[go: up one dir, main page]

RU2458418C1 - Method for removing transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agent - Google Patents

Method for removing transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agent Download PDF

Info

Publication number
RU2458418C1
RU2458418C1 RU2012100466/07A RU2012100466A RU2458418C1 RU 2458418 C1 RU2458418 C1 RU 2458418C1 RU 2012100466/07 A RU2012100466/07 A RU 2012100466/07A RU 2012100466 A RU2012100466 A RU 2012100466A RU 2458418 C1 RU2458418 C1 RU 2458418C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solutions
solution
exchange resin
anion exchange
radionuclides
Prior art date
Application number
RU2012100466/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Николаевич Москвин (RU)
Леонид Николаевич Москвин
Виктор Васильевич Кривобоков (RU)
Виктор Васильевич Кривобоков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова"
Priority to RU2012100466/07A priority Critical patent/RU2458418C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2458418C1 publication Critical patent/RU2458418C1/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: method for removing transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agent including circulation of cleaned solution through anionite, converted to shape of complexing agent, with simultaneous recovery of that agent and with its further return to the main volume of cleaned solution at maintaining optimum ranges of pH and temperature values of cleaned solution. Hydroxyethylidenediphosphonic acid is used as complexing agent. Volume distribution coefficients of trace contaminants of ions of transition metals and radionuclides between cleaned solution and anionite in the form of complexing agent and dependences of volume distribution coefficients on equilibrium pH values of cleaned solutions are determined; at that, optimum ranges of pH values of solutions are determined from dependences of volume distribution coefficients of ions of metals and radionuclides on anionite in the form of complexing agent on equilibrium pH values of cleaned solutions and maintained during cleaning in the range corresponding to maximum values of volume distribution coefficients of trace contaminants of ions of transition metals and radionuclides between cleaned solution and anionite, and temperature of solution on anionite is maintained in upper limits corresponding to rated values of anionite as to thermal stability.
EFFECT: invention allows improving sorption efficiency, enlarging the capacity of sorbents in the form of complexing agents as to metals.
3 cl, 10 tbl

Description

Изобретение относится к атомной и тепловой энергетике, а именно к сорбционной очистке растворов, содержащих комплексообразующий агент, от переходных металлов и радиоактивных элементов. Изобретение может быть использовано в практике химической дезактивации и отмывки оборудования и контуров ядерных энергетических установок (ЯЭУ), для очистки жидких радиоактивных отходов.The invention relates to nuclear and thermal energy, in particular to sorption purification of solutions containing a complexing agent from transition metals and radioactive elements. The invention can be used in the practice of chemical decontamination and washing of equipment and circuits of nuclear power plants (NPP), for the purification of liquid radioactive waste.

Эксплуатация ЯЭУ сопровождается накоплением на внутренних поверхностях первых контуров радиоактивных загрязнений (РЗ). Это приводит к росту мощности доз гамма-излучения от оборудования, осложняет проведение планово-предупредительных работ. Формирование радиационной обстановки обуславливается процессами адсорбции, сорбции и соосаждения радионуклидов, образующихся в теплоносителе, на коррозионных отложениях первого контура. В состав радионуклидов входят продукты нейтронной активации элементов конструкционных материалов (КМ) контура и продукты деления (ПД) урана, которые поступают в теплоноситель с поверхностей и из оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) активной зоны (АЗ) реактора. Среди мероприятий, направленных на нормализацию радиационной обстановки, улучшение условий поддержания водно-химических режимов контуров, выделяют дезактивацию, целью которой является удаление РЗ /Технологии обеспечения радиационной безопасности на объектах с ЯЭУ: Монография / Под общ. ред. В.А.Василенко. - СПб.: ООО «НИЦ «Моринтекс», 2010 г., стр.153-154, 122-129/.The operation of nuclear power plants is accompanied by the accumulation on the internal surfaces of the first contours of radioactive contamination (RE). This leads to an increase in the dose rate of gamma radiation from the equipment, complicates the conduct of preventive maintenance. The formation of the radiation environment is caused by the processes of adsorption, sorption and coprecipitation of radionuclides formed in the coolant on the corrosion deposits of the primary circuit. The composition of radionuclides includes products of neutron activation of structural materials (CM) elements of the circuit and fission products (PD) of uranium, which enter the coolant from the surfaces and from the shells of fuel elements (TVEL) of the reactor core. Among the measures aimed at normalizing the radiation situation, improving the conditions for maintaining the water-chemical regimes of the circuits, there are decontamination, the purpose of which is to remove RE / Technologies for ensuring radiation safety at facilities with nuclear power plants: Monograph / Under total. ed. V.A. Vasilenko. - St. Petersburg: LLC "Research Center" Morinteks ", 2010, pp. 153-154, 122-129 /.

Накопление отложений связано с процессами коррозии КМ. Наиболее широко в ядерной энергетике используются аустенитные и перлитные стали. Кроме железа, в состав сталей входят хром (Cr), никель (Ni), кобальт (Со), марганец (Mn), молибден (Мо), титан (Ti), ниобий (Nb) и др. Содержание металлов в сталях различно. Продукты коррозии (ПК) представляют собой смешанные оксиды переходных металлов (ПМ), которые примерно на 98% откладываются на поверхностях контура и ТВЭЛ-ов АЗ. В основном в состав оксидов входят магнетит (Fe3O4), магемит (γ-Fe2O3), гематит (α-Fe2O3). Оксиды могут отвечать шпинельным структурам, например: FeO·Cr2O3; NiO·Cr2O3; FeO·α-Fe2O3; CoO·Fe2O3 и др. Количественно состав оксидов определяется железом и никелем /Н.И.Ампелогова, Ю.М.Симановский, А.А.Трапезников. Дезактивация в ядерной энергетике. - М.: Энергоиздат, 1982 г., стр.38, 76-78/.The accumulation of deposits is associated with the processes of corrosion KM. The most widely used in nuclear energy are austenitic and pearlitic steels. In addition to iron, chromium (Cr), nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), molybdenum (Mo), titanium (Ti), niobium (Nb), and others contain metals. The content of metals in steels is different. Corrosion products (PCs) are mixed transition metal oxides (PM), which are deposited by approximately 98% on the surfaces of the circuit and AZ fuel elements. The oxides mainly include magnetite (Fe 3 O 4 ), magemite (γ-Fe 2 O 3 ), hematite (α-Fe 2 O 3 ). Oxides can correspond to spinel structures, for example: FeO · Cr 2 O 3 ; NiO · Cr 2 O 3 ; FeO · α-Fe 2 O 3 ; CoO · Fe 2 O 3 and others. Quantitatively, the composition of oxides is determined by iron and nickel / N.I. Ampelogova, Yu.M. Simanovsky, A.A. Trepeznikov. Decontamination in nuclear power. - M.: Energoizdat, 1982, p. 38, 76-78 /.

Образующиеся радионуклиды включаются в структуру оксидов в виде катионов: 60Со2+, 58Со2+, 59Fe2+, 59Fe3+, 51Cr3+, 54Mn2+, 65Zn2+ и др. Основной вклад в дозы облучения вносят долгоживущие нуклиды: 60Co, 58Со, 54Mn, 65Zn /Пик М., Сегал М. Химическая дезактивация водо-водяных реакторов в Великобритании. - Атомная техника за рубежом. 1984 г., №12, стр.26-27/.The resulting radionuclides are included in the structure of oxides in the form of cations: 60 Co 2+ , 58 Co 2+ , 59 Fe 2+ , 59 Fe 3+ , 51 Cr 3+ , 54 Mn 2+ , 65 Zn 2+ , etc. The main contribution to radiation doses are introduced by long-lived nuclides: 60 Co, 58 Co, 54 Mn, 65 Zn / Peak M., Segal M. Chemical decontamination of pressurized water reactors in the UK. - Nuclear technology abroad. 1984, No. 12, pp. 26-27 /.

Наибольшие эффекты по снижению уровней мощности доз ионизирующих излучений от оборудования ЯЭУ достигаются при использовании процессов химической дезактивации, когда РЗ удаляют с поверхностей путем растворения отложений ПК, для чего используют растворы минеральных, органических, комплексообразующих кислот (комплексонов) и их солей. Эффективность химического воздействия на оксиды повышают введением в кислотные растворы восстановительных или окислительных агентов. Среди характеристик растворов выделяют железоемкость или максимальную концентрацию железа, удерживаемого в растворах, так как железо определяет состав ПК, а также стабильность или устойчивость соединений катионов металлов (Me) с анионами или лигандами (L) кислот. Устойчивость соединений MeL в растворах характеризуют величинами констант нестойкости (pK), определяемыми как отрицательные десятичные логарифмы отношения произведения концентраций ионов металлов [Me] и лигандов [L] к концентрации образующихся в растворах соединений [MeL].The greatest effects on reducing the dose rate levels of ionizing radiation from nuclear power equipment are achieved using chemical decontamination processes, when REs are removed from surfaces by dissolving PC deposits, for which solutions of mineral, organic, complexing acids (complexones) and their salts are used. The effectiveness of chemical action on oxides is increased by introducing reducing or oxidizing agents into acidic solutions. Among the characteristics of solutions, iron intensity or the maximum concentration of iron retained in solutions are distinguished, since iron determines the composition of PC, as well as the stability or stability of the compounds of metal cations (Me) with anions or ligands (L) of acids. The stability of MeL compounds in solutions is characterized by instability constants (pK), defined as negative decimal logarithms of the ratio of the product of concentrations of metal ions [Me] and ligands [L] to the concentration of compounds [MeL] formed in solutions.

Figure 00000001
Figure 00000001

Чем больше величина pK, тем стабильнее в растворе соединение MeL.The larger the pK value, the more stable the MeL compound in solution.

Многолетними исследованиями, направленными на поиск растворов реагентов, обладающих большей железоемкостью и устойчивостью соединений MeL, показаны преимущества использования растворов комплексонов. Анионы комплексообразующих агентов образуют более устойчивые соединения с катионами ПМ по сравнению с анионами минеральных (азотная, фосфорная) и органических (уксусная, щавелевая, лимонная) кислот. Разница в устойчивости достигает 10-15 порядков /Н.И.Ампелогова, Ю.М.Симановский, А.А.Трапезников. Дезактивация в ядерной энергетике. - М.: Энергоиздат, 1982 г., стр.123-130, табл.9.5 стр.126/.Long-term studies aimed at finding solutions of reagents with greater iron intensity and stability of MeL compounds have shown the advantages of using complexon solutions. Anions of complexing agents form more stable compounds with PM cations in comparison with anions of mineral (nitric, phosphoric) and organic (acetic, oxalic, citric) acids. The difference in stability reaches 10-15 orders of magnitude / N.I. Ampelogova, Yu.M. Simanovsky, A.A. Trapeznikov. Decontamination in nuclear power. - M.: Energoizdat, 1982, p. 123-130, Table 9.5 p. 126 /.

Наибольшее применение при растворении оксидов ПК нашли моноаминные и полиаминные комплексоны алифатического ряда с карбоксильными группами, в первую очередь, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) и растворы на ее основе. Устойчивость соединений катионов металлов с комплексонами (комплексонатов металлов), формы комплексонатов зависят от величин рН растворов, наличия в растворах других реагентов и т.д. /Н.М.Дятлова, В.Я.Темкина, К.И.Попов. Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: «Химия», 1988 г., стр.99-105, 456-458/.Monoamine and polyamine complexones of an aliphatic series with carboxyl groups, primarily ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and solutions based on it, have found the greatest application in the dissolution of PC oxides. The stability of the compounds of metal cations with complexones (metal complexonates), the forms of complexonates depend on the pH of the solutions, the presence of other reagents in the solutions, etc. / N.M. Dyatlova, V.Ya. Temkina, K.I. Popov. Complexones and complexonates of metals. M .: "Chemistry", 1988, pp. 99-105, 456-458 /.

