesis and the high cost of the extractant; low solubility of the extractant in organic diluents suitable for practical use; the possibility of separating only cesium radionuclides from alkaline radioactive waste.
Для совместного выделения цезия и америция из щелочных сред предложено использовать растворы п-алкил-каликс[6 и 8]аренов в тетрахлорэтилене [Смирнов И.В., Степанова Е.С., Ивенская Н.М., Караван М.Д., Зарипов С.Р., Соловьева С.Е., Антипин И.С., Экстракция цезия-137 и америция-241 каликс[n]аренами из карбонатно-щелочных сред, Доклады Академии наук, 2018, Т. 479, №3, С. 277-282 и Смирнов И.В., Степанова Е.С, Тюпина М.Ю., Ивенская Н.М., Зарипов С.Р., Клешнина С.Р., Соловьева С.Е., Антипин И.С., Экстракция цезия и америция из щелочных сред каликс[8]аренами, содержащими трет-бутильные и изононильные заместители на верхнем ободе макроцикла: влияние агрегации, Макрогетероциклы, 2017, Т. 10, №2, С. 196-202]. Растворы, содержащие 0,01 моль/л п-третбутил-каликс[6 или 8]аренов в тетрахлорэтилене, извлекают из карбонатно-щелочных сред (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13-14 цезий на 81% и 42%, америций на 50% и 54% соответственно. Данная экстракционная смесь выбрана в качестве прототипа. Недостатком п-третбутил-каликс[6 и 8]аренов является их низкая растворимость в тетрахлорэтилене (не более 0,01 моль/л) и предельных углеводородах (менее 0,001 моль/л). П-изононилкаликс[6 и 8]арены хорошо (до 0,1 моль/л) растворимы в тетрахлорэтилене, но их недостатком является низкая эффективность извлечения цезия и америция. В аналогичных условиях растворы 0,01 моль/л п-изононилкаликс[6 или 8]аренов в тетрахлорэтилене извлекают цезий на 33% и 28%, америций на 31% и 18% соответственно. Существенным недостатком смеси-прототипа является также использование в качестве растворителя тетрахлорэтилена, непригодного для экстракционной переработки радиоактивных отходов по причине низкой температуры кипения (78°С).For the joint separation of cesium and americium from alkaline media, it was proposed to use solutions of p-alkyl-calix [6 and 8] arenes in tetrachlorethylene [Smirnov I.V., Stepanova E.S., Ivenskaya N.M., Karavan M.D., Zaripov S.R., Solovieva S.E., Antipin I.S., Extraction of cesium-137 and americium-241 by calix [n] arenes from carbonate-alkaline media, Reports of the Academy of Sciences, 2018, V. 479, No. 3, S. 277-282 and Smirnov I.V., Stepanova E.S., Tyupina M.Yu., Ivenskaya N.M., Zaripov S.R., Kleshnina S.R., Solovieva S.E., Antipin I. S., Extraction of cesium and americium from alkaline solutions of calix [8] arenes containing tert-butyl and isononyl substituents on the upper rim of the macrocycle: the effect of aggregation, Macroheterocycles, 2017, V. 10, No. 2, pp. 196-202]. Solutions containing 0.01 mol / L p-tert-butyl-calix [6 or 8] arenes in tetrachlorethylene are extracted from carbonate-alkaline media (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 13-14 cesium by 81% and 42%, americium 50% and 54% respectively. This extraction mixture is selected as a prototype. The disadvantage of p-tert-butyl-calix [6 and 8] arenes is their low solubility in tetrachlorethylene (no more than 0.01 mol / l) and saturated hydrocarbons (less than 0.001 mol / l). P-isononylalix [6 and 8] arenes are well (up to 0.1 mol / L) soluble in tetrachlorethylene, but their disadvantage is the low efficiency of cesium and americium extraction. Under similar conditions, solutions of 0.01 mol / L p-isononylalix [6 or 8] arenes in tetrachlorethylene extract cesium by 33% and 28%, americium by 31% and 18%, respectively. A significant disadvantage of the prototype mixture is also the use of tetrachlorethylene as a solvent, which is unsuitable for the extraction processing of radioactive waste due to its low boiling point (78 ° C).
