JPH02290249A - Uranium adsorption material - Google Patents
Uranium adsorption materialInfo
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- JPH02290249A JPH02290249A JP11066989A JP11066989A JPH02290249A JP H02290249 A JPH02290249 A JP H02290249A JP 11066989 A JP11066989 A JP 11066989A JP 11066989 A JP11066989 A JP 11066989A JP H02290249 A JPH02290249 A JP H02290249A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はビニルモノマーとアミン基含有ラジカル重合性
ビニルモノマーとの共重合体を組成成分とするウラン吸
着体に関するものである.〈従来の技術〉
イオン交換樹脂あるいはキレート樹脂等の機能性樹脂を
用いたウラン吸着体は,ウラン鉱石の浸出液からの精製
工程に古《から実用化されていた.未だ実用化には至っ
ていないが、将来のウラン資源として,海水中のウラン
の回収にも有望な方法としてこの方法が世界各地で工業
規模の開発研究の対象となっている.核燃料再処理工場
にぁっても工業化はなされておらないが・現在のビュレ
ツクス法に代表される、大量の溶媒劣化のつきまとう湿
式法を置換する方法として、吸着体による方法は早《か
ら注目を受けていた.上述の諸工程はいずれもプロセス
の主工程に対応するものであるが、一般にウランは、重
金属としても,放射性物質としても生物環境有害物質で
あるため,原子力工業では廃水処理等の形で,各所で希
薄混合溶液よりのウラン分雅な必要としいる.ウラン鉱
石の浸出液からの精製工程に実用されるイオン交換樹脂
には、強硫V!酸性のウラン溶液?ら,主として陰イオ
ン錯塩UO■(SO.),’一を吸着分雌するために,
第三級アミン基を活性基とする強塩基性イオン交換樹脂
が用いられている.市販の例えばアンバーライトIRA
−400とそのシリーズ、ダウエックスーIとそのシリ
ーズの各グレードはこの系統である.また一方では,弱
塩基性イオン交換Pi4詣の使用も提案されている.例
えば,ビリジンージビニルベンゼン共重合体のイオン交
換樹脂は低品位ウラン鉱からのウラン回収に優れた結果
−を与えると云う.(保田ら,特公昭54−37016
号公報:特公昭61−1171号公報:特開昭54−1
0:1715号公報.広栄化学工業■、技術資料、弱塩
基性イオン交換樹脂KEX).
海水中のウラン回収用吸着剤として有力視されているの
は含水酸化チタン系吸着剤とアミドキシム型吸着剤であ
ると云う(江川ら,日本原子力学会誌29 f121
1079 f19871 ) .その他にも数多くの吸
着材の提案がある.キレート型の市販吸着樹脂には例え
ばスミキレートCR2が優れたウラン吸着能を示す.
これらの既存の技術は,吸着容量、他イオンに対する退
択性,吸着速度,耐膨潤性、脱着性、耐酸化性.耐化学
薬品性あるいは耐劣化性等において、ある程度産業界の
要求を満たすものであったが,既に述べたとおりの多様
な用途を満足させるためには、従来の機能性材料の性能
を補完するより多くの特徴的な機能性材料をより安価に
提供する必要がある.
く本発明が解決しようとする課題〉
本発明の目的は.酸吸収能とウラン吸着能のバランスに
独自の特徴を持ち安価に製造できる可能性のあるウラン
吸着剤を提供し、これによってより完全な分雌回収技術
を確立する基礎を提供することにある.
〈課題を解決するための手段〉
本発明者′らはかかる観点より鋭意研究を進めた結果,
従来にない特定組成のビニルモノマーとアミノ基含有ラ
ジカル重合性ビニルモノマーとの共重合体が上記課順の
特徴と可能性を備え2本発明の目的に最適であることを
見出した.
すなわち本発明は,
!11 ビニルモノマーを20〜98重遺%、一般式
+A3(式中,RIは水素またはメチル基.
X !t OまたはNH.R2およびR , ハ炭素数
1ないし4のアルキル基,nは
2ないし5の整数を示す)
で表される1種または2種以上のアミノ基含有ラジカル
重合性とニルモノマー2〜80重量%を含有する共重合
体を組成成分とするウラン吸着体.(2} アミノ基含
有ラジカル重合性ビニルモノマーがジメチルアミノプロ
ビルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルメタアクリ
レート、およびジエチルアミノエチルメタアクリレート
から成る群より選ばれるllまたは2種以上である請求
項】に記載のウラン吸着体.
{3}ビニルモノマーがスチレン,1=化ビニル,ブタ
ジエン,アクリル酸メチル,アクリル酸エチル、アクリ
ル酸ブチルおよびメタアクリル酸メチルから成る群より
選ばれる1 1mまたは2種である請求項lに記載のウ
ラン吸着体.
を提供し、ウランの分離回収技術の完成に必要な素材を
提供するものである.