Независимо от состава растворов технологии химической дезактивации включают: ввод растворов реагентов в первый контур; обеспечение их циркуляции, химических, теплофизических параметров процессов растворения ПК и РЗ; вывод отработанных растворов; доведение качества воды в контуре до нормируемых показателей чистоты. «Подводным» камнем дезактиваций является их завершающий этап. Решение, повсеместно используемое в технологиях, заключается в дренаже отработанных растворов. При этом их циркуляцию прекращают. Дренажи занимают значительное время, за которое взвеси ПК с радионуклидами осаждаются в отдельных участках, особенно тупиковых. Последующие заполнения контуров ЯЭУ водой высокой чистоты (ВВЧ) для разбавления остатков растворов, возобновление циркуляции для их перемешивания, повторение дренажей с целью доведения качества воды до норм чистоты, не могут обеспечить эффективное удаление осевших взвесей /В.М.Седов, А.Ф.Нечаев, В.А.Доильницын, П.Г.Крутиков. Химическая технология теплоносителей ядерных энергетических установок. - М.: Энергоатомиздат, 1985 г., стр.264-266/. Это приводит к ухудшению результатов по снижению уровней РЗ. Массоперенос взвесей ПК по контуру при выводе ЯЭУ на мощность после дезактивации может приводить к снижению расхода теплоносителя в реакторе и, как следствие, к температурным аномалиям в АЗ /Н.И.Ампелогова, Ю.М.Симановский, А.А.Трапезников. Дезактивация в ядерной энергетике. - М.: Энергоиздат, 1982 г., стр.198-199/.Regardless of the composition of the solutions, chemical decontamination technologies include: introducing reagent solutions into the primary circuit; ensuring their circulation, chemical, thermophysical parameters of the processes of dissolution of PC and RE; withdrawal of spent solutions; bringing the quality of the water in the circuit to standardized cleanliness indicators. The "underwater" stone of decontamination is their final stage. The solution commonly used in technology is the drainage of waste solutions. At the same time, their circulation is stopped. Drainages take a considerable time, during which suspensions of PCs with radionuclides are deposited in separate areas, especially dead ends. Subsequent filling of the NPP circuits with high purity water (VHF) to dilute the residual solutions, resuming circulation to mix them, repeating the drains to bring the water quality to purity standards, cannot ensure the effective removal of settled sediment / V.M.Sedov, A.F. Nechaev, V.A. Doilnitsyn, P.G. Krutikov. Chemical technology of coolants of nuclear power plants. - M .: Energoatomizdat, 1985, p. 264-266 /. This leads to a deterioration in the results of lower levels of RE. Mass transfer of PC suspensions along the circuit when the nuclear power plant is brought to power after deactivation can lead to a decrease in the coolant flow rate in the reactor and, as a result, to temperature anomalies in the AZ / N.I. Ampelogova, Yu.M. Simanovsky, A.A. Trapeznikov. Decontamination in nuclear power. - M.: Energoizdat, 1982, p .98-199 /.

Недостатком технологий, в которых растворы дренируют, также является образование больших объемов высокоактивных жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Они подлежат сбору, далее переработке с целью очистки от РЗ, локализации радионуклидов в формах, пригодных для хранения в виде твердых радиоактивных отходов (ТРО). Так как все этапы переработки требуют значительных затрат, уменьшение объемов ЖРО признано одним из приоритетных направлений совершенствования технологий дезактивации ЯЭУ /Decontamination of Nuclear Facilities to Permit Operation, Inspection, Maintenance, Modification or Plant Decommissioning. International Atomic Energy Agency, Vienna, 1985. Technical Reports Series, No. 249, page 41-43/.A disadvantage of technologies in which solutions are drained is the formation of large volumes of highly active liquid radioactive waste (LRW). They are subject to collection, further processing in order to clean from the RE, localization of radionuclides in forms suitable for storage in the form of solid radioactive waste (SRW). Since all stages of processing require significant costs, reducing the volume of LRW is recognized as one of the priority areas for improving nuclear decontamination technologies / Decontamination of Nuclear Facilities to Permit Operation, Inspection, Maintenance, Modification or Plant Decommissioning. International Atomic Energy Agency, Vienna, 1985. Technical Reports Series, No. 249, page 41-43 /.

Неоднократно отмечалось, что снижение объемов ЖРО при дезактивациях ЯЭУ возможно при очистке растворов от реагентов, металлов и радионуклидов на ионообменных фильтрах. Реализация такого подхода требует учета, как свойств реагентов, так и особенностей растворения ПК. Если подобрать и обосновать формы ионитов, позволяющие эффективно удалять ПМ и радионуклиды в процессе растворения ПК, то объемы сбросов ЖРО и их объемная активность могут быть значительно снижены /J.A.AYRES. DECONTAMINATION OF NUCLEAR REACTORS and EQUIPMENT. THE RONALD PRESS COMPANY. NEW YORK, 1970, page 568-571/.It was repeatedly noted that a decrease in LRW volumes during nuclear power plant deactivation is possible when solutions are cleared of reagents, metals and radionuclides on ion-exchange filters. The implementation of this approach requires consideration of both the properties of the reagents and the characteristics of the dissolution of the PC. If you select and justify the forms of ion exchangers that can effectively remove PM and radionuclides during the dissolution of PCs, the volumes of LRW discharges and their volumetric activity can be significantly reduced /J.A.AYRES. DECONTAMINATION OF NUCLEAR REACTORS and EQUIPMENT. THE RONALD PRESS COMPANY. NEW YORK, 1970, page 568-571 /.

Подбор загрузки фильтров для решения таких задач зависит от технологий дезактивации ЯЭУ, регламентирующих требования, которые обосновывают в лабораторных, а затем уточняют в промышленных условиях. В первую очередь, к ним относятся составы (рецептуры) растворов, которые должны эффективно растворять ПК при допустимых коррозионных потерях КМ. Важны концентрации реагентов, величины рН растворов, их допускаемые диапазоны. Они же влияют на сорбционные процессы. В отечественной практике для очистки водных теплоносителей используют ионообменные смолы ядерного класса: сильнокислотный катионит КУ-2-8 чС; сильноосновный анионит АВ-17-8 чС. Аналогами данных гелевых ионитов являются катионит «АМБЕРЛАЙТ-IRN77», анионит «АМБЕРЛАЙТ-IRN78» /В.М.Седов, А.Ф.Нечаев, В.А.Доильницын, П.Г.Крутиков. Химическая технология теплоносителей ядерных энергетических установок. - М.: Энергоатомиздат, 1985 г., стр.132-133/.The selection of filter loading for solving such problems depends on the nuclear power plant decontamination technologies that regulate the requirements, which are justified in the laboratory, and then specified in an industrial environment. First of all, these include the compositions (formulations) of solutions that should effectively dissolve PCs with allowable corrosion losses of CM. Reagent concentrations, pH values of solutions, their allowable ranges are important. They affect sorption processes. In domestic practice, nuclear-grade ion-exchange resins are used to clean water coolants: strongly acidic cation exchanger KU-2-8 hS; strongly basic anion exchange resin AB-17-8 hS. Analogs of these gel ion exchangers are AMBERLIGHT-IRN77 cation exchanger, AMBERLITE-IRN78 anionite / V. M. Sedov, A. F. Nechaev, V. A. Doilnitsyn, P. G. Krutikov. Chemical technology of coolants of nuclear power plants. - M .: Energoatomizdat, 1985, pp. 132-133 /.

Учитывая большое разнообразие химических рецептур, форм соединений MeL в растворах, однозначных решений по выбору загрузок фильтров, ионитов и их форм, применимых для всех технологий, на сегодняшний день нет. Даже для одних и тех же растворов рекомендуемые загрузки часто значительно различаются. Известны примеры использования и исследования процессов сорбционного удаления ПМ из растворов и теплоносителей.Given the wide variety of chemical formulations, the forms of MeL compounds in solutions, today there are no unambiguous solutions for choosing filter loads, ion exchangers and their forms, applicable for all technologies. Even for the same solutions, recommended downloads often vary significantly. Examples of the use and study of the processes of sorption removal of PM from solutions and coolants are known.

Так, для снижения объемов ЖРО, очистки теплоносителей до норм сорбционные методы используют в конце дезактивации ЯЭУ. Выведение ПМ и шлама проводят на механических и ионообменных фильтрах, либо только ионообменных, после дренажей и снижения солесодержания растворов в контуре до 1 г/л и менее /В.М.Седов, А.Ф.Нечаев, В.А.Доильницын, П.Г.Крутиков. Химическая технология теплоносителей ядерных энергетических установок. - М.: Энергоатомиздат, 1985 г., стр.267/. Это позволяет снизить объем ЖРО, но не является кардинальным решением проблем, связанных с проведением дренажей.So, in order to reduce LRW volumes and clean coolants to norms, sorption methods are used at the end of nuclear power plant deactivation. The removal of PM and sludge is carried out on mechanical and ion-exchange filters, or only ion-exchange, after drains and a decrease in the salt content of solutions in the circuit to 1 g / l or less / V.M.Sedov, A.F. Nechaev, V.A. Doilnitsyn, P .G. Krutikov. Chemical technology of coolants of nuclear power plants. - M .: Energoatomizdat, 1985, p. 267 /. This allows you to reduce the volume of LRW, but is not a fundamental solution to the problems associated with the conduct of drainage.

При дезактивации корзин транспортировки сборок ТВЭЛ растворами минеральных кислот HNO3+HF с концентрациями 0,5-1,0 и 0,05% вес. для удаления металлов (Fe, Cr) и радионуклидов из растворов используют сильнокислотный катионит в Н+-форме. Очистку растворов совмещают с растворением РЗ /AAMIR HUSAIN. A process for decontaminating stainless steels to release limits. - Nuclear technology, vol.85, apr. 1989, page 66-73/.When deactivating baskets for transporting fuel assemblies, solutions of mineral acids HNO 3 + HF with concentrations of 0.5-1.0 and 0.05% by weight. To remove metals (Fe, Cr) and radionuclides from solutions, strongly acid cation exchange resin in the H + form is used. The purification of the solutions is combined with the dissolution of RE / AAMIR HUSAIN. A process for decontaminating stainless steels to release limits. - Nuclear technology, vol. 85, apr. 1989, page 66-73 /.

Из растворов органической щавелевой кислоты (H2C2O4), широко применяемой при дезактивации контуров ЯЭУ, 60Со, никель и одно-, двухвалентные катионы других радионуклидов эффективно сорбируются катионитом КУ-2 в H+-форме. В то же время трехвалентные катионы железа и хрома в основном сорбируются на анионите АВ-17 /Н.И.Ампелогова, Ю.М.Симановский, А.А.Трапезников. Дезактивация в ядерной энергетике. - М.: Энергоиздат, 1982 г., стр.198-200, 206/.From solutions of organic oxalic acid (H 2 C 2 O 4 ), which is widely used in the decontamination of nuclear power plants, 60 Co, nickel and mono-, divalent cations of other radionuclides are effectively sorbed by KU-2 cation exchanger in the H + form. At the same time, trivalent iron and chromium cations are mainly sorbed on anionite AB-17 / N.I. Ampelogova, Yu.M. Simanovsky, A.A. Trapeznikov. Decontamination in nuclear power. - M.: Energoizdat, 1982, pp .98-200, 206 /.

Для очистки растворов, содержащих комплексообразующий агент, полученных при дезактивации реакторной петли в ИАЭ им. И.В.Курчатова, использовали раздельные слои сульфоугля и иониты: КУ-2 в H+-форме, АВ-17 в ОН--форме. Дезактивацию проводили раствором ЭДТА и лимонной кислоты с концентрациями агентов 2 и 1 г/л при начальной величине рН раствора 3,0. Показано, что сорбция железа из растворов происходит в основном на катионите и в меньшей мере на анионите /Т.Х.Маргулова. Применение комплексонов в теплоэнергетике. - М.: Энергоатомиздат, 1986 г., стр.241/.For cleaning solutions containing a complexing agent obtained by deactivating the reactor loop in IAE I.V. Kurchatova, used separate layers of sulfonated coal and ion exchangers: KU-2 in the H + form, AB-17 in the OH - form. Decontamination was carried out with a solution of EDTA and citric acid with agent concentrations of 2 and 1 g / l at an initial pH of 3.0. It was shown that sorption of iron from solutions occurs mainly on cation exchange resin and, to a lesser extent, on anion exchange resin / T.Kh. Margulova. The use of complexones in the power system. - M .: Energoatomizdat, 1986, p. 241 /.