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в разработке экстракционной смеси для совместного выделения цезия и америция из щелочных растворов с более высокой степенью извлечения, пригодной, в том числе, для экстракционной переработки РАО.The technical problem to be solved by the present invention is the development of an extraction mixture for the joint separation of cesium and americium from alkaline solutions with a higher degree of extraction, suitable, inter alia, for the extraction processing of radioactive waste.
Технический результат достигается тем, что для выделения Cs и Am из щелочных растворов используется экстракционная смесь, содержащая в качестве экстрагента п-изононилкаликс[6 или 8]арены, растворенные в смесевом органическом растворителе, содержащем предельный углеводород и, по меньшей мере, один полярный органический компонент. Экстракцию осуществляют из щелочных или карбонатно-щелочных растворов, содержащих до 6 моль/л солей натрия, в диапазоне значений рН от 12 до 14, при концентрации экстрагента в смеси от 0,00125 до 0,03 моль/л, объемном отношении органической и водной фаз от 1:10 до 3:1, температуре от 20 до 60°С и времени контакта фаз от 1 минуты до 1 часа. Реэкстракцию радионуклидов можно производить азотной, щавелевой и фосфорной кислотами с концентрацией от 0,1 до 1 моль/л. По сравнению с прототипом, предлагаемые экстракционные смеси позволяют совместно выделять Cs и Am из карбонатно-щелочных сред с более высокой степенью извлечения.The technical result is achieved by the fact that for the isolation of Cs and Am from alkaline solutions, an extraction mixture is used containing p-isononylalix [6 or 8] arenes as an extractant dissolved in a mixed organic solvent containing a saturated hydrocarbon and at least one polar organic component. Extraction is carried out from alkaline or carbonate-alkaline solutions containing up to 6 mol / l sodium salts, in the pH range from 12 to 14, at an extractant concentration in a mixture of 0.00125 to 0.03 mol / l, volume ratio of organic and aqueous phases from 1:10 to 3: 1, temperatures from 20 to 60 ° C and contact time of the phases from 1 minute to 1 hour. Reextraction of radionuclides can be carried out with nitric, oxalic and phosphoric acids with a concentration of 0.1 to 1 mol / l. Compared to the prototype, the proposed extraction mixtures make it possible to jointly isolate Cs and Am from carbonate-alkaline media with a higher degree of extraction.
Предлагаемая экстракционная смесь позволяет выделять Cs и Am непосредственно из карбонатно-щелочных отходов без их предварительной нейтрализации азотной кислотой, что значительно экономит расход реагентов, не приводит к увеличению объемов радиоактивных отходов и не усложняет технологическую схему переработки.The proposed extraction mixture allows the extraction of Cs and Am directly from carbonate-alkaline waste without preliminary neutralization with nitric acid, which significantly saves the consumption of reagents, does not lead to an increase in the volume of radioactive waste and does not complicate the processing flow.
Следующие примеры иллюстрируют работоспособность предлагаемых экстракционных смесей.The following examples illustrate the performance of the proposed extraction mixtures.
Пример 1.Example 1.
Карбонатно-щелочные водные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 20% о-ксилола и 80% н-гептана. В экстракт перешло 25,4% 137Cs и 71,9% 241Am.Carbonate-alkaline aqueous solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 13.2, containing the indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated at a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1: 1, with an extractant representing 1⋅10 -2 mol / L solution of p-isononylalix [8] arene in a mixture of 20% o-xylene and 80% n-heptane. The extract contains 25.4% 137 Cs and 71.9% 241 Am.
Пример 2.Example 2.