本発明に用いる共重合体の製造にはアニオン溶液重合法
もあるが、乳化重合法を適用するのがもっとも一般的で
ある.その重合条件は通常の乳化重合高分子製造プロセ
スのそれに入っている.従って、本共重合体は経済的に
すぐれた基盤を有すると云える。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a uranium adsorbent whose composition is a copolymer of a vinyl monomer and a radically polymerizable vinyl monomer containing an amine group. <Prior art> Uranium adsorbents using functional resins such as ion exchange resins or chelate resins have been put to practical use in the purification process from uranium ore leachate since ancient times. Although it has not yet been put to practical use, this method is the subject of industrial-scale development research around the world as a promising method for recovering uranium from seawater as a future uranium resource. Although it has not yet been industrialized in nuclear fuel reprocessing plants, adsorbent-based methods have been attracting attention from early on as a method to replace the current wet method, which is associated with large amounts of solvent deterioration, such as the Burex method. I was receiving it. All of the above-mentioned processes correspond to the main steps of the process, but in general, uranium is a hazardous substance to the biological environment, both as a heavy metal and as a radioactive substance, so it is used in various places in the nuclear industry in the form of wastewater treatment, etc. Therefore, it is necessary to separate uranium from a dilute mixed solution. Ion exchange resins used in the purification process from uranium ore leachate contain strong sulfur V! Acidic uranium solution? In order to absorb mainly the anionic complex salt UO (SO.),
Strongly basic ion exchange resins with tertiary amine groups as active groups are used. Commercially available e.g. Amberlite IRA
-400 and its series, Dowex I and its series grades belong to this system. On the other hand, the use of weakly basic ion exchange Pi4 has also been proposed. For example, ion exchange resins of pyridine-divinylbenzene copolymer are said to give excellent results in uranium recovery from low-grade uranium ores. (Yasuda et al., Special Publication No. 54-37016
Publication number: JP 61-1171: JP 54-1
Publication No. 0:1715. Koei Chemical Industry ■, technical data, weak basic ion exchange resin KEX). Hydrous titanium oxide adsorbents and amidoxime adsorbents are considered to be promising adsorbents for recovering uranium from seawater (Egawa et al., Journal of the Atomic Energy Society of Japan 29 f121).
1079 f19871). There are many other adsorbent proposals. Among commercially available chelate-type adsorption resins, Sumikylate CR2, for example, exhibits excellent uranium adsorption ability. These existing technologies are characterized by adsorption capacity, retraction to other ions, adsorption rate, swelling resistance, desorption properties, and oxidation resistance. Although it has met the demands of industry to some extent in terms of chemical resistance and deterioration resistance, in order to satisfy the various uses mentioned above, it is necessary to complement the performance of conventional functional materials. There is a need to provide many unique functional materials at lower prices. Problems to be Solved by the Present Invention> The purpose of the present invention is to. Our objective is to provide a uranium adsorbent that has a unique balance between acid absorption capacity and uranium adsorption capacity and can be manufactured at low cost, thereby providing the basis for establishing a more complete uranium recovery technology. <Means for solving the problem> As a result of the inventors' intensive research from this perspective,
We have discovered that a copolymer of a vinyl monomer with a specific composition that has never been seen before and a radically polymerizable vinyl monomer containing an amino group has the characteristics and possibilities described above and is optimal for the purposes of the present invention. In other words, the present invention is! 11 20 to 98% vinyl monomer, general formula + A3 (where RI is hydrogen or methyl group. A uranium adsorbent comprising a copolymer containing one or more amino group-containing radically polymerizable amino groups represented by the following formula and 2 to 80% by weight of a nil monomer. (2) Uranium adsorption according to claim 2, wherein the amino group-containing radically polymerizable vinyl monomer is selected from the group consisting of dimethylaminoprobyl acrylamide, dimethylaminoethyl methacrylate, and diethylaminoethyl methacrylate. {3} The vinyl monomer is 11m or 2 selected from the group consisting of styrene, vinyl chloride, butadiene, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate and methyl methacrylate. The purpose of the present invention is to provide the uranium adsorbent described above, and to provide the materials necessary for completing the uranium separation and recovery technology.An anionic solution polymerization method is also available for producing the copolymer used in the present invention, but an emulsion polymerization method is also available. is most commonly applied.The polymerization conditions are within those of ordinary emulsion polymerization polymer production processes.Therefore, it can be said that this copolymer has an excellent economic basis.
本発明において製造されるスチレン共重合体用の一般式
(Al で示されるアミノ基含有ラジカル重合性ビニル
モノマーの好ましい具体例としては.ジメチルアミノエ
チルアクリルアミド,ジメチルアミノプロピルアクリル
アミド、ジメチルアミノブチルアクリルアミド,ジエチ
ルアミノエチルアクリルアミド、ジエチルアミノブロビ
ルアクリルアミド,ジエチルアミノブチルアクリルアミ
ド,ジーn−プチルアミノエチルアクリルアミド、ジ−
n−プチルアミノブ口ビルアクリルアミド,ジ−n−プ
チルアミノブチルアクリルアミド,N − fl.l−
ジメチル−3−ジメチルアミノブロビル)アクリルアミ
ド、N− (2−メチル−3−ジメチルアミノブ口ビル
)アクリルアミドなと,およびこれらに対応するメタア
クリルアミド誘導体、ジメチルアミノエチルアクリレー
ト,ジメチルアミノブ口ビルアクリレート,ジメチルア
ミノブチルアクリレート,ジエチルアミノエチルアクリ
レート,ジエチルアミノブロビルアクリレート,ジエチ
ルアミンブチルアクリ.レート,ジーn−プチルアミノ
エチルアクリレート,ジーn−プチルアミノブ口ビルア
クリレート、ジ−n−プチルアミノブチルアクリレート
,N−11.1−ジメチル−3−ジメチルアミノブロビ
ル)アクリレート,N− (2−メチル−3−ジメチル
アミノブロビル)アクリレートなど、およびこれらに対
応するメタアクリルアミド誘導体が挙げられる.