Известны результаты исследований сорбции железа из конденсата в присутствии Трилона Б (двухзамещенной натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты) на анионите АВ-17-8 чС. Емкость анионита по комплексонату железа была оценена величиной 4,8 г/л, а по ЭДТА - от 100 до 120 г/л /Т.Х.Маргулова. Применение комплексонов в теплоэнергетике. - М.: Энергоатомиздат, 1986 г., стр.229-230/.Known are the results of studies of the sorption of iron from condensate in the presence of Trilon B (a disubstituted sodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid) on anion exchange resin AB-17-8 hC. The capacity of anion exchange resin for iron complexonate was estimated at 4.8 g / l, and for EDTA from 100 to 120 g / l / T.Kh. Margulova. The use of complexones in the power system. - M.: Energoatomizdat, 1986, pp. 229-230 /.

Широкое применение получил «CAN-DECON» процесс дезактивации контуров, разработанный для ЯЭУ с тяжеловодным теплоносителем, включающий сорбционную очистку растворов, содержащих этилендиаминтетрауксусную, лимонную и щавелевую кислоты. Суммарная концентрация кислот отвечает 1-2 г/л. При дезактивации растворы очищают на ионитах для регенерации реагентов. Загрузка фильтров включает катионит (90%) и анионит (10%) /Alexander P.Murray. Modeling nuclear decontamination processes. - Nuclear Technology, vol.77, may 1987, page 197/.The CAN-DECON loop decontamination process developed for nuclear power plants with a heavy water coolant, including sorption purification of solutions containing ethylenediaminetetraacetic, citric, and oxalic acids, was widely used. The total concentration of acids corresponds to 1-2 g / l. Upon decontamination, the solutions are purified on ion exchangers for the regeneration of reagents. Filter loading includes cation exchange resin (90%) and anion exchange resin (10%) / Alexander P. Murray. Modeling nuclear decontamination processes. - Nuclear Technology, vol. 77, may 1987, page 197 /.

На практике было выявлено, что ЭДТА, образующая с ПМ, в том числе Fe3+, прочные комплексы, неохотно отдает их катиониту, что приводит к росту концентрации железа в растворе. При этом величина рН раствора возрастает, что ухудшает условия связывания Fe3+ в комплекс с ЭДТА, так как для этого процесса оптимальна кислая среда /Н.М.Дятлова, В.Я.Темкина, К.И.Попов. Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: «Химия», 1988 г., стр.457-458/. Это вызывает необходимость дозирования в контур дополнительного количества ЭДТА, что не исключает осаждения комплексона, плохо растворимого в воде, в тупиковых участках и осложняет заключительную очистку теплоносителя.In practice, it was found that EDTA, which forms strong complexes with PM, including Fe 3+ , is reluctant to give them to cation exchange resin, which leads to an increase in the concentration of iron in solution. The pH of the solution increases, which worsens the conditions for the binding of Fe 3+ to the complex with EDTA, since the acidic environment is optimal for this process / N.M. Dyatlova, V.Ya. Temkina, K.I. Popov. Complexones and complexonates of metals. M .: "Chemistry", 1988, pp. 457-458 /. This necessitates dosing an additional amount of EDTA into the circuit, which does not exclude the precipitation of complexon, poorly soluble in water, in dead ends and complicates the final cleaning of the coolant.

На устранение данных проблем направлен способ удаления ПМ из растворов, содержащих комплексообразующий агент, имеющий константу равновесия с ионами Fe3+ выше 1022 (или константу нестойкости более 22), заключающийся в том, что используют анионообменную смолу с этим комплексообразующим агентом или его солью и производят циркуляцию очищаемого раствора через такую анионообменную смолу /ЕР №0135276. Способ удаления переходных металлов из растворов, содержащих комплексообразующий агент. Westinghouse Electric Corporation, 1983 г., пункт 1 формулы/. Данный способ является наиболее близким к заявляемому и принят за прототип.A method for removing PM from solutions containing a complexing agent having an equilibrium constant with Fe 3+ ions above 10 22 (or an instability constant greater than 22), which consists in using an anion exchange resin with this complexing agent or its salt, and circulate the purified solution through such an anion exchange resin / EP No. 0135276. A method for removing transition metals from solutions containing a complexing agent. Westinghouse Electric Corporation, 1983, paragraph 1 of the formula /. This method is the closest to the claimed and adopted as a prototype.

В способе используют анионит, переведенный в форму комплексообразующего агента, которым является этилендиаминтетрауксусная кислота или соль щелочного металла кислоты (пункт 2 формулы). Требований к типу ионообменной смолы не предъявляется. В описании способа указывается, что для использования способа пригодна любая анионообменная смола. Анионит переводится в форму комплексообразующего агента путем пропускания через него раствора соли ЭДТА до тех пор, пока рН вытекающего раствора не будет меньше 6,0 (пункт 3 формулы). Переходным металлом, удаляемым на таком анионите, является ион трехвалентного железа (пункт 4 формулы). Температура раствора поддерживается в диапазоне от 40 до 100°С (пункт 5 формулы). Нижний предел температуры обоснован плохой растворимостью ЭДТА. Его нарушение может привести к выпадению комплексона из раствора на поверхностях контура, что нежелательно. Раствор ЭДТА также содержит лимонную и щавелевую кислоту (пункт 6 формулы). Величина рН очищаемых растворов, как указано в описании способа, не имеет существенного значения. Отмечено, что обычно она соответствует диапазону от 2 до 2,5 для большинства дезактивирующих растворов, что обусловлено кислотностью реагентов.The method uses anion exchange resin converted to a complexing agent, which is ethylenediaminetetraacetic acid or an alkali metal salt of an acid (claim 2). Requirements for the type of ion exchange resin are not presented. The description of the method indicates that any anion exchange resin is suitable for using the method. Anion exchange resin is converted into a complexing agent by passing EDTA salt solution through it until the pH of the resulting solution is less than 6.0 (paragraph 3 of the formula). The transition metal removed on such an anion exchange resin is ferric ion (paragraph 4 of the formula). The temperature of the solution is maintained in the range from 40 to 100 ° C (paragraph 5 of the formula). The lower temperature limit is justified by the poor solubility of EDTA. Its violation can lead to the loss of complexon from the solution on the surfaces of the circuit, which is undesirable. The EDTA solution also contains citric and oxalic acid (paragraph 6 of the formula). The pH of the cleaned solutions, as indicated in the description of the method, is not significant. It is noted that usually it corresponds to a range from 2 to 2.5 for most decontamination solutions, due to the acidity of the reagents.

Недостатки способа-прототипа заключаются в следующем.The disadvantages of the prototype method are as follows.

1. Анионообменная смола, переведенная в форму этилендиаминтетрауксусной кислоты (пункты 2 и 3 формулы), позволяет удалять из растворов только ионы Fe3+ (пункт 1 и 4 формулы), но не позволяет выводить ионы Fe2+ из восстановительных растворов.1. Anion-exchange resin, converted into the form of ethylenediaminetetraacetic acid (paragraphs 2 and 3 of the formula), allows you to remove only Fe 3+ ions from solutions (claims 1 and 4 of the formula), but does not allow you to remove Fe 2+ ions from the reducing solutions.

Ранее было обнаружено, что сорбция ионов Fe2+ на анионитах в ЭДТА-форме невозможна, так как сопровождается выделениями газов и разрывом столба сорбента. Это связывают с увеличением восстановительной способности ионов Fe2+ в фазе такой формы анионита, что приводит к разложению воды /В.М.Седов, А.Ф.Нечаев, В.А.Доильницын, П.Г.Крутиков. Химическая технология теплоносителей ядерных энергетических установок. - М.: Энергоатомиздат, 1985 г., стр.258/.It was previously found that the sorption of Fe 2+ ions on anion exchangers in the EDTA form is impossible, since it is accompanied by gas evolution and rupture of the sorbent column. This is associated with an increase in the reducing ability of Fe 2+ ions in the phase of this form of anion exchange resin, which leads to the decomposition of water / V.M.Sedov, A.F. Nechaev, V.A. Doilnitsyn, P.G. Krutikov. Chemical technology of coolants of nuclear power plants. - M .: Energoatomizdat, 1985, p. 258 /.

В то же время использование восстановительных потенциалов ионов металлов в низкой степени окисления положено в основу целого ряда современных «низкоконцентрационных» процессов дезактивации контуров ЯЭУ. Их принятая по классификации МАГАТЭ аббревиатура - «LOMI» (low oxidation metal ion). Технологии разработаны в Великобритании и широко используются с 80-х годов прошлого столетия. Основными реагентами растворов являются комплексообразующий агент и ион металла в низкой степени окисления, используемый как восстановитель, повышающий эффективность растворения ПК. Используют двухвалентные ионы ванадия, хрома, железа /Пик М., Сегал М. Химическая дезактивация водо-водяных реакторов в Великобритании. - Атомная техника за рубежом. 1984 г., №12, стр.30-31/. Соответственно, эффективное сорбционное выведение ионов металлов в низкой степени окисления, в том числе Fe2+, из растворов комплексообразующих агентов, является одной из актуальных задач, связанных с совершенствованием технологий дезактивации, не решаемых прототипом.At the same time, the use of reduction potentials of metal ions in a low oxidation state underlies a number of modern “low-concentration” processes for the decontamination of nuclear power circuits. Their abbreviation adopted by the IAEA classification is “LOMI” (low oxidation metal ion). Technologies developed in the UK and have been widely used since the 80s of the last century. The main reagents of the solutions are a complexing agent and a metal ion in a low oxidation state, which is used as a reducing agent that increases the dissolution efficiency of PC. Use divalent ions of vanadium, chromium, iron / Peak M., Segal M. Chemical decontamination of water-cooled reactors in the UK. - Nuclear technology abroad. 1984, No. 12, pp. 30-31 /. Accordingly, the effective sorption removal of metal ions in a low oxidation state, including Fe 2+ , from solutions of complexing agents is one of the urgent problems associated with the improvement of decontamination technologies that cannot be solved by the prototype.

2. Вторым недостатком прототипа является ограничение, связанное с величинами pK комплексов с ПМ. Способ применим для удаления ионов металлов, константа нестойкости которых с комплексообразующим агентом выше 22 (пункт 1 формулы).2. The second disadvantage of the prototype is the limitation associated with the pK values of complexes with PM. The method is applicable for the removal of metal ions, the instability constant of which with a complexing agent is higher than 22 (paragraph 1 of the formula).

Из данных по константам нестойкости /Н.И.Ампелогова, Ю.М.Симановский, А.А.Трапезников. Дезактивация в ядерной энергетике. - М.: Энергоиздат, 1982 г., стр.123-130, табл.9.5 стр.126/ следует, что анионит в ЭДТА-форме не будет эффективно сорбировать ионы Со2+, Ni2+, величины pK которых с ЭДТА определены значениями 16,31 и 18,62, что ниже 22. При этом установлено, что радионуклиды 60Со, 58Со в значительной степени определяют активность отложений ПК и, следовательно, растворов при дезактивации, а никель является одним из элементов, определяющем состав рыхлых ПК в контурах /Пик М., Сегал М. Химическая дезактивация водо-водяных реакторов в Великобритании. - Атомная техника за рубежом. 1984 г., №12, стр.26-27/.From data on instability constants / N.I. Ampelogova, Yu.M. Simanovsky, A.A. Trapeznikov. Decontamination in nuclear power. - M .: Energoizdat, 1982, pp. 123-130, Table 9.5, p. 126 / it follows that anion exchange resin in the EDTA form will not effectively sorb Co 2+ , Ni 2+ ions , the pK values of which with EDTA are determined values of 16.31 and 18.62, which is lower than 22. Moreover, it was found that radionuclides 60 Co, 58 Co largely determine the activity of deposits of PC and, therefore, solutions during decontamination, and nickel is one of the elements that determines the composition of loose PC in the circuits / Peak M., Segal M. Chemical decontamination of pressurized water reactors in the UK. - Nuclear technology abroad. 1984, No. 12, pp. 26-27 /.