Карбонатно-щелочные водные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% нитробензола и 90% додекана. В экстракт перешло 7,4% 137Cs и 69,3% 241Am.Carbonate-alkaline aqueous solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 13.2, containing the indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated at a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1: 1, with an extractant representing 1⋅10 -2 mol / L solution of p-isononylalix [8] arene in a mixture of 10% nitrobenzene and 90% dodecane. The extract contained 7.4% 137 Cs and 69.3% 241 Am.
Пример 3.Example 3.
Карбонатно-щелочные водные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида и 90% додекана. В экстракт перешло 35,5% 137Cs и 96,3% 241Am. Пример 4.Carbonate-alkaline aqueous solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 13.2, containing the indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated at a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1: 1, with an extractant representing 1⋅10 -2 mol / L solution of p-isononylalix [8] arene in a mixture of 10% m-nitrobenzotrifluoride and 90% dodecane. 35.5% 137 Cs and 96.3% 241 Am passed into the extract. Example 4.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентами, представляющими собой 1⋅10-2 моль/л растворы п-изононилкаликс[8]арена в различных смесях органических растворителей. Как видно из таблицы 1, высокие степени извлечения радионуклидов получены для смесевого органического растворителя на основе додекана с добавками полярных органических соединений: 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима (состав 3). Варьируя состав смесевого растворителя можно обеспечить преимущественное извлечение цезия (состав 4) или америция (состав 5) или двух радионуклидов (состав 3). Для сравнения приведены данные по способу-прототипу (состав 8).Carbonate-alkaline solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 13.2, containing indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated at a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1: 1, with extractants representing 1 ⋅10 -2 mol / L solutions of p-isononylalix [8] arene in various mixtures of organic solvents. As can be seen from Table 1, high degrees of extraction of radionuclides were obtained for a mixed organic solvent based on dodecane with the addition of polar organic compounds: 10% m-nitrobenzotrifluoride + 10% diglyme (composition 3). By varying the composition of the mixed solvent, it is possible to ensure the preferential extraction of cesium (composition 4) or americium (composition 5) or two radionuclides (composition 3). For comparison, the data on the prototype method (composition 8) are shown.
Пример 5.Example 5.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,5, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентами, представляющими собой 0,00125 и 0,03 моль/л растворы п-изононилкаликс[6]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. В экстракт перешло 59,7-97,8% 137Cs и 2,0-8,3% 241Am, соответственно.Carbonate-alkaline solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 13.5, containing indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated with a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1: 1, with extractants representing 0 , 00125 and 0.03 mol / L solutions of p-isononylalix [6] arene in a mixture of 10% m-nitrobenzotrifluoride + 10% diglyme in dodecane. 59.7-97.8% 137 Cs and 2.0-8.3% 241 Am passed into the extract, respectively.
Пример 6.Example 6.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:10, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. В экстракт перешло 4,8% 137Cs и 72,2% 241Am.Carbonate-alkaline solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 13.2, containing indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated at a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1:10 with an extractant representing 1 ⋅10 -2 mol / L solution of p-isononylalix [8] arene in a mixture of 10% m-nitrobenzotrifluoride + 10% diglyme in dodecane. 4.8% 137 Cs and 72.2% 241 Am passed into the extract.