特に好ましい該コモノマーとしては、ジメチルアミノプ
ロピルアクリルアミド,ジメチルアミノブロビルメタア
クリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド
、ジーn−プロビルアミノブ口ビルアクリルアミド、ジ
ーn−プチルアミノプ口ビルアクリルアミド,ジメチル
アミノエチルメタアクリレートおよびジエチルアミノエ
チルメクアクリレートが挙げられる.
本発明において使用される前記fA)コモノマーと共重
合するビニルモノマーは特に限定されるものではないが
,共重合性等より適当なモノマーを選べば良い.例えば
スチレン,ビニルトルエン、ブタジエン、イソブレン,
塩化ビニル,臭化ビニル,塩化ビニリデンなどのハロゲ
ン化ビニル、酢酸ビニル,ブロビオン酸ビニル、酩酸ビ
ニル、ビバリン酸ビニル,ラウリン酸ビニル、バーサチ
ック酸ビニルなどのビニルエステル= (メタ)アクリ
ル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル,(メタ)アク
リル酸ブチル,(メク)アクリル酸2−エチルヘキシル
,(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ス
テアリルのごとき(メタ)アクリル酸と炭素数1−18
のアルキルアルコールとのエステル化合物: (メタ)
アクリロニトリルなどを挙げることができ、これらの中
の111または2種以上の混合物を使用することも出来
る.またアミノ基、水酸基、カルボン酸基、メトキシ基
等を含有する官能性ビニルモノマーを必要に応じて共重
合することも可能である.アミノ基含有ラジカル重合性
ビニルモノマーを示す一般式(A)において,nが1あ
るいは6より大きいコモノマーおよび/または炭素数が
5より大きいRオおよびR,に対応するコモノマーにつ
いてはコモノマー自体の工業的合成が比較的困難で高価
であるばかりでな《,ものによっては加熱状態で不安定
であったり,粘度が大きすぎるために,重合プロセスに
適用することが困難になる場合がある.重合方法は,溶
液重合,塊状重合、懸濁重合等.一般的に使用される重
合方法であれば、いずれも使用できるが、もっとも好ま
しい方法は乳化重合により合成する方法である.乳化重
合において使用する重合開始剤としてはフリーラジカル
を発生する化合物であればいずれも使用することが可能
であり、例えば2.2゜一アゾビス(2−アミノブ口パ
ン)塩酸塩、過酸化水累あるいはこれと還元剤との組み
合わせ、ペンゾイルパーオキサイド、キュメンハイド口
パー才キサイドやt−プチルハイド口バーオキサイドあ
るいはこれらと還元剤との組み合わせが好ましく用いら
れる.又過硫酸アンモニウム等のア二オン性の重合開始
剤も使用可能である.
水分故重合を行なう場合の界面活性剤としては、通常用
いられている、カチオンまたはノニオン性界面活性剤が
用いられるが,界面活性剤を用いないソープフリー重合
でも安定なカチ才ン性ボリマーの水分散体が得られる.
本発明における新規共重合体中のアミノ基含有ラジカル
重合性ビニル千ノマーの含有量は2〜80ffiffl
%である.アミノ基含有ラジカル重合性ビニルモノマー
が2重量%未満では、ウラン吸着容量が低すぎる、また
80重量%を超える高含有量では、酸の吸収力が強まり
樹脂が酸性溶液中で膨潤し場合により形状破壊を伴うた
めに,樹脂はそのままでは使用できない.樹脂の酸の吸
収力はおそらくアミノ基の塩基性に起因すると考えられ
るが,P4脂の膨潤は、この吸収力と分子間凝集力に強
く関係していると思われる.従って樹脂の膨潤を工業的
に最適な大きさに抑えるためには,架橋が必須の条件で
ある.一方樹脂のイオン交換速度は架橋度が上がると低
下する.交換に利用される官能基の数も減少する.また
形状加工性も悪化する.80重量%程度のコモノマー量
が本共重合体が工業的に有用であるための上限である.
本発明における共重合体を製造するにあたっては、アミ
ノ基含有ラジカル重合性ビニルモノマーを重合系にポン
プで安定供給しやすくする目的や,共重合体の柔軟性を
増す目的などのためにビニルモノマーと共重合可能な少
なくとも1種以上の他のエチレン性不飽和コモノマーを
必要に応じて組み合わせることができる.この場合に使
用される該エチレン性不飽和コモノマーの重合単位は、
0〜20重二%、好ましくは0〜15重量%である.ま
た該エチレン性不飽和コモノマーの好ましい具体例とし
ては,アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリ
ル酸メチル,酢酸ビニル、ジメチルアミノエチルメタク
リレート,およびジメチルアミノエチルアクリレートな
どが挙げられる.
本共重合体は重合形状のままで利用することも可能であ
るが、共重合体を適当な方法,例えばメタノールにより
沈殿分iiiI精製したのち,熱可塑性を利用した吸脱
着に適切な形状に成型するのも有利な方法である.強固
な架橋を行なわなかった本共重合体はチューブ,マット
,フィルム,ロツド、繊維、不織布,織布あるいは中空
糸などに自由に成型でき、またそれ単独だけでなく、他
の高分子、金属材籾,ガラス、木材などの無機材料との
複合材料としても応用ができる.複合材料として利用す
る場合には,本共重合体に機能性を分担せしめ、他材料
に構造材としての役割を分担させるのが普通である.そ
の際本共重合体が極性の低いビニルモノマーと極性の強
いアミノ基含有ラジカル重合性ビニルモノマーより成立
つときは、その親和性のゆえに、他材料として選べる材
料の範囲を幅広いものとしている.これが本共重合体の
有用性を一段と高めている.