Само определение констант нестойкости комплексов металлов является отдельной и сложной задачей. Величины pK зависят от многих факторов, в том числе состава растворов, величин рН. На устойчивость комплексов влияет присутствие в растворах лигандов-«гостей», сопутствующих основному лиганду-«хозяину» (в прототипе - ЭДТА). В качестве «гостей» используют лимонную, винную и другие кислоты. В результате, величины констант нестойкости комплексонатов металлов, полученные разными исследователями, значительно отличаются друг от друга. Так, известные значения pK для этилендиаминтетраацетата Cr3+, а именно 23,0 и 12,8, отличаются на 10 порядков (1010) /Н.М.Дятлова, В.Я.Темкипа, К.И.Попов. Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: «Химия», 1988 г., стр.100-101, 104/.The very determination of the instability constants of metal complexes is a separate and complex task. The pK values depend on many factors, including the composition of solutions and pH values. The stability of the complexes is affected by the presence in solutions of guest ligands accompanying the main host ligand (in the prototype EDTA). As "guests" use citric, tartaric and other acids. As a result, the values of the instability constants of metal complexonates obtained by different researchers differ significantly from each other. Thus, the known pK values for ethylene diamine tetraacetate Cr 3+ , namely 23.0 and 12.8, differ by 10 orders of magnitude (10 10 ) / N.M. Dyatlova, V.Ya. Temkipa, K.I. Popov. Complexones and complexonates of metals. M .: "Chemistry", 1988, pp. 100-101, 104 /.

3. К недостаткам прототипа относится низкая технологичность подготовки анионита для сорбции ПМ. Для перевода смолы в форму ЭДТА рекомендовано пропускание через нее двухзамещенной натриевой соли ЭДТА - Трилона Б (пункт 3 формулы). Это вызвано низкой растворимостью ЭДТА в воде. При 20°С она равна 283 мг/л, а при температурах от 60 до 70°С составляет от 1,2 до 2,0 г/л /Н.М.Дятлова, В.Я.Темкина, К.И.Попов. Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: «Химия», 1988 г., стр.122-123/. Емкость, например, анионита АВ-17 - 8 чС по ЭДТА составляет от 100 до 120 г/л /Т.Х.Маргулова. Применение комплексонов в теплоэнергетике. - М.: Энергоатомиздат, 1986 г., стр.229-230/. Учитывая емкость ионита и растворимость ЭДТА, для приготовления 1 л смолы при 20°С через нее необходимо пропустить не менее 430 л раствора комплексона. Использование двухзамещенной натриевой соли ЭДТА (Трилона Б), растворимость которой выше и составляет 108 г/л при 20°С, незначительно улучшает процесс подготовки, что следует из примера 1 прототипа. В то же время для очистки растворов при дезактивациях ЯЭУ на 1 м3 объема контура необходимо 30-40 литров ионитов /Пик М., Сегал М. Химическая дезактивация водо-водяных реакторов в Великобритании. - Атомная техника за рубежом. 1984 г., №12, стр.33/. Объемы контуров промышленных ЯЭУ составляют от сотен до тысяч кубометров. Учитывая низкую технологичность подготовки анионита в ЭДТА-форме, приготовление необходимых количеств анионита требует наличия специальных технологических систем и значительного времени.3. The disadvantages of the prototype is the low adaptability of the preparation of anion exchange resin for sorption of PM. To transfer the resin to the EDTA form, it is recommended that a two-substituted EDTA sodium salt, Trilon B, be passed through it (paragraph 3 of the formula). This is due to the low solubility of EDTA in water. At 20 ° C it is 283 mg / l, and at temperatures from 60 to 70 ° C it is from 1.2 to 2.0 g / l / N.M. Dyatlova, V.Ya. Temkina, K.I. Popov . Complexones and complexonates of metals. M .: "Chemistry", 1988, pp. 122-123 /. The capacity, for example, of anion exchange resin AB-17 - 8 hC according to EDTA is from 100 to 120 g / l / T.Kh. Margulova. The use of complexones in the power system. - M.: Energoatomizdat, 1986, pp. 229-230 /. Considering the capacity of the ion exchanger and the solubility of EDTA, at least 430 liters of complexon solution must be passed through it to prepare 1 liter of resin at 20 ° C. The use of the disubstituted sodium salt of EDTA (Trilon B), the solubility of which is higher and is 108 g / l at 20 ° C, slightly improves the preparation process, which follows from example 1 of the prototype. At the same time, 30-40 liters of ion exchangers are required for cleaning solutions during nuclear power plant decontamination per 1 m 3 of the circuit volume / Peak M., Segal M. Chemical decontamination of pressurized water reactors in the UK. - Nuclear technology abroad. 1984, No. 12, p. 33 /. The volumes of industrial NPP circuits range from hundreds to thousands of cubic meters. Given the low manufacturability of the preparation of anion exchange resin in the EDTA form, the preparation of the required amounts of anion exchange resin requires special technological systems and considerable time.

4. Еще одним недостатком прототипа является нестабильность регенерации комплексообразующего агента в очищаемом растворе в процессе удаления ионов ПМ.4. Another disadvantage of the prototype is the instability of the regeneration of the complexing agent in the cleaned solution during the removal of PM ions.

При пропускании через анионит в ЭДТА-форме раствора, содержащего ионы Fe3+, щавелевую, лимонную и этилендиаминтетрауксусную кислоты, концентрации кислот, их соотношения в растворе после фильтра постоянно меняются. На анионите сорбируется щавелевая кислота и частично лимонная, а ЭДТА смывается (пример 3 прототипа). Таким образом, в растворе после фильтра, предназначенном для следующих актов растворения ПК и РЗ, соотношение концентраций лигандов «гостей» и «хозяина» меняется и нестабильно, что влияет на устойчивость комплексов ПМ с ЭДТА и условия растворения ПК /Н.М.Дятлова, В.Я.Темкина, К.И.Попов. Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: «Химия», 1988 г., стр.100-101, 104/.When passing through anion exchange resin in EDTA form containing a solution of Fe 3+ , oxalic, citric and ethylenediaminetetraacetic acids, acid concentrations and their ratios in the solution after the filter are constantly changing. Oxalic acid and partially citric acid are adsorbed on the anion exchange resin, and EDTA is washed off (prototype example 3). Thus, in the solution after the filter, designed for the following acts of dissolution of PC and RE, the ratio of the concentration of the ligands of “guests” and “host” changes and is unstable, which affects the stability of PM complexes with EDTA and the dissolution conditions of PC / N.M. Dyatlova, V.Ya. Temkina, K.I. Popov. Complexones and complexonates of metals. M .: "Chemistry", 1988, pp. 100-101, 104 /.

Задачей настоящего изобретения является создание способа удаления переходных металлов и радионуклидов из растворов, содержащих комплексообразующий агент, на ионитах позволяющего:The objective of the present invention is to provide a method for removing transition metals and radionuclides from solutions containing a complexing agent on ion exchangers, allowing:

- повысить эффективность сорбции переходных металлов и радионуклидов из растворов, содержащих комплексообразующие агенты;- increase the efficiency of sorption of transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agents;

- расширить ряд ионов переходных металлов и радионуклидов, которые можно удалять из растворов, содержащих различные комплексообразующие агенты, на ионообменных смолах в процессе дезактивации контуров ЯЭУ;- expand the range of transition metal ions and radionuclides that can be removed from solutions containing various complexing agents on ion-exchange resins in the process of decontamination of NPP circuits;

- обеспечить возможность эффективного удаления ионов переходных металлов и радионуклидов из растворов комплексообразующих агентов, дополнительно содержащих восстановительные агенты;- to provide the ability to effectively remove transition metal ions and radionuclides from solutions of complexing agents, additionally containing reducing agents;

- расширить диапазон рН растворов, отвечающий условиям эффективного удаления ПМ и радионуклидов из растворов, содержащих комплексообразующие агенты;- expand the pH range of solutions that meets the conditions for the effective removal of PM and radionuclides from solutions containing complexing agents;

- увеличить емкость формы анионита по основному, исчерпывающему емкость ионита сорбату, соответственно, повысить эффективность регенерации комплексообразующих агентов в растворах в процессе их очистки от переходных металлов и радионуклидов при дезактивациях.- increase the capacity of the form of anion exchange resin on the main, exhausting the capacity of the ion exchanger sorbate, respectively, increase the efficiency of regeneration of complexing agents in solutions during their purification from transition metals and radionuclides during deactivation.

Для решения поставленной задачи и достижения указанных технических результатов в способе удаления переходных металлов из растворов, содержащих комплексообразующий агент, включающем циркуляцию очищаемого раствора через анионит, предварительно переведенный в форму комплексообразующего агента, с одновременной регенерацией этого агента и его последующим возвратом в основной объем очищаемого раствора при поддержании оптимальных диапазонов величин рН и температуры очищаемого раствора, предлагается:To solve the problem and achieve the technical results in a method of removing transition metals from solutions containing a complexing agent, including circulation of the solution to be purified through anion exchange resin, previously converted into the form of a complexing agent, with the simultaneous regeneration of this agent and its subsequent return to the main volume of the solution to be purified at maintaining optimal ranges of pH and temperature of the solution being cleaned, it is proposed:

- в качестве комплексообразующего агента для модификации анионита использовать один из комплексонов с фосфоновыми группами - алкилдифосфоновый комплексон, а именно гидрооксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ);- as a complexing agent for the modification of anion exchange resin, use one of the complexones with phosphonic groups — alkyl diphosphonic complexone, namely hydroxyethylidene diphosphonic acid (OEDP);

- определять объемные коэффициенты распределения микропримесей ионов переходных металлов и радионуклидов между очищаемым раствором и анионитом в форме комплексообразующего агента и зависимости объемных коэффициентов распределения от равновесных величин рН очищаемых растворов;- determine the volumetric distribution coefficients of microimpurities of transition metal ions and radionuclides between the solution to be cleaned and the anion exchange resin in the form of a complexing agent and the dependence of the volume distribution coefficients on the equilibrium pH values of the solutions to be purified;

- оптимальный диапазон величин рН растворов определять из зависимостей объемных коэффициентов распределения ионов металлов и радионуклидов на анионите в форме комплексообразующего агента от равновесных величин рН очищаемых растворов и поддерживать в процессе очистки в диапазоне, соответствующем максимальным значениям объемных коэффициентов распределения микропримесей ионов переходных металлов и радионуклидов между очищаемым раствором и анионитом;- the optimal range of pH values of solutions is determined from the dependences of the volume distribution coefficients of metal ions and radionuclides on the anion exchange resin in the form of a complexing agent on the equilibrium pH values of the solutions to be cleaned and maintained during the cleaning process in the range corresponding to the maximum values of the volume distribution coefficients of microimpurities of transition metal ions and radionuclides between the cleaned solution and anion exchange resin;

- температуру раствора на анионите выдерживать в верхних пределах, соответствующих паспортным данным анионита по термостойкости;- maintain the temperature of the solution on the anion exchange resin in the upper limits corresponding to the passport data of the anion exchange resin for heat resistance;

- в качестве анионита, который переводят в форму комплексообразующего агента, использовать сильноосновный анионит в ОН--форме.- as the anion exchange resin, which is converted into the form of a complexing agent, use strongly basic anion exchange resin in the OH - form.

Применение ОЭДФ для ионообменной очистки растворов, содержащих различные агенты, в том числе комплексообразующие, от переходных металлов и радионуклидов ранее не рассматривалось и не изучалось. Этилендиаминтетрауксусная кислота, используемая в прототипе, является полиаминным комплексоном и относится к комплексонам с карбоксильными группами /Н.М.Дятлова, В.Я.Темкина, К.И.Попов. Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: «Химия», 1988 г., стр.122 (ЭДТА) и стр.204 (ОЭДФ)/.The use of HEDP for ion exchange purification of solutions containing various agents, including complexing agents, from transition metals and radionuclides has not been previously studied and has not been studied. Ethylenediaminetetraacetic acid used in the prototype is a polyamine complexone and refers to complexones with carboxyl groups / N.M. Dyatlova, V.Ya. Temkina, K.I. Popov. Complexones and complexonates of metals. M .: "Chemistry", 1988, p. 122 (EDTA) and p. 204 (OEDF) /.