Пример 7.Example 7.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=12,0, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз 1:1 экстрагентами, представляющими собой 0,02 моль/л растворы п-изононилкаликс[6]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. В экстракт перешло 77,8% 137Cs и 64,2% 241Am. Из полученного экстракта радионуклиды реэкстрагировали 2 моль/л раствором HNO3. Органическую фазу после реэкстракции промыли 1 моль/л NaOH и использовали для экстракции индикаторных количеств радиоизотопов 241Am и 137Cs из карбонатно-щелочных растворов (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=12,0 при соотношении объемов органической и водной фаз 1:1. В экстракт перешло 77,3% 137Cs и 67,7% 241Am. Эффективность экстракции радионуклидов после обработки экстрагента кислотой практически не изменилась.Carbonate-alkaline solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 12.0, containing indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated at a volume ratio of the organic and aqueous phases of 1: 1 with extractants representing 0.02 mol / L solutions of p-isononylalix [6] arene in a mixture of 10% m-nitrobenzotrifluoride + 10% diglyme in dodecane. 77.8% 137 Cs and 64.2% 241 Am passed into the extract. The radionuclides were reextracted from the obtained extract with a 2 mol / L HNO 3 solution. After stripping, the organic phase was washed with 1 mol / L NaOH and used to extract the indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs from carbonate-alkaline solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 12.0 at a volume ratio of the organic and aqueous phases 1: 1. 77.3% 137 Cs and 67.7% 241 Am passed into the extract. The efficiency of the extraction of radionuclides after the treatment of the extractant with acid practically did not change.
Пример 8.Example 8.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане в течение 1 и 5 минут и 1 часа. Полученные данные по экстракции америция и цезия из карбонатно-щелочных растворов при разном времени контакта фаз представлены в табл. 2.Carbonate-alkaline solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 13.2, containing the indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated with a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1: 1 with an extractant representing 1 ⋅10 -2 mol / L solution of p-isononylalix [8] arene in a mixture of 10% m-nitrobenzotrifluoride + 10% diglyme in dodecane for 1 and 5 minutes and 1 hour. The data obtained on the extraction of americium and cesium from carbonate-alkaline solutions at different contact times of the phases are presented in table. 2.
Пример 9.Example 9.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,0, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане при температурах 20 и 60°С. В экстракт перешло 55,2% 241Am и 59,1% 137Cs (при Тэкстр.=20°С) и 92,8% 241Am и 42,5% 137Cs (при Тэкстр.=60°С).Carbonate-alkaline solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 13.0, containing indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated at a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1: 1 with an extractant representing 1 ⋅10 -2 mol / L solution of p-isononylalix [8] arene in a mixture of 10% m-nitrobenzotrifluoride + 10% diglyme in dodecane at temperatures of 20 and 60 ° C. The extract included 55.2% 241 Am and 59.1% 137 Cs (at T ext. = 20 ° C) and 92.8% 241 Am and 42.5% 137 Cs (at T ext. = 60 ° C) ...
Пример 10.Example 10.
Щелочные растворы (2 моль/л NaOH и 4 моль/л NaNO3) с рН=14, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 3⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[6]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. В экстракт перешло 3,8% 241Am и 85,1% 137Cs.Alkaline solutions (2 mol / L NaOH and 4 mol / L NaNO 3 ) with pH = 14, containing indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated with a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1: 1 with an extractant representing 3 ⋅10 -2 mol / L solution of p-isononylalix [6] arene in a mixture of 10% m-nitrobenzotrifluoride + 10% diglyme in dodecane. 3.8% 241 Am and 85.1% 137 Cs passed into the extract.
Пример 11.Example 11.
Щелочные растворы (2 моль/л NaOH и 4 моль/л NaNO3) с рН=13,9, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 22Na и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 3⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[6] арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. Коэффициент распределения цезия составил 5,7, а коэффициент распределения натрия - 0,008. Соответственно, коэффициент разделения цезия и натрия более 700, что подтверждает высокую селективность экстракционной смеси.Alkaline solutions (2 mol / l NaOH and 4 mol / l NaNO 3 ) with pH = 13.9, containing indicator amounts of 22 Na and 137 Cs radioisotopes, were treated with a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1: 1, with an extractant representing a 3⋅10 -2 mol / L solution of p-isononylalix [6] arene in a mixture of 10% m-nitrobenzotrifluoride + 10% diglyme in dodecane. The partition coefficient for cesium was 5.7 and the partition coefficient for sodium was 0.008. Accordingly, the separation factor of cesium and sodium is more than 700, which confirms the high selectivity of the extraction mixture.