本共重合体のウラン吸着能はコモノマーの持つキレート
能およびアミノ基の弱塩基性に基づくイオン交換性に依
ると考えられる.このアミノ基は容易に四級アンモニウ
ム塩化し、例えば塩酸酸性泗液中では−Nl!”!CI
13+2CI−となるであろう.この共重合体が現象的
にイ才ン交喚樹脂あるいはキレート樹脂と同様に吸着性
能がpHに強く支配される理由は,本共重合体のウラン
吸着の主要な原因がこのアミノ基の窒素原子であること
を示唆するのである.
本共重合体を用いた水溶液よりのウラン吸着分離工程は
以下の態様を取るのが一般的であるが,もちろん特許諸
求の範囲がそれにより拘束されるものではない.
まず要処理水溶液は処理後のpl1が4.5〜9.8更
に好ましくは6.0〜9.2になるように調整される.
この際ウラニルイオンを炭酸イオンに代表される陰イオ
ンにより霜化し、使用域のpHで沈澱を起さしめないこ
とが大切である.吸着はこの樹脂のビーズあるいはペレ
ットを必要高さまで充填した固定床あるいは繊維マット
不織布又は織布にょる濾布をそなえた濾過器を必要段数
重ねた構造の濾過23により要処理水溶液を連続的に通
過させる.そのとき充填物の寸法形状あるいは濾布の網
目構造を選ぶことにより例えば圧力損失,実効吸着容量
,吸着速度、充填物の交換方式などに重点を置き替えた
、変化に富む設計が可能である.この可能性の中には、
もちろん移動床あるいは流動床方式による連続式も含ま
れている.
本共重合体の吸着量が破過点に達した際はすみやかに再
生あるいは取替え操作を行う.再生にはあらかじめ鉱酸
で洗浄したのち、ウラン溶離剤を用いる方法が弱塩基性
イオン交換樹脂の場合に提寞されている(特開昭54−
103715号公報).シかし本共重合体では単に鉱酸
で処理するだけで充分溶離させることができる.この?
’a iiilの容易さも本発明の有利な点である.
ウラン自体は極めて稀薄で,ある程度のその他のイオン
の同時吸着を考慮せねばならないような、環境保全の安
全対策として用いるような場合はウランの湿式の溶離回
収はあまり経済的でないかも知れない.そのような場合
は本共重合体は使いすてにされる.この使用済の吸着樹
脂は減容とウラン回収のために焼却処理することが好ま
しい.この共重合体は硫黄を含まないために,焼却の際
にそれ自体から三酸化硫黄を発生しない.従って処理廃
水に硫酸根あるいはその他の硫黄化合物を含まない場合
は焼却炉で最も重要な事故である腐触トラブルを回避で
きる.もし廃水中に硫黄化合物を含む場合でもその置換
は,比較的容易であるため、多少のプロセスの追加によ
って、上述の長所を生かすことができる.これは本共重
合体を用いるプロセスの優れた他の一面である.く実施
例〉
以下、本発明を実施例および参考例によって説明するが
,本発明はこれらによって限定されるものではない.
実施例l
還流冷却器、温度計、撹拌機を備えた2lのセバラブル
フラスコに水600g.ジメチルアミノプロピルアクリ
ルアミド(DMAPAA380g ト36%塩r:!I
i52g(共重合体のアミノ基に対し、モル比で[0に
相当する塩酸)、スチレン320gを撹拌下に仕込み、
60℃に昇温した後、反応系内を窒素ガスで置換した.
次に5%2.2−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩
酸塩水溶液を4時間一定速度で反応系内に供給して反応
させた.4時間後更に80℃昇温し,2時間反応させ残
留七ノマーが0.5%以下に減少したところで重合を終
了した.
このようにして生成したエマルジョンをアセトンに投入
して沈殿させ分離精製した.この試料をAとする.同様
にして. DMAPAAをジエチルアミノブロビルアク
リルアミド[DEAPAAl 80gに代えて重合した
ものを試料Bとし、スチレンを240g. n−プチル
アクリレート80g仕込んで重合したものを試科C.