Заявляемый способ удаления переходных металлов и радионуклидов из растворов, содержащих комплексообразующие агенты, на анионите в форме алкилдифосфонового комплексона, например ОЭДФ, осуществляется следующим образом.The inventive method of removing transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agents on anion exchange resin in the form of an alkyl diphosphonic complexon, for example, HEDP, is carried out as follows.

Предварительно, в лабораторных условиях определяют показатели сорбционного удаления катионов ПМ и радионуклидов из растворов:Previously, in laboratory conditions, the indicators of sorption removal of PM cations and radionuclides from solutions are determined:

- объемные коэффициенты распределения (Кр) микропримесей ионов металлов между очищаемыми растворами и формами ионитов и зависимости Кр от химического состава и равновесных величин рН очищаемых растворов;- volume distribution coefficients (K p ) of microimpurities of metal ions between the cleaned solutions and forms of ion exchangers and the dependence of K p on the chemical composition and the equilibrium pH values of the cleaned solutions;

- оптимальный диапазон величин рН растворов из зависимостей объемных коэффициентов распределения ионов металлов и радионуклидов на анионите в форме комплексообразующего агента от равновесных величин рН очищаемых растворов, соответствующий максимальным значениям объемных коэффициентов распределения микропримесей ионов переходных металлов и радионуклидов между очищаемым раствором и анионитом;- the optimal range of pH values of solutions from the dependences of the volumetric distribution coefficients of metal ions and radionuclides on the anion exchange resin in the form of a complexing agent on the equilibrium pH values of the solutions to be purified, corresponding to the maximum values of the volumetric distribution coefficients of microimpurities of transition metal ions and radionuclides between the solution to be treated and the anion exchange resin;

- обменную емкость форм ионитов по отношению к основному, исчерпывающему емкость ионита сорбату.- the exchange capacity of the forms of ion exchangers in relation to the main, exhaustive capacity of the ion exchanger sorbate.

В способе-прототипе указанные характеристики не рассматривались и не определены.In the prototype method, these characteristics were not considered and not defined.

Величины объемных коэффициентов распределения позволяют оценить объемы растворов, которые можно максимально пропустить через ионит до элюирования (смывания) элементов, ранее сорбированных на ионите. Чем более Кр, тем больший объем растворов может быть пропущен через ионит до начала элюирования. Объемный коэффициент распределения связан с объемом элюента, отвечающим максимуму кривой элюирования, соотношением:The values of volume distribution coefficients allow us to estimate the volumes of solutions that can be maximally passed through an ion exchanger before the elution (washing off) of elements previously sorbed on the ion exchanger. The more K p , the greater the volume of solutions can be passed through the ion exchanger before the start of elution. The volume distribution coefficient is related to the volume of the eluent, corresponding to the maximum of the elution curve, by the ratio:

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
- объем раствора, отвечающий максимуму кривой элюирования;Where
Figure 00000003
- the volume of solution corresponding to the maximum of the elution curve;

Vэф - эффективный объем загрузки фильтра;V eff - effective filter load;

Кр - объемный коэффициент распределения элемента;To p - volume distribution coefficient of the element;

ε - доля свободного объема фильтра /О.Самуэльсон. Ионообменные разделения в аналитической химии. Издательство «Химия», Москва, 1966, Ленинград, - стр.120-121/.ε is the fraction of the free volume of the filter / O. Samuelson. Ion exchange separation in analytical chemistry. Chemistry Publishing House, Moscow, 1966, Leningrad, p. 120-121 /.

Для определения Кр можно использовать один из методов с применением радиоактивных индикаторов, который заключается в следующем. Готовят растворы с заданными концентрациями реагентов и различными исходными величинами рН. Корректировку рН проводят щелочными агентами. В растворы вводят одну из меток радионуклидов 59Fe, 51Cr, 60Со и определяют исходную активность. Затем в растворы вносят набухшую смолу в исследуемой форме. В статических условиях выдерживают раствор и ионит до равновесия радионуклидов между ними, стабилизации активности растворов. Фиксируют равновесную величину рН и активность растворов. Объемный коэффициент распределения (Кр) микропримесей ионов металлов между раствором и ионитом рассчитывают по формуле:To determine K p you can use one of the methods with the use of radioactive indicators, which is as follows. Prepare solutions with predetermined concentrations of reagents and various initial pH values. PH adjustment is carried out by alkaline agents. One of the labels of radionuclides 59 Fe, 51 Cr, 60 Co is introduced into the solutions and the initial activity is determined. Then, the swollen resin in the test form is added to the solutions. Under static conditions, the solution is kept with the ion exchanger until the radionuclides balance between them, stabilizing the activity of the solutions. Fix the equilibrium pH and activity of the solutions. The volume distribution coefficient (K p ) of trace metal ions between the solution and the ion exchanger is calculated by the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где Nисх., Nравн. - исходная и равновесная активность раствора по соответствующему радионуклиду, имп./мин·мл; V смолы, V раствора - объем смолы и раствора, мл.where N ex., N equ. - the initial and equilibrium activity of the solution according to the corresponding radionuclide, imp./min · ml; V resin, V solution - the volume of resin and solution, ml.

Строят графики зависимости величин объемных коэффициентов распределения микропримесей ионов переходных металлов и радионуклидов на анионите в форме комплексообразующего агента от равновесных величин рН очищаемых растворов.The plots of the dependence of the volumetric distribution coefficients of microimpurities of transition metal ions and radionuclides on the anion exchange resin in the form of a complexing agent on the equilibrium pH values of the purified solutions are constructed.

На основании зависимостей определяют оптимальный диапазон величин рН очищаемых растворов для удаления из них ПМ металлов и радионуклидов, который соответствует максимальным значениям объемных коэффициентов распределения микропримесей ионов ПМ и радионуклидов между очищаемым раствором и анионитом.Based on the dependencies, the optimal pH range of the solutions to be removed is determined to remove PM metals and radionuclides from them, which corresponds to the maximum values of the volume distribution coefficients of microimpurities of PM ions and radionuclides between the solution to be purified and anion exchange resin.

Для определения емкости форм ионита его выдерживают в растворе с известной концентрацией железа. Емкость рассчитывают по разности концентраций примеси в растворе до и после установления между ними ионообменного равновесия по уравнению:To determine the capacity of the forms of ion exchanger, it is kept in a solution with a known concentration of iron. The capacity is calculated by the difference in the concentrations of impurities in the solution before and after the establishment of ion-exchange equilibrium between them according to the equation:

Figure 00000005
Figure 00000005

где СОЕ - сорбционная емкость ионита по примеси, г/л ионита;where SOE is the sorption capacity of the ion exchanger by impurity, g / l of ion exchanger;

C1 и С2 - начальные и конечные концентрации примеси, г/л;C 1 and C 2 - the initial and final concentration of the impurity, g / l;

V - объем раствора в контакте с ионитом, л; VИОНИТА - объем набухшего ионита, л.V is the volume of the solution in contact with the ion exchanger, l; V IONITE - the volume of swollen ion exchanger, l.

Перед очисткой растворов производится перевод анионита в необходимую форму. Авторами заявляемого способа экспериментально установлено, что наиболее эффективно сорбция ПМ и радионуклидов на ионитах в форме комплексонов протекает при использовании именно сильноосновных анионитов, например анионитов АВ-17-8 чС, «АМБЕРЛАЙТ-IRN78». Перевод анионитов в форму алкилдифосфоновых комплексонов, например ОЭДФ, можно проводить в динамических или статических условиях: в первом случае, пропуская концентрированный раствор ОЭДФ через слой анионита в ОН--форме до достижения величины рН раствора, вытекающего из колонки (элюата), равной величине рН исходного раствора (элюента); во втором - вводя в над товарную воду над слоем анионита в ОН--форме концентрированный раствор ОЭДФ и выдерживая ионит до стабилизации величины рН в над товарной воде.Before cleaning the solutions, the anion exchange resin is converted into the required form. The authors of the proposed method experimentally found that the most effective sorption of PM and radionuclides on ion exchangers in the form of complexones occurs when using strongly basic anion exchangers, for example, anion exchangers AB-17-8 hC, AMBERLIGHT-IRN78. The conversion of anion exchangers into the form of alkyl diphosphonic complexones, for example, HEDP, can be carried out under dynamic or static conditions: in the first case, passing a concentrated HEDP solution through a layer of anion exchange resin in the OH - form until the pH of the solution flowing from the column (eluate) is equal to pH stock solution (eluent); in the second, introducing a concentrated HEDP solution into the above commercial water above the layer of anion exchange resin in the OH - form and keeping the ion exchanger until the pH value stabilizes above the commercial water.

Учитывая высокую растворимость ОЭДФ (до 600 г/л при 20°С) /Н.М.Дятлова, В.Я.Темкина, К.И.Попов. Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: «Химия», 1988 г., стр.206-207/, перевод в статических условиях более прост и удобен. Набухший сильноосновный анионит в ОН--форме несколько раз промывается ВВЧ. Путем внесения навески ОЭДФ в известный объем ВВЧ готовится концентрированный раствор ОЭДФ. Исходя из полученной концентрации комплексона, рассчитывается объем раствора, необходимый для перевода анионита в форму комплексона. При проведении расчета учитывается емкость анионита по комплексону. Например, для АВ-17-8 чС она экспериментально определена авторами величиной ~97,5 г ОЭДФ на литр набухшего ионита. Рассчитанный объем раствора ОЭДФ порциями (для исключения излишнего разогрева смолы) при перемешивании вносится в над товарную воду анионита. Анионит выдерживается в растворе. Периодически контролируется величина рН раствора над ионитом. После стабилизации рН раствора в кислой области (~2÷3) форма анионита готова к использованию. Время выдержки не превышает нескольких (1÷3) часов.Given the high solubility of HEDP (up to 600 g / l at 20 ° C) / N.M. Dyatlova, V.Ya. Temkina, K.I. Popov. Complexones and complexonates of metals. M .: "Chemistry", 1988, pp. 206-207 /, translation in static conditions is more simple and convenient. The swollen strongly basic anion exchange resin in the OH - form is washed several times with VHF. By introducing a portion of OEDP into a known volume of VHF, a concentrated OEDP solution is prepared. Based on the obtained concentration of complexon, the volume of solution required to convert the anion exchange resin into the form of complexon is calculated. When carrying out the calculation, the complexion anionite capacity is taken into account. For example, for AB-17-8 hC, it was experimentally determined by the authors as ~ 97.5 g of HEDP per liter of swollen ion exchanger. The calculated volume of the HEDP solution in portions (to exclude excessive heating of the resin) is added to the anion exchange resin with stirring over stirring water. Anion exchange resin is kept in solution. The pH of the solution over the ion exchanger is periodically monitored. After stabilization of the pH of the solution in the acidic region (~ 2 ÷ 3), the form of anion exchange resin is ready for use. The exposure time does not exceed several (1 ÷ 3) hours.