Пример 12.Example 12.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. Далее провели реэкстракцию радионуклидов при соотношении объемов органической и водной фаз 1:1 растворами 0,01 моль/л HNO3, 0,1 моль/л HNO3, H3PO4, H2C2O4, а также 1 моль/л H3PO4.Carbonate-alkaline solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 13.2, containing the indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated with a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1: 1 with an extractant representing 1 ⋅10 -2 mol / L solution of p-isononylalix [8] arene in a mixture of 10% m-nitrobenzotrifluoride + 10% diglyme in dodecane. Next, the radionuclides were reextracted at a volume ratio of the organic and aqueous phases of 1: 1 with solutions of 0.01 mol / L HNO 3 , 0.1 mol / L HNO 3 , H 3 PO 4 , H 2 C 2 O 4 , as well as 1 mol / l H 3 PO 4 .
Полученные данные о степени реэкстракции Am и Cs из органической фазы приведены в табл. 4.The data obtained on the degree of re-extraction of Am and Cs from the organic phase are given in table. 4.
Пример 13.Example 13.
Карбонатно-щелочные растворы (1 моль/л NaHCO3 и NaOH) с рН=13,2, содержащие индикаторные количества радиоизотопов 241Am и 137Cs, обработали при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 1:1, экстрагентом, представляющим собой 1⋅10-2 моль/л раствор п-изононилкаликс[8]арена в смеси 10% м-нитробензотрифторида + 10% диглима в додекане. Из полученного экстракта провели реэкстракцию радионуклидов при соотношении объемов органической и водной фаз, равном 3:1, раствором 1 моль/л H3PO4. В реэкстракт перешло 85,1% 241Am и 98,8% 137Cs.Carbonate-alkaline solutions (1 mol / L NaHCO 3 and NaOH) with pH = 13.2, containing the indicator amounts of radioisotopes 241 Am and 137 Cs, were treated with a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 1: 1 with an extractant representing 1 ⋅10 -2 mol / L solution of p-isononylalix [8] arene in a mixture of 10% m-nitrobenzotrifluoride + 10% diglyme in dodecane. From the obtained extract, the radionuclides were reextracted at a volume ratio of the organic and aqueous phases equal to 3: 1 with a solution of 1 mol / l H 3 PO 4 . The reextract contained 85.1% 241 Am and 98.8% 137 Cs.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106567A RU2731016C1 (en) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Extraction mixture for extracting cesium and americium from alkaline solutions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106567A RU2731016C1 (en) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Extraction mixture for extracting cesium and americium from alkaline solutions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2731016C1 true RU2731016C1 (en) | 2020-08-28 |
Family
ID=72421499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020106567A RU2731016C1 (en) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Extraction mixture for extracting cesium and americium from alkaline solutions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2731016C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012878A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Lockheed Martin Energy Res Cor | Solvent and process for extracting cesium from alkaline waste solutions |
| RU2422432C2 (en) * | 2005-05-17 | 2011-06-27 | Шелатор | Para-tert-butyl-calix[6]arenes, containing three acid functional groups in positions 2, 4 and 3, liquid membranes deposited on substrate, substrate materials containing said membranes and use thereof |
| RU2645990C1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-02-28 | Акционерное общество "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" | Extraction mixture for extracting americium and europium from carbonate-alkaline solutions |
| JP2019072682A (en) * | 2017-10-17 | 2019-05-16 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | Composition for cesium extraction |
-
2020
- 2020-02-11 RU RU2020106567A patent/RU2731016C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012878A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Lockheed Martin Energy Res Cor | Solvent and process for extracting cesium from alkaline waste solutions |