DMAPAAをジメチルアミノエチルメタクリレート[
DMAEM) 80g、DMAPAAをジエチルアミノ
エチルメタクリレート(DEAEMI 80gに変えて
重合したものをそれぞれ試料D、試料Eとした.その特
性解析の結果は第1表のとありである.第1表
試料名
ABC
スチレンwt%
DMAI’AA ’ ” wt%
DEAPAA” wt%
nBA” vt%
合計wt%
92.7
7.3
100.0
96.7
3.3
・100.0
61.5
■8.5
20.0
l00.ロ
試料名
D
E
スチレンwt%
DMAEM” wt%
DEAEIJ” wt%
合計wt%
85.4
85.3
l4,6
14.7
100.0 100.0
た.ウラン濃度はセイコー電子工業■製プラズマ発光分
光分析装置IIcP−AES) SPS7000により
測定した.その結果は第2表の通りで,ウランの吸脱着
がpl1の調節により容易にできることを示す.第2表
■ ジメチルアミノブロピルアクリルアミド21 ジエ
チルアミノブロビルアクリルアミド3i n−プチル
アクリレート
41 ジメチルアミノエチルメククリレート5+ ジエ
チルアミノエチルメタクリレート実施例2
スチレン共重合体のU吸着のpl1特性を求めるために
,粉末状のAの1gを硝酸によりpi{調整をした硝酸
ウラニル溶液(4倍モルの炭酸イオンを含む, ) 5
0ccに入れ、常温でスターラーにより48時間撹拌し
平衡後のpllおよびウラン濃度を測った.初期ウラン
濃度はウラン重量濃度でloOppImであつ実験番号
pl1
U吸着率%
l
2.0
3,4
6.4
7.0
7.6
共重合体B.Cによってもほぼ同様の結果が得られた.
実施例3
実施例1の共重合体ペレットAをスターラで撹拌中の各
種の希硝酸に12時間浸した.その浸積後の希硝酸の示
すpl1とほぼ同一pllどなるように水素イオン濃度
を調整した硝酸ウラニル溶液(ウラン= f5[10
wt ppm . 4倍モルの炭酸ソーダを含む.調整
前pfl=10.51 50 mlに上記水素イオン吸
着処理ずみの本共重合体ペレット0.1〜2.0gを投
入し、約16時間スターラで撹拌した.最終のplIは
6.5〜8.0であった.吸着結果を第3表に示す.第
3表
実験番号 U最終濃度ppm IJ吸着率1(m
ol−U/mol一交換基)
どの実験においても沈澱は生成しなかった.共重合体B
.Cによってもほぼ同様の結果が得られた.
実施例4
実施例lの試料A.B.Cの1じイ才ン吸着能を硝酸水
溶液について検討した.試料2gを各種濃度の硝酸液5
0mlに16時間浸せき撹拌した.結果を第4表に示す
.D.Hについては試料を0.5gとした.その他の条
件は同じである.
結果を第4表に示す.
270.
700.
960.
l200。Preferred specific examples of the amino group-containing radically polymerizable vinyl monomer represented by the general formula (Al) for the styrene copolymer produced in the present invention include dimethylaminoethyl acrylamide, dimethylaminopropylacrylamide, dimethylaminobutylacrylamide, diethylamino Ethylacrylamide, diethylaminobrobylacrylamide, diethylaminobutylacrylamide, di-n-butylaminoethyl acrylamide, di-
n-butylaminobutylacrylamide, di-n-butylaminobutylacrylamide, N-fl. l-
dimethyl-3-dimethylaminobrobyl)acrylamide, N-(2-methyl-3-dimethylaminobutylic)acrylamide, and their corresponding methacrylamide derivatives, dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminobutyl acrylate , dimethylaminobutyl acrylate, diethylaminoethyl acrylate, diethylaminobrobyl acrylate, diethylamine butyl acrylate. N-(2-methyl -3-dimethylaminobrobyl) acrylate, and their corresponding methacrylamide derivatives. Particularly preferred comonomers include dimethylaminopropylacrylamide, dimethylaminobrobyl methacrylamide, dimethylaminopropylacrylamide, di-n-propylaminobutylacrylamide, di-n-butylaminobutylacrylamide, dimethylaminoethyl methacrylate, and diethylaminobutylacrylamide. An example is ethyl mequaacrylate. The vinyl monomer copolymerized with the fA) comonomer used in the present invention is not particularly limited, but a suitable monomer may be selected based on copolymerizability, etc. For example, styrene, vinyltoluene, butadiene, isobrene,
Vinyl halides such as vinyl chloride, vinyl bromide, vinylidene chloride, vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl blobionate, vinyl oxate, vinyl bivalate, vinyl laurate, vinyl versatate = methyl (meth)acrylate, ( (Meth)acrylic acid and carbon atoms 1-18 such as ethyl meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, and stearyl (meth)acrylate
Ester compound with alkyl alcohol: (meth)
Examples include acrylonitrile, and 111 or a mixture of two or more of these may also be used. It is also possible to copolymerize functional vinyl monomers containing amino groups, hydroxyl groups, carboxylic acid groups, methoxy groups, etc., if necessary. In the general formula (A) representing an amino group-containing radically polymerizable vinyl monomer, comonomers corresponding to comonomers where n is greater than 1 or 6 and/or R and R whose number of carbon atoms is greater than 5 are based on the industrial standards of the comonomers themselves. Not only are they relatively difficult and expensive to synthesize, but some are unstable under heating or have too high a viscosity, making it difficult to apply them to polymerization processes. Polymerization methods include solution polymerization, bulk polymerization, suspension polymerization, etc. Although any commonly used polymerization method can be used, the most preferred method is synthesis by emulsion polymerization. As the polymerization initiator used in emulsion polymerization, any compound that generates free radicals can be used, such as 2.2°-azobis(2-aminobutylene) hydrochloride, peroxide Alternatively, a combination of this with a reducing agent, penzoyl peroxide, cumenehyde peroxide, t-butylhyde peroxide, or a combination of these with a reducing agent is preferably used. Anionic polymerization initiators such as ammonium persulfate can also be used. Generally used cationic or nonionic surfactants are used as the surfactant when carrying out water-based polymerization. A dispersion is obtained. The content of the amino group-containing radically polymerizable vinyl 1,000 polymer in the new copolymer of the present invention is 2 to 80ffiffl.