Анионит в ОЭДФ-форме загружается в ионообменную колонну (фильтр). Проводится очистка раствора, содержащего комплексообразующий агент и ион переходного металла, например Fe3+ или Fe2+ (в случае восстановительной среды раствора) на анионите, при этом раствор нагревается до температур, соответствующих верхним пределам паспортных данных анионита по термостойкости. Например, для анионита АВ-17-8 чС до 60-70°С /Иониты. Аниониты. Технические условия - ОСТ 95 291-86/. Организуется циркуляция части раствора из объема, подвергаемого очистке, например контура ЯЭУ, через фильтр с возвратом после него элюата (фильтрата) в объем контура (байпасная очистка). Линейная скорость фильтрации растворов поддерживается в диапазоне, рекомендованном для проведения сорбционных процессов (оптимально от 15 до 25 м/час).Anion exchange resin in the HEDP form is loaded into an ion-exchange column (filter). A solution containing a complexing agent and a transition metal ion, for example, Fe 3+ or Fe 2+ (in the case of a solution reducing medium) is purified on anion exchange resin, and the solution is heated to temperatures corresponding to the upper limits of the passport data of the anion exchange resin on heat resistance. For example, for anion exchange resin AB-17-8 hС up to 60-70 ° С / Ionites. Anionites. Specifications - OST 95 291-86 /. A part of the solution is circulated from the volume to be cleaned, for example, the NPP circuit, through a filter with the return of the eluate (filtrate) after it to the volume of the circuit (bypass cleaning). The linear rate of filtration of solutions is maintained in the range recommended for sorption processes (optimally from 15 to 25 m / h).

В процессе очистки в контуре периодически контролируется величина рН очищаемого раствора и концентрация ПМ, удаляемого из раствора. Величина рН раствора в контуре должна соответствовать диапазону максимальных значений объемных коэффициентов распределения ионов ПМ между ионитом и раствором. Для сорбции Fe3+, Fe2+, Со2+, Cr3+ на АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме из растворов, содержащих ОЭДФ, оптимальный диапазон величин рН определен авторами границами от 2,5 до 6,0. В случае отклонения величины рН раствора от оптимального диапазона производится ее корректировка путем внесения в контур щелочного агента или кислотного, в качестве которого может быть использован концентрированный раствор ОЭДФ.During the cleaning process, the pH of the solution to be cleaned and the concentration of PM removed from the solution are periodically monitored in the circuit. The pH of the solution in the circuit should correspond to the range of maximum values of the volume distribution coefficients of the distribution of PM ions between the ion exchanger and the solution. For the sorption of Fe 3+ , Fe 2+ , Co 2+ , Cr 3+ on AB-17-8 hC in the HEDP form from solutions containing HEDP, the optimal pH range was determined by the authors from 2.5 to 6.0. If the pH of the solution deviates from the optimal range, it is adjusted by introducing an alkaline agent or acid into the circuit, which can be used as a concentrated OEDP solution.

Очистку раствора завершают при начале элюирования с фильтра ранее сорбированных ионов переходных металлов, максимально исчерпывающих емкость анионита в форме комплексообразующего агента, а именно когда концентрация этих переходных металлов в очищаемом растворе (до фильтра) становится равной концентрации металлов после фильтра. В случае растворения оксидов ПК, формируемых в водном теплоносителе на поверхностях аустенитных и перлитных сталей, таким переходным металлом является железо. При растворении оксидов титана или циркония сорбатами, максимально исчерпывающими емкость анионита, будут титан или цирконий, соответственно. Количество анионита, необходимое для полного удаления иона металла из растворов известного объема, определяется из емкости формы анионита по ПМ и ожидаемой максимальной концентрации сорбата при растворении смешанных оксидов переходных металлов. Для ионов железа статическая обменная емкость АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме определена авторами средней величиной 17,5 г/л, а динамическая - величиной ~15 г/л.Purification of the solution is completed at the beginning of elution from the filter of previously sorbed transition metal ions that maximize the capacity of the anion exchange resin in the form of a complexing agent, as the concentration of these transition metals in the solution being cleaned (before the filter) becomes equal to the concentration of metals after the filter. In the case of dissolution of PC oxides formed in an aqueous coolant on the surfaces of austenitic and pearlitic steels, iron is such a transition metal. When dissolving the oxides of titanium or zirconium with sorbates that maximize the capacity of the anion exchange resin, titanium or zirconium will be, respectively. The amount of anion exchange resin necessary for the complete removal of a metal ion from solutions of known volume is determined from the PM anionite capacity and the expected maximum concentration of sorbate upon dissolution of mixed transition metal oxides. For iron ions, the static exchange capacity of AB-17-8 hC in the HEDP form was determined by the authors with an average value of 17.5 g / l, and dynamic - by ~ 15 g / l.

Преимущества заявляемого авторами способа иллюстрируются экспериментальными данными, полученными в лабораторных условиях, по определению основных показателей, характеризующих возможности сорбционных процессов удаления катионов ПМ и радионуклидов из растворов, содержащих комплексообразующие агенты, на анионитах в форме комплексообразующих агентов для способа-прототипа и заявляемого.The advantages of the inventive method are illustrated by experimental data obtained in laboratory conditions to determine the main indicators characterizing the possibility of sorption processes for the removal of PM cations and radionuclides from solutions containing complexing agents on anion exchangers in the form of complexing agents for the prototype method and the claimed.

Примеры осуществления заявляемого способа и его сравнение со способом-прототипом.Examples of the proposed method and its comparison with the prototype method.

В таблицах 1, 2, 3 приведены данные по объемным коэффициентам распределения (Кр) микропримесей катионов Fe3+, Cr3+, Со2+ из растворов, содержащих ЭДТА, лимонную и щавелевую кислоты, на анионите в форме ЭДТА, полученные авторами для способа-прототипа.Tables 1, 2, 3 show the data on volume distribution coefficients (K p ) of microimpurities of Fe 3+ , Cr 3+ , Co 2+ cations from solutions containing EDTA, citric and oxalic acid on anion exchange resin in the form of EDTA, obtained by the authors for prototype method.

В таблицах 4, 5, 6, 7 приведены данные по объемным коэффициентам распределения (Кр) микропримесей катионов Fe3+, Cr3+, Со2+, а также Fe2+ из растворов, содержащих ОЭДФ, на анионите в форме ОЭДФ для заявляемого способа.Tables 4, 5, 6, 7 show the data on the volume distribution coefficients (K p ) of microimpurities of Fe 3+ , Cr 3+ , Co 2+ cations, as well as Fe 2+ from solutions containing HEDP, on anion exchange resin in the form of HEDP for the proposed method.

Условия опытов: статика, Т=20÷25°С, Vраствора=100 мл, Vсмолы=2 мл. Корректировка величин рН растворов ЭДТА проводилась введением в них аммиака (NH4OH), растворов ОЭДФ введением аммиака или, при исследовании сорбции ионов Fe2+, гидразина (N2H4) и аммиака. Для подготовки форм ионитов использовали гелевый сильноосновный анионит марки АВ-17-8 чС в ОН--форме. Перевод анионита в форму ЭДТА проводили в динамических условиях раствором Трилона Б согласно пункта 3 формулы способа-прототипа. Перевод анионита в ОЭДФ-форму проводили в статических условиях.Test conditions: static, T = 20 ÷ 25 ° C, V solution = 100 ml, V resin = 2 ml. The pH values of the EDTA solutions were adjusted by introducing ammonia (NH 4 OH), HEDP solutions by introducing ammonia or, when studying the sorption of Fe 2+ ions , hydrazine (N 2 H 4 ) and ammonia. To prepare the forms of ion exchangers we used gel strongly basic anion exchange resin of the AB-17-8 hC grade in the OH - form. Translation of the anion exchange resin in the form of EDTA was carried out under dynamic conditions with a solution of Trilon B according to paragraph 3 of the formula of the prototype method. The transfer of anion exchange resin into the OEDP form was carried out under static conditions.

Таблица 1Table 1 Способ-прототип. Кр микропримесей ионов 59Fe3+ на анионите АВ-17-8 чС в ЭДТА-форме в зависимости от равновесных величин рН растворов состава, г/л: 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 (раствор CAN-DECON процесса - исходный раствор).Prototype method. P 59 K Fe 3+ ions on the anion trace AB-17-8 emergencies in EDTA-form depending on the pH of the composition equilibrium quantities solutions g / L: EDTA + 1.4 1 3 H Cit + 1 H 2 C 2 O 4 (CAN-DECON process solution - initial solution). № п/пNo. p / p Состав раствораSolution composition рН исх.pH ref. рН равн.pH equal to Lg Кр Lg K p 1one Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 3,453.45 3,503,50 2,682.68 22 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 4,454.45 4,104.10 2,202.20 33 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 5,375.37 4,894.89 1,301.30 4four Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 6,276.27 5,545.54 0,900.90 55 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 7,877.87 6,066.06 0,150.15

Таблица 2table 2 Способ-прототип. Кр микропримесей ионов 60Со2+ на анионите АВ-17-8 чС в ЭДТА-форме в зависимости от равновесных величин рН растворов состава, г/л: 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 (раствор CAN-DECON процесса - исходный раствор).Prototype method. K p trace 60 Co 2+ ions on the anion AB-17-8 emergencies in EDTA-form depending on the pH of the composition equilibrium quantities solutions g / L: EDTA + 1.4 1 3 H Cit + 1 H 2 C 2 O 4 (CAN-DECON process solution - initial solution). № п/пNo. p / p Состав раствораSolution composition рН исх.pH ref. рН равн.pH equal to Lg Кр Lg K p 1one ИсходныйSource 2,822.82 3,073.07 1,141.14 22 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 3,353.35 3,453.45 1,121.12 33 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 3,853.85 3,963.96 0,990.99 4four Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 4,404.40 4,724.72 1,051.05 55 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 5,035.03 5,275.27 0,950.95 66 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 6,186.18 6,086.08 0,920.92 77 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 7,887.88 6,706.70 0,670.67 88 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 8,638.63 8,048.04 0,840.84

Таблица 3Table 3 Способ-прототип. Кр микропримесей ионов 51Cr3+ на анионите АВ-17-8 чС в ЭДТА-форме в зависимости от равновесных величин рН растворов состава, г/л: 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 (раствор CAN-DECON процесса - исходный раствор).Prototype method. K p trace 51 Cr 3+ ions on the anion AB-17-8 emergencies in EDTA-form depending on the pH of the composition equilibrium quantities solutions g / L: EDTA + 1.4 1 3 H Cit + 1 H 2 C 2 O 4 (CAN-DECON process solution - initial solution). № п/пNo. p / p Состав раствораSolution composition рН исх.pH ref. рН равн.pH equal to Lg Кр Lg K p 1one ИсходныйSource 2,822.82 3,063.06 1,601,60 22 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 3,353.35 3,383.38 1,771.77 33 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 3,853.85 3,843.84 1,751.75 4four Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 4,404.40 4,564,56 1,531,53 55 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 5,035.03 5,145.14 1,521,52 66 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 6,186.18 6,006.00 1,121.12 77 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 7,887.88 6,556.55 1,621,62 88 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 8,638.63 7,867.86 1,231.23

Таблица 4Table 4 Заявляемый способ. Кр микропримесей ионов 59Fe3+ на анионите АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме в зависимости от равновесных величин рН растворов состава, г/л: 2,0 ОЭДФ (исходный раствор).The inventive method. K p trace 59 Fe 3+ ions on the anion AB-17-8 Disaster HEDP-form depending on the pH values of equilibrium composition of the solutions in g / l: 2.0 HEDP (stock solution). № п/пNo. p / p Состав раствораSolution composition рН исх.pH ref. рН равн.pH equal to Lg Кр Lg K p 1one ИсходныйSource 2,122.12 2,102.10 4,504,50 22 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 3,703.70 2,962.96 4,954.95 33 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 5,905.90 3,213.21 4,664.66 4four Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 7,347.34 4,234.23 4,884.88 55 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 8,108.10 5,235.23 4,774.77 66 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 8,888.88 6,556.55 4,864.86 77 Исходный + NH4OHStarting + NH 4 OH 9,809.80 9,319.31 1,201.20