| RU2422432C2 (en) * | 2005-05-17 | 2011-06-27 | Шелатор | Para-tert-butyl-calix[6]arenes, containing three acid functional groups in positions 2, 4 and 3, liquid membranes deposited on substrate, substrate materials containing said membranes and use thereof |
| RU2645990C1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-02-28 | Акционерное общество "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" | Extraction mixture for extracting americium and europium from carbonate-alkaline solutions |
| JP2019072682A (en) * | 2017-10-17 | 2019-05-16 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | Composition for cesium extraction |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ивенская Н.М. и др. "Экстракция долгоживущих радионуклидов из щелочных высокоактивных отходов n-алкилкаликс[8]ареном", Радиохимия, #4,т.60,с.325-331. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Horwitz et al. | SREX: a newprocess for the extraction and recovery of strontium from acidic nuclear waste streams | |
| Moore et al. | Uranium and thorium series inequilibrium in sea water | |
| Rais et al. | Extraction separation of tervalent americium and lanthanides in the presence of some soft and hard donors and dicarbollide | |
| Smirnov et al. | Hydroxycalix [6] arenes with p-isononyl substituents for alkaline HLW processing | |
| US20110226694A1 (en) | Methods of reducing radiotoxicity in aqueous acidic solutions and a reaction system for same | |
| RU2731016C1 (en) | Extraction mixture for extracting cesium and americium from alkaline solutions | |
| Smirnov et al. | Extraction of cesium and americium with p-alkylcalix [8] arenes from alkaline solutions | |
| WO2006036083A1 (en) | Extraction of radionuclides by crown ether-containing extractants | |
| US5443731A (en) | Process for extracting technetium from alkaline solutions | |
| Smirnov et al. | Extraction of americium and europium with functionalized thiacalix [4] arenes from alkaline solutions | |
| Sasaki et al. | Extraction capacity of diglycolamide derivatives for Ca (II), Nd (III) and Zr (IV) from nitric acid to n-dodecane containing a solvent modifier | |
| JP5354586B2 (en) | N, N, N ′, N′-tetraalkyl-3,6-dioxaoctane-1,8-diamide and N, N, N ′, N′-tetraalkyl-3,6-dioxaoctane-1, Extractant for solvent extraction of actinide and lanthanide elements from high-level radioactive liquid waste consisting of 8-diamide | |
| Kulyako et al. | Separation of Am and Cm by extraction from weakly acidic nitrate solutions with tributyl phosphate in isoparaffin diluent | |
| RU2645990C1 (en) | Extraction mixture for extracting americium and europium from carbonate-alkaline solutions | |
| Boyarintsev et al. | Liquid–liquid extraction of trivalent americium from carbonate and carbonate–peroxide aqueous solutions by methyltrioctylammonium carbonate in toluene | |
| US5888398A (en) | Composition and process for separating cesium ions from an acidic aqueous solution also containing other ions | |
| Shukla et al. | Extraction of uranium (VI), plutonium (IV) and some fission products by tri-iso-amyl phosphate | |
| JP4374460B2 (en) | Method for solvent extraction of Nd (III) from aqueous nitric acid solution and extractant therefor | |
| Romanovskiy et al. | Combined processes for high level radioactive waste separations: UNEX and other extraction processes | |
| Sasaki et al. | Solvent Extraction of Cesium Using DtBuDB18C6 into Various Organic Solvents | |
| Rout et al. | Extraction and Selective Separation of ZrIV from LnIII/AnIII using an Undiluted Phosphonium Ionic Liquid | |
| KR102068696B1 (en) | Extraction methods of cesium and strontium by phase separation of 3 components and extraction apparatus used therefor | |
| Heidari et al. | Effect of Polyethylene Glycols Dissolved in Aqueous Phase on the Extraction-Separation of La (III), Eu (III) and Er (III) Ions with Bis (2-ethylhexyl) phosphoric Acid | |
| Smirnov et al. | Dynamic test of alkaline HLW processing with hydroxycalix [6] arenes based solvent | |
| Li et al. | A novel Np–Pu separation procedure based on extraction with di-(chlorophenyl)-dithiophosphinic acid in nitric solution |