%. If the amino group-containing radically polymerizable vinyl monomer is less than 2% by weight, the uranium adsorption capacity will be too low, and if the content is high, exceeding 80% by weight, the acid absorption capacity will be strong and the resin will swell in the acidic solution and may change shape. The resin cannot be used as is because it is destructive. The acid absorption ability of the resin is probably due to the basicity of the amino group, but the swelling of P4 fat is thought to be strongly related to this absorption ability and intermolecular cohesive force. Therefore, crosslinking is an essential condition in order to suppress resin swelling to an industrially optimum level. On the other hand, the ion exchange rate of the resin decreases as the degree of crosslinking increases. The number of functional groups available for exchange also decreases. In addition, shape workability deteriorates. A comonomer content of about 80% by weight is the upper limit for this copolymer to be industrially useful.
In producing the copolymer of the present invention, vinyl monomers are used to facilitate stable supply of the amino group-containing radically polymerizable vinyl monomer to the polymerization system by pump, and to increase the flexibility of the copolymer. At least one other copolymerizable ethylenically unsaturated comonomer may be combined as necessary. The polymerized units of the ethylenically unsaturated comonomer used in this case are:
It is 0 to 20% by weight, preferably 0 to 15% by weight. Preferred specific examples of the ethylenically unsaturated comonomer include methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, vinyl acetate, dimethylaminoethyl methacrylate, and dimethylaminoethyl acrylate. Although it is possible to use this copolymer in its polymerized form, it is also possible to purify the copolymer by an appropriate method, such as precipitation using methanol, and then mold it into a shape suitable for adsorption/desorption using thermoplasticity. It is also an advantageous method to do so. This copolymer, which is not strongly crosslinked, can be freely molded into tubes, mats, films, rods, fibers, nonwoven fabrics, woven fabrics, hollow fibers, etc., and can be used not only alone but also with other polymers and metal materials. It can also be applied as a composite material with inorganic materials such as rice, glass, and wood. When used as a composite material, it is common for this copolymer to share the functionality and other materials to share the role as a structural material. When this copolymer is composed of a less polar vinyl monomer and a more polar amino group-containing radically polymerizable vinyl monomer, the range of materials that can be selected as other materials is wide due to their affinity. This further increases the usefulness of this copolymer. The uranium adsorption ability of this copolymer is thought to depend on the chelating ability of the comonomer and the ion exchange ability based on the weak basicity of the amino group. This amino group is easily converted into a quaternary ammonium salt, and for example, in an acidic solution of hydrochloric acid, -Nl! “!C.I.
It would be 13+2CI-. The reason why the adsorption performance of this copolymer is phenomenologically strongly controlled by pH, similar to that of an inorganic resin or a chelate resin, is that the main cause of uranium adsorption in this copolymer is the nitrogen atoms of the amino groups. This suggests that. The process of adsorption and separation of uranium from an aqueous solution using this copolymer generally takes the following form, but of course the scope of the patent claims is not restricted thereby. First, the aqueous solution to be treated is adjusted so that the pl1 after treatment is 4.5 to 9.8, more preferably 6.0 to 9.2.
At this time, it is important to frost the uranyl ions with anions such as carbonate ions and to prevent precipitation at the pH within the range of use. For adsorption, the aqueous solution to be treated is continuously passed through the filtration 23, which has a structure in which a fixed bed filled with beads or pellets of this resin to the required height or a filter equipped with a filter cloth made of fiber mat non-woven fabric or woven fabric is stacked as many times as necessary. Let. At this time, by selecting the size and shape of the packing or the mesh structure of the filter cloth, it is possible to create a wide variety of designs, focusing on, for example, pressure drop, effective adsorption capacity, adsorption speed, and the method of replacing the packing. Among these possibilities are
Of course, continuous systems using moving bed or fluidized bed systems are also included. When the amount of adsorption of this copolymer reaches the breakthrough point, immediately perform regeneration or replacement operations. For regeneration, a method using a uranium eluent after cleaning with a mineral acid has been proposed for weakly basic ion exchange resins (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1986-1999).
103715). This copolymer can be sufficiently eluted simply by treatment with mineral acid. this?
The ease of 'a iii' is also an advantage of the present invention. Uranium itself is extremely dilute, and wet elution recovery of uranium may not be very economical when used as a safety measure for environmental conservation, where the simultaneous adsorption of other ions must be considered to some extent. In such cases, this copolymer can be discarded. It is preferable to incinerate this used adsorption resin in order to reduce its volume and recover uranium. Since this copolymer does not contain sulfur, it does not generate sulfur trioxide by itself when incinerated. Therefore, if the treated wastewater does not contain sulfuric acid radicals or other sulfur compounds, corrosion problems, which are the most important accident in incinerators, can be avoided. Even if wastewater contains sulfur compounds, it is relatively easy to replace them, so the above advantages can be taken advantage of by adding some process. This is another excellent aspect of the process using this copolymer. Examples> The present invention will be explained below using Examples and Reference Examples, but the present invention is not limited by these. Example 1 600 g of water is added to a 2 liter separable flask equipped with a reflux condenser, thermometer and stirrer. Dimethylaminopropylacrylamide (DMAPAA 380g 36% salt r:!I
52 g of i (hydrochloric acid corresponding to a molar ratio of [0] to the amino group of the copolymer) and 320 g of styrene were charged with stirring,
After raising the temperature to 60°C, the inside of the reaction system was purged with nitrogen gas. Next, a 5% aqueous solution of 2.2-azobis(2-amidinopropane) hydrochloride was fed into the reaction system at a constant rate for 4 hours to cause a reaction. After 4 hours, the temperature was further raised to 80°C, and the reaction was continued for 2 hours, and the polymerization was terminated when the residual heptanomer decreased to 0.5% or less. The emulsion thus produced was poured into acetone, precipitated, and separated and purified. Let this sample be A. Similarly. Sample B was obtained by polymerizing DMAPAA by replacing 80 g of diethylaminobrobyl acrylamide [DEAPAA1], and 240 g of styrene. 80g of n-butyl acrylate was charged and polymerized.