Таблица 5Table 5 Заявляемый способ. Кр микропримесей ионов 60Co2+ на анионите АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме в зависимости от равновесных величин рН растворов состава, г/л: 2,0 ОЭДФ (исходный раствор).The inventive method. K p trace 60 Co 2+ ions on the anion AB-17-8 Disaster HEDP-form depending on the pH values of equilibrium composition of the solutions in g / l: 2.0 HEDP (stock solution). № п/пNo. p / p Состав раствораSolution composition рН исх.pH ref. рН равн.pH equal to Lg Кр Lg K p 1one ИсходныйSource 2,622.62 2,502,50 2,702.70 22 2 г/л ОЭДФ+N2H4 2 g / l HEDP + N 2 H 4 4,554,55 3,123.12 2,772.77 33 2 г/л ОЭДФ+N2H4+NH4OH2 g / l HEDP + N 2 H 4 + NH 4 OH 6,576.57 3,333.33 2,702.70 4four 2 г/л ОЭДФ+N2H4+NH4OH2 g / l HEDP + N 2 H 4 + NH 4 OH 7,357.35 4,824.82 2,972.97 55 2 г/л ОЭДФ+N2H4+NH4OH2 g / l HEDP + N 2 H 4 + NH 4 OH 8,008.00 6,346.34 2,792.79 66 2 г/л ОЭДФ+N2H4+NH4OH2 g / l HEDP + N 2 H 4 + NH 4 OH 8,258.25 6,606.60 2,702.70 77 2 г/л ОЭДФ+N2H4+NH4OH2 g / l HEDP + N 2 H 4 + NH 4 OH 9,609.60 8,838.83 1,731.73

Таблица 6Table 6 Заявляемый способ. Кр микропримесей ионов 51Cr3+ на анионите АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме в зависимости от равновесных величин рН растворов состава, г/л: 2,0 ОЭДФ (исходный раствор).The inventive method. K p trace 51 Cr 3+ ions on the anion AB-17-8 Disaster HEDP-form depending on the pH values of equilibrium composition of the solutions in g / l: 2.0 HEDP (stock solution). № п/пNo. p / p Состав раствораSolution composition рН исх.pH ref. рН равн.pH equal to Lg Кр Lg K p 1one ИсходныйSource 2,202.20 1,971.97 1,201.20 22 Исходный + 0,60 г/л N2H4 Initial + 0.60 g / l N 2 H 4 4,054.05 2,722.72 2,002.00 33 Исходный + 0,60 г/л N2H4+NH4OHInitial + 0.60 g / l N 2 H 4 + NH 4 OH 6,806.80 2,952.95 3,403.40 4four Исходный + 0,60 г/л N2H4+NH4OHInitial + 0.60 g / l N 2 H 4 + NH 4 OH 7,407.40 3,423.42 4,164.16 55 Исходный + 0,60 г/л N2H4+NH4OHInitial + 0.60 g / l N 2 H 4 + NH 4 OH 7,547.54 5,655.65 4,104.10 66 Исходный + 0,60 г/л N2H4+NH4OHInitial + 0.60 g / l N 2 H 4 + NH 4 OH 8,828.82 6,526.52 3,703.70 77 Исходный + 0,60 г/л N2H4+NH4OHInitial + 0.60 g / l N 2 H 4 + NH 4 OH 8,148.14 6,586.58 3,653.65 88 Исходный + 0,60 г/л N2H4+NH4OHInitial + 0.60 g / l N 2 H 4 + NH 4 OH 8,728.72 7,207.20 2,702.70

Таблица 7Table 7 Заявляемый способ. Кр микропримесей ионов 59Fe2+ на анионите АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме в зависимости от равновесных величин рН растворов, содержащих ОЭДФ, гидразингидрат, аммиак.The inventive method. K p trace 59 Fe 2+ ions on the anion AB-17-8 Disaster HEDP-form depending on the equilibrium pH of the solution containing the HEDP, hydrazine hydrate, ammonia. № п/пNo. p / p Состав раствора, г/лThe composition of the solution, g / l рН исх.pH ref. рН равн.pH equal to Lg Кр Lg K p 1one 5 ОЭДФ+1,9 N2H4-H2O5 OEDP + 1.9 N 2 H 4 -H 2 O 3,233.23 2,782.78 3,803.80 22 5 ОЭДФ+1,9 N2H4·H2O+NH4OH5 HEDP + 1.9 N 2 H 4 · H 2 O + NH 4 OH 6,786.78 4,494.49 3,603.60 33 5 ОЭДФ+1,9 N2H4·H2O+NH4OH5 HEDP + 1.9 N 2 H 4 · H 2 O + NH 4 OH 7,117.11 5,735.73 3,203.20 4four 5 ОЭДФ+2,4 N2H4·H2O+NH4OH5 OEDP + 2.4 N 2 H 4 · H 2 O + NH 4 OH 7,097.09 6,036.03 3,203.20 55 5 ОЭДФ+1,9 N2H4·H2O+NH4OH5 HEDP + 1.9 N 2 H 4 · H 2 O + NH 4 OH 7,507.50 6,326.32 2,302,30 66 5 ОЭДФ+2,4 N2H4·H2O+NH4OH5 OEDP + 2.4 N 2 H 4 · H 2 O + NH 4 OH 7,967.96 6,976.97 1,501,50 77 2,5 ОЭДФ+1,2 N2H4·H2O2.5 OEDP + 1.2 N 2 H 4 · H 2 O 6,006.00 3,153.15 3,953.95 88 1 ОЭДФ+0,4 N2H4·H2O1 OEDP + 0.4 N 2 H 4 · H 2 O 4,494.49 3,213.21 3,853.85

Различия в степенях окисления катионов железа в таблицах 1, 4, 7 объясняются тем, что они соответствуют окислительно-восстановительному потенциалу сред, из которых сорбируется железо.The differences in the oxidation states of iron cations in Tables 1, 4, 7 are explained by the fact that they correspond to the redox potential of the media from which iron is adsorbed.

В таблице 8 приведены экспериментальные данные по определению СОЕ анионита АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме по железу из растворов, содержащих ОЭДФ. Условия опытов: статика, V раствора=100 мл, V ионита=2 мл.Table 8 shows the experimental data on the determination of SOE of anion exchanger AB-17-8 hC in the HEDP form by iron from solutions containing HEDP. Test conditions: static, V solution = 100 ml, V ion exchanger = 2 ml.

Таблица 8Table 8 Заявляемый способ. Изменение концентрации железа в растворах состава, г/л: 5 ОЭДФК+2,2 N2H4·H2O+NH4OH в контакте с анионитом АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме от равновесной величины рН и температуры растворов.The inventive method. Change in iron concentration in composition solutions, g / l: 5 OEDPK + 2.2 N 2 H 4 · H 2 O + NH 4 OH in contact with anion exchange resin AB-17-8 hC in OEDP form from the equilibrium pH and temperature of solutions . рН исх.pH ref. Т, °СT, ° С CFe, исх., мг/лC Fe , ref., Mg / l Время контакта растворов с ионитом (час), концентрация Fe в растворе (мг/л).The contact time of the solutions with the ion exchanger (hour), the concentration of Fe in the solution (mg / l). рН равн.pH equal to СОЕ по Fe, г/лSOY on Fe, g / l 66 88 11eleven 1313 2626 3636 4747 6868 8484 186186 209209 2,042.04 20twenty 640640 523523 446446 410410 375375 298298 1,991.99 17,117.1 3,543,54 20twenty 729729 558558 473473 437437 419419 354354 3,323.32 18,718.7 4,174.17 20twenty 740740 602602 507507 502502 482482 415415 3,693.69 16,216,2 4,954.95 20twenty 751751 598598 512512 488488 410410 417417 4,264.26 16,716.7 6,306.30 20twenty 765765 600600 410410 500500 430430 440440 4,924.92 17,217,2 8,448.44 20twenty 745745 544544 532532 368368 6,426.42 18,818.8 9,559.55 20twenty 739739 586586 567567 359359 8,388.38 19,019.0 6,306.30 7070 765765 462462 390390 382382 400400 4,704.70 18,218.2 5,965.96 7070 400400 151151 7878 8585 8080 4,454.45 16,016,0

Авторами экспериментально установлено:The authors experimentally established:

1. Объемные коэффициенты распределения катионов переходных металлов (Fe3+, Со2+, Cr3+) из растворов ЭДТА+H3Cit+H2C2O4 на анионите в ЭДТА-форме (табл.1, 2, 3) намного меньше Кр для тех же катионов из растворов ОЭДФ на анионите в ОЭДФ-форме (табл.4, 5, 6) при всех равновесных значениях рН растворов. Полученные данные по коэффициентам распределения не были предсказуемы, так как они не коррелируют с известными из литературы величинами констант нестойкости комплексов с катионами переходных металлов (рК). Прочность комплексов кобальта с ОЭДФ уступает прочности комплексов с ЭДТА как минимум на семь порядков (в 107 раз) /Н.И.Ампелогова, Ю.М.Симановский, А.А.Трапезников. Дезактивация в ядерной энергетике. - М.: Энергоиздат, 1982 г., табл.9.5 стр.126/. В то же время авторами установлено, что селективность анионита в ОЭДФ-форме по кобальту или прочность сорбции кобальта на данной форме анионита выше прочности сорбции на анионите в ЭДТА-форме не менее чем в 65 раз, что следует из данных табл.2 и 5.1. Volumetric distribution coefficients of transition metal cations (Fe 3+ , Co 2+ , Cr 3+ ) from solutions of EDTA + H 3 Cit + H 2 C 2 O 4 on anion exchange resin in the EDTA form (Tables 1, 2, 3) much less K p for the same cations from OEDP solutions on anion exchange resin in the OEDP form (Tables 4, 5, 6) at all equilibrium pH values of solutions. The obtained data on the distribution coefficients were not predictable, since they do not correlate with the values of the instability constants of complexes with transition metal cations (pK) known from the literature. The strength of cobalt complexes with OEDP is inferior to the strength of complexes with EDTA by at least seven orders of magnitude (10 7 times) / N.I. Ampelogova, Yu.M. Simanovsky, A.A. Trapeznikov. Decontamination in nuclear power. - M .: Energoizdat, 1982, Table 9.5 p. 126 /. At the same time, the authors found that the cobalt selectivity of the anion exchanger in the OEDP form or the cobalt sorption strength on this anion exchanger is not less than 65 times the sorption strength on the anion exchanger in the EDTA form, which follows from the data in Tables 2 and 5.

2. Заявляемая форма анионита проявляет более высокую селективность ко всем исследованным ионам ПМ и радионуклидам, которые включаются в коррозионные отложения ПК контуров и определяют уровни мощности доз от оборудования, в сравнении с формой анионита способа-прототипа. Выявленные закономерности свидетельствуют, что через анионит в ОЭДФ-форме можно пропустить значительно больший объем раствора до момента элюирования металлов.2. The claimed form of anion exchange resin exhibits a higher selectivity to all the studied PM ions and radionuclides, which are included in the corrosion deposits of the PC circuits and determine the dose rate levels from the equipment, in comparison with the prototype anion form. The revealed regularities indicate that a significantly larger solution volume can be passed through anion exchange resin in the OEDP form until the metal elution.

3. Высокие значения Кр катионов переходных металлов и радионуклидов на заявляемой форме анионита сохраняются в диапазоне рН растворов от 2,5 до 6,0 (табл.4, 5, 6, 7). Напротив, сорбция ПМ на анионите в ЭДТА-форме (способ-прототип) резко ухудшается даже при незначительных смещениях рН растворов из кислой области в щелочную область, что выражается в уменьшении значений Кр (табл.1, 2, 3).3. High values of K p cations of transition metals and radionuclides on the claimed form of anion exchange resin remain in the pH range of solutions from 2.5 to 6.0 (tables 4, 5, 6, 7). On the contrary, the sorption of PM on anion exchange resin in the EDTA form (prototype method) sharply worsens even with insignificant pH shifts of solutions from the acidic region to the alkaline region, which is expressed in a decrease in K p values (Tables 1, 2, 3).

4. Емкость анионита АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме по железу больше емкости анионита в ЭДТА-форме. Статическая обменная емкость анионита в ОЭДФ-форме определена авторами средней величиной 17,5 г на литр набухшего ионита (табл.8), динамическая - не менее 15 г/л. Динамическая обменная емкость анионита в ЭДТА-форме, равная 4,8 г/л /Т.Х.Маргулова. Применение комплексонов в теплоэнергетике. - М.: Энергоатомиздат, 1986 г., стр.229-230/, уступает ОЭДФ-форме более чем в три раза.4. The capacity of anion exchanger AB-17-8 hC in the HEDP form for iron is greater than the capacity of the anion exchanger in the EDTA form. The static exchange capacity of anion exchange resin in the HEDP form was determined by the authors with an average value of 17.5 g per liter of swollen ion exchanger (Table 8), and a dynamic exchange capacity of at least 15 g / l. The dynamic exchange capacity of anion exchange resin in the EDTA form, equal to 4.8 g / l / T.Kh. Margulova. The use of complexones in the power system. - M .: Energoatomizdat, 1986, pp. 229-230 /, inferior to the OEDP form by more than three times.