DMAPAA is dimethylaminoethyl methacrylate [
DMAEM) 80g, DMAPAA was replaced with diethylaminoethyl methacrylate (DEAEMI 80g) and polymerized to form Sample D and Sample E, respectively.The results of their characteristic analysis are as shown in Table 1.Table 1 Sample name ABC Styrene wt% DMAI'AA ' ” wt% DEAPAA” wt% nBA” vt% Total wt% 92.7 7.3 100.0 96.7 3.3 ・100.0 61.5 ■8.5 20.0 l00 .B Sample name D E Styrene wt% DMAEM” wt% DEAEIJ” wt% Total wt% 85.4 85.3 l4,6 14.7 100.0 100.0 Measured using a spectrometer IIcP-AES) SPS7000.The results are shown in Table 2, indicating that adsorption and desorption of uranium can be easily achieved by adjusting pl1.Table 2 ■ Dimethylaminopropylacrylamide 21 Diethylaminobrovir Acrylamide 3i n-butyl acrylate 41 Dimethylaminoethyl meccrylate 5+ Diethylaminoethyl methacrylate Example 2 In order to determine the pl1 characteristics of U adsorption of styrene copolymer, 1 g of powdered A was mixed with nitric acid in nitric acid prepared by pi{ Uranyl solution (contains 4 times the mole of carbonate ions, ) 5
0 cc and stirred with a stirrer at room temperature for 48 hours, after equilibration the pll and uranium concentration were measured. The initial uranium concentration is loOppIm in terms of uranium weight concentration. Experiment number pl1 U adsorption rate % l 2.0 3,4 6.4 7.0 7.6 Almost similar results were obtained with C. Example 3 Copolymer pellets A from Example 1 were immersed in various dilute nitric acids for 12 hours while stirring with a stirrer. A uranyl nitrate solution (uranium = f5[10
wtppm. Contains 4 times the mole of soda carbonate. Before adjustment pfl = 10.51 0.1 to 2.0 g of the present copolymer pellets subjected to the hydrogen ion adsorption treatment were added to 50 ml and stirred with a stirrer for about 16 hours. The final plI was 6.5-8.0. The adsorption results are shown in Table 3. Table 3 Experiment number U final concentration ppm IJ adsorption rate 1 (m
(ol-U/mol one exchange group) No precipitate was formed in any of the experiments. Copolymer B
.. Almost similar results were obtained with C. Example 4 Sample A of Example 1. B. The adsorption capacity of C was investigated in nitric acid aqueous solution. Add 2g of sample to nitric acid solution of various concentrations
0 ml for 16 hours and stirred. The results are shown in Table 4. D. Regarding H, the sample was 0.5g. Other conditions are the same. The results are shown in Table 4. 270. 700. 960. l200.
1:100.
0.26
0.32
ロ.36
0.40
1 N換算交換基当たりU吸看量
第4表
実験番号
+1″最終濃度pl1
lド吸着率
A−1
A−2
A−3
6.6
6.0
4,5
0.041
0.096
0.I2
A−4
8−I
B−2
B−3
C−I
C−2
C−3
C−4
0−I
O−2
E−I
E−2
E−3
E−4
2.7
7.3
4.7
3.0
6.6
5.2
2,9
2.1
5.3
2,6
2.1
!,7
6,0
3.3
2,3
1.9
0.13
0,12
0.l8
0.23
0.04ロ
0.07
0.11
0.12
0.15
0,29
0.27
0.29
0.l6
0.58
0,65
0.81
N換算交換基当たり11゜吸着量
(mol−If”/mol一交換基)
実験番号のアルファベットは試料の種類を表す.実施例
5
スチレン共重合体のU吸看のpH特性を求めるために粉
末状EのIgを硫酸によりp+{調整した硫酸ウラニル
市液50mlに入れ常温でスターラにより48時間撹拌
し平衡後のpHおよびウラン濃度を測った.その結果を
第5表に示す.
第5表
実験番号
pll
U吸着率%
IN−11.SO.
0.IN−H.SO4
l.5
2.2
3。4
5.8
共重合体Eによってもほぼ同様な結果が得られた.
実施例 6
スチレン共重合体Eの扮末をスタ゛−ラで撹拌中の希硫
酸に12時間浸漬した.その浸漬後の希硫酸の示すpH
とほぼ同一pl[となるように水素イオン濃度を調節し
た.硫酸ウラニル溶液(ウラン500ppm調節前pl
1・3.0) 50mlに上記水累イ才ン吸着処理済の
本共重合体Eの扮末0.1〜2.0gを投入し約!6時
間スターラで撹拌した.最終のpl+は2.5〜3,0
であった.吸着結果を第6表に示す.
第6表
464,
0.045
486,
0.035
N換算交換基あたりU吸着量
la+oL−U/mol−交換基)
どの実験においても沈殿は生じなかった.く発明の効果
〉
本発明のビニルモノマーとアミノ基含有ラジカル重合性
ビニルモノマーの共重合体を用いることにより,水溶液
中のウランを容易に吸脱着することができるようになっ
た.
実験番号 U最終濃度ppm U吸着率1》3
14.
430.
457.
0.023
0.028
0.ロ35
0.0351:100. 0.26 0.32 b. 36 0.40 1 U adsorption amount per N conversion exchange group Table 4 Experiment number + 1″ final concentration pl1 L adsorption rate A-1 A-2 A-3 6.6 6.0 4,5 0.041 0 .096 0.I2 A-4 8-I B-2 B-3 C-I C-2 C-3 C-4 0-I O-2 E-I E-2 E-3 E-4 2.7 7.3 4.7 3.0 6.6 5.2 2,9 2.1 5.3 2,6 2.1 !,7 6,0 3.3 2,3 1.9 0.13 0, 12 0.l8 0.23 0.04ro 0.07 0.11 0.12 0.15 0.29 0.27 0.29 0.l6 0.58 0.65 0.81 11 per N conversion exchange group゜Adsorption amount (mol-If''/mol-exchange group) The alphabet in the experiment number represents the type of sample. Example 5 To determine the pH characteristics of styrene copolymer U absorption, powdered Ig was added to 50 ml of uranyl sulfate city liquid adjusted to p+{ with sulfuric acid, stirred with a stirrer at room temperature for 48 hours, and the pH after equilibrium and We measured the uranium concentration. The results are shown in Table 5. Table 5 Experiment number pll U adsorption rate % IN-11. S.O. 0. IN-H. SO4 l. 5 2.2 3.4 5.8 Almost similar results were obtained with copolymer E. Example 6 Styrene copolymer E powder was immersed in dilute sulfuric acid while stirring in a stirrer for 12 hours. pH of dilute sulfuric acid after immersion
The hydrogen ion concentration was adjusted so that it was almost the same as pl. Uranyl sulfate solution (500ppm uranium before adjustment pl
1.3.0) Pour 0.1 to 2.0 g of the powder of this copolymer E that has been subjected to the above-mentioned water absorption treatment into 50 ml, and add about 0.1 to 2.0 g of this copolymer E powder. Stir with a stirrer for 6 hours. Final pl+ is 2.5-3.0
Met. The adsorption results are shown in Table 6. Table 6 464, 0.045 486, 0.035 U adsorption amount per N-equivalent exchange group (la+oL-U/mol-exchange group) No precipitation occurred in any of the experiments. Effects of the Invention By using the copolymer of the vinyl monomer of the present invention and a radically polymerizable vinyl monomer containing an amino group, it has become possible to easily adsorb and desorb uranium in an aqueous solution. Experiment number U final concentration ppm U adsorption rate 1》3
14. 430. 457. 0.023 0.028 0. B35 0.035
Claims (3)
)▲数式、化学式、表等があります▼(A) (式中、R_1は水素またはメチル基、 XはOまたはNH、R_2およびR_3は 炭素数1ないし4のアルキル基、nは 2ないし5の整数を示す) で表される1種または2種以上のアミノ基含有ラジカル
重合性ビニルモノマー2〜80重量%を含有する共重合
体を組成成分とするウラン吸着体。(1) 20 to 98% by weight of vinyl monomer, general formula (A
)▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(A) (In the formula, R_1 is hydrogen or a methyl group, X is O or NH, R_2 and R_3 are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is a 2 to 5 carbon number A uranium adsorbent whose composition is a copolymer containing 2 to 80% by weight of one or more amino group-containing radically polymerizable vinyl monomers represented by (integer).
メチルアミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノ
エチルメタアクリレート、およびジエチルアミノエチル
メタアクリレートから成る群より選ばれる1種または2
種以上である請求項1に記載のウラン吸着体。(2) The amino group-containing radically polymerizable vinyl monomer is one or two selected from the group consisting of dimethylaminopropylacrylamide, dimethylaminoethyl methacrylate, and diethylaminoethyl methacrylate.
The uranium adsorbent according to claim 1, which is a uranium adsorbent of at least 1 species.
エン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル
酸ブチルおよびメタアクリル酸メチルから成る群より選
ばれる1種または2種である請求項1に記載のウラン吸
着体。(3) Uranium adsorption according to claim 1, wherein the vinyl monomer is one or two selected from the group consisting of styrene, vinyl chloride, butadiene, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, and methyl methacrylate. body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11066989A JP2841464B2 (en) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | Uranium adsorbent |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH02290249A true JPH02290249A (en) | 1990-11-30 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007245066A (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd | Uranium extracting agent and method for manufacturing the same and method for extracting uranium from scrap uranium by using the same |
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---|---|---|---|---|
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-
1989
- 1989-04-28 JP JP11066989A patent/JP2841464B2/en not_active Expired - Lifetime
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JP2007245066A (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd | Uranium extracting agent and method for manufacturing the same and method for extracting uranium from scrap uranium by using the same |
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