Таким образом, заявляемая форма анионита обеспечивает выведение большего количества катионов ПМ из растворов при растворении оксидов ПК, и, соответственно, повышение эффективности регенерации действующих агентов, в том числе комплексообразующих, при растворении ПК и РЗ. Это подтверждается изменением величин рН растворов, содержащих железо, после их выдержки в контакте с анионитом АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме, которое выражается в смещении рН растворов в кислотную область от рНисх. до рНравн..Thus, the claimed form of anion exchange resin provides the removal of more PM cations from solutions during the dissolution of PC oxides, and, accordingly, increases the efficiency of regeneration of active agents, including complexing agents, when PC and RE are dissolved. This is confirmed by a change in the pH values of solutions containing iron, after their exposure in contact with anion exchange resin AB-17-8 hC in the HEDP form, which is expressed in the shift of the pH of the solutions to the acid region from pH ref. up to pH equal to .

5. Повышение температур растворов, содержащих комплексоны, от 20 до 70°С значительно сокращает время достижения равновесия между ионитом и раствором примерно с 200 часов до 10, что свидетельствует об улучшении кинетики сорбции ПМ на анионитах в форме комплексообразующих агентов с ростом температуры (табл.8). Поэтому, для повышения эффективности сорбции ПМ и радионуклидов, регенерации комплексонов при растворении ПК, температуру растворов, содержащих комплексообразующие агенты, при их очистке на анионите в форме комплексона необходимо поддерживать в верхних пределах паспортных ограничений ионитов по термостойкости. Так, для анионита АВ-17-8 чС не выше 70°С и в пределах от 60 до 70°С. Снижение температуры не критично, но значительно увеличивает время, необходимое для удаления ПМ из растворов, содержащих комплексообразующие агенты.5. An increase in the temperature of solutions containing complexones from 20 to 70 ° C significantly reduces the time to reach equilibrium between the ion exchanger and the solution from about 200 hours to 10, which indicates an improvement in the kinetics of PM sorption on anion exchangers in the form of complexing agents with increasing temperature (Table. 8). Therefore, in order to increase the efficiency of sorption of PM and radionuclides, regeneration of complexones upon dissolution of PCs, the temperature of solutions containing complexing agents, when they are purified on anion exchange resins in the form of complexon, must be maintained within the upper limits of the passport limitations of ion exchangers on heat resistance. So, for anion exchange resin AB-17-8 hC, it is not higher than 70 ° C and in the range from 60 to 70 ° C. A decrease in temperature is not critical, but significantly increases the time required to remove PM from solutions containing complexing agents.

6. Величины рН растворов, содержащих комплексообразующие агенты, при которых возможно эффективное и стабильное удаление ПМ (Fe3+, Fe2+, Co2+, Cr3+) и радионуклидов на анионите в ОЭДФ-форме с целью регенерации агентов и поддержания оптимальных условий растворения ПК, находятся в диапазоне от 2,5 до 6,0.6. The pH values of solutions containing complexing agents, in which effective and stable removal of PM (Fe 3+ , Fe 2+ , Co 2+ , Cr 3+ ) and radionuclides on anion exchange resin in HEDP form is possible in order to regenerate agents and maintain optimal PC dissolution conditions are in the range from 2.5 to 6.0.

Изменения величин рН растворов в указанном диапазоне для заявляемого способа по сравнению со способом-прототипом не существенно влияют на возможность сорбционного удаления из растворов переходных металлов и радионуклидов. Поддержание оптимальных величин рН растворов, содержащих комплексообразующие агенты, в процессе очистки растворов и дезактивации поверхностей значительно упрощается.Changes in the pH of the solutions in the specified range for the proposed method compared with the prototype method does not significantly affect the possibility of sorption removal of transition metals and radionuclides from solutions. Maintaining optimal pH values of solutions containing complexing agents in the process of cleaning solutions and surface decontamination is greatly simplified.

7. На заявляемой ОЭДФ-форме анионита из растворов, содержащих, наряду с комплексообразующими агентами, восстановители (N2H4), достигается эффективное выведение и ионов Fe2+ (табл.7, 8), что принципиально, как указывалось, неосуществимо на анионите в ЭДТА-форме. Таким образом, при использовании ОЭДФ-формы анионита ряд катионов ПМ, входящих в состав ПК, которые могут быть эффективно удалены на ионите, в сравнении со способом-прототипом значительно расширяется.7. On the claimed HEDP form of anion exchange resin from solutions containing, along with complexing agents, reductants (N 2 H 4 ), effective removal of Fe 2+ ions is also achieved (Tables 7, 8), which, as indicated above, is essentially impossible anion exchange resin in the EDTA form. Thus, when using the HEDP form of anion exchange resin, a number of PM cations that make up the PC, which can be effectively removed on the ion exchanger, are significantly expanded in comparison with the prototype method.

Наиболее явно различия в селективности ЭДТА-формы анионита способа-прототипа и заявляемой ОЭДФ-формы при сорбции на них катионов ПМ и радионуклидов из растворов, содержащих комплексообразующие агенты, при сопоставимых величинах равновесных рН очищаемых растворов видны из полученных экспериментальных данных, представленных в табл.9. В таблице приведены значения объемных коэффициентов распределения микропримесей катионов металлов, а не логарифмы их значений, используемые для удобства построения графических зависимостей Кр от величин рН растворов. Условия опытов: статика, T=20÷25°С, Vраствора=100 мл, Vсмолы=2 мл. Корректировка величины рН исходного раствора 2,5 г/л ЭДТА+0,25 г/л N2H4 проводилась введением аммиака (NH4OH).The most pronounced differences in the selectivity of the EDTA form of the anion exchanger of the prototype method and the claimed HEDP form during sorption of PM cations and radionuclides on them from solutions containing complexing agents, at comparable equilibrium pH values of the purified solutions, are seen from the obtained experimental data presented in Table 9 . The table shows the values of the volumetric distribution coefficients of trace amounts of metal cations, and not the logarithms of their values, used for the convenience of constructing graphical dependences of K p on the pH of solutions. Experimental conditions: static, T = 20 ÷ 25 ° C, V solution = 100 ml, V resin = 2 ml. Adjustment of the pH value of the initial solution of 2.5 g / l EDTA + 0.25 g / l N 2 H 4 was carried out by the introduction of ammonia (NH 4 OH).

Установлено, что селективность сильноосновных анионитов, например анионита АВ-17-8 чС, переведенного в форму алкилдифосфоновых кислот, например в ОЭДФ-форму, выше селективности ЭДТА-формы анионита по переходным металлам и радионуклидам на два-четыре порядка (табл.9).It was found that the selectivity of strongly basic anion exchangers, for example, AB-17-8 hC anion exchange resin converted to the form of alkyl diphosphonic acids, for example, to the HEDP form, is two to four orders of magnitude higher than the selectivity of the EDTA form of the anion exchange resin and radionuclides (Table 9).

Таблица 9.Table 9. Значения Кр микропримесей ионов ПМ (Fe3+, Co2+, Cr3+) между растворами состава, г/л: 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 и анионитом АВ-17-8 чС в ЭДТА-форме (способ-прототип) и растворами состава 2 ОЭДФ и анионитом АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме (заявляемый способ) при разных равновесных величинах рН.The values of K p the trace amounts of PM ions (Fe 3+ , Co 2+ , Cr 3+ ) between solutions of the composition, g / l: 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 and anion exchange resin AB-17- 8 h in the EDTA form (prototype method) and solutions of OEDP composition 2 and anion exchange resin AB-17-8 hC in the HEDP form (inventive method) at different equilibrium pH values. Ион ПМIon PM Способ-прототипPrototype method Заявляемый способThe inventive method Состав раствора, г/лThe composition of the solution, g / l pH равн.pH equal to Кр To r Состав раствора, г/лThe composition of the solution, g / l рН равн.pH equal to Кр To r Fe3+ Fe 3+ 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 3,413.41 4,7·102 4.7 · 10 2 2 ОЭДФ2 OEDF 3,213.21 4,6·104 4.6 · 10 4 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 4,104.10 1,5·102 1.5 · 10 2 2 ОЭДФ2 OEDF 4,234.23 7,6·104 7.6 · 10 4 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 4,894.89 1,8·101,810 2 ОЭДФ2 OEDF 5,235.23 5,9·104 5.910 4 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 6,066.06 1,31.3 2 ОЭДФ2 OEDF 6,556.55 7,3·104 7.310 4 Со2+ Co 2+ 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 3,073.07 1,4·101.410 2 ОЭДФ2 OEDF 3,123.12 6,0·102 6.010 2 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 3,963.96 9,79.7 2 ОЭДФ2 OEDF 3,333.33 5,0·102 5.010 2 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 5,275.27 9,09.0 2 ОЭДФ2 OEDF 4,824.82 9,4·102 9.4 · 10 2 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 6,086.08 8,48.4 2 ОЭДФ2 OEDF 6,346.34 6,2·102 6.210 2 Cr3+ Cr 3+ 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 3,063.06 4,0·104.010 2 ОЭДФ2 OEDF 2,952.95 2,6·103 2.6 · 10 3 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 3,843.84 5,7·105.710 2 ОЭДФ2 OEDF 3,423.42 1,5·104 1.5 · 10 4 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 4,564,56 3,4·103.4 · 10 2 ОЭДФ2 OEDF 5,655.65 1,3·104 1.3 · 10 4 1,4 ЭДТА+1 H3Cit+1 H2C2O4 1.4 EDTA + 1 H 3 Cit + 1 H 2 C 2 O 4 6,006.00 1,3·101.3 · 10 2 ОЭДФ2 OEDF 6,526.52 5,1·103 5.110 3

Также в результате экспериментов установлено, что заявляемая алкилдифосфоновая форма сильноосновных анионитов, например ОЭДФ-форма, позволяет эффективно удалять ПМ и радионуклиды из восстановительных растворов, содержащих ЭДТА, например, из растворов состава ЭДТА+N2H4+NH4OH. Объемные коэффициенты распределения катионов Fe2+ на анионите в ОЭДФ-форме из растворов, содержащих ЭДТА и восстановитель, представлены в таблице 10. Условия опытов: статика, Т=20÷25°С, Vраствора=100 мл, Vсмолы=2 мл. Корректировка величины рН исходного раствора 2,5 г/л ЭДТА+0,25 г/л N2H4 проводилась введением аммиака (NH4OH).Also, as a result of experiments, it was found that the claimed alkyl diphosphonic form of strongly basic anion exchangers, for example, HEDP form, allows efficient removal of PM and radionuclides from reducing solutions containing EDTA, for example, from solutions of the composition EDTA + N 2 H 4 + NH 4 OH. The volume distribution coefficients of Fe 2+ cations on the anion exchange resin in the HEDP form from solutions containing EDTA and a reducing agent are presented in Table 10. Test conditions: static, T = 20 ÷ 25 ° C, V solution = 100 ml, V resin = 2 ml . Adjustment of the pH value of the initial solution of 2.5 g / l EDTA + 0.25 g / l N 2 H 4 was carried out by the introduction of ammonia (NH 4 OH).

Таблица 10Table 10 Заявляемый способ. Кр микропримесей катионов 59Fe2+ на анионите АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме в зависимости от равновесных величин рН растворов, содержащих ЭДТА, состава, г/л: 2,5 ЭДТА+0,25 N2H4+NH4OH.The inventive method. K p trace 59 Fe 2+ cations on the anion AB-17-8 Disaster HEDP-form depending on the equilibrium pH of the solution containing EDTA, the composition, g / l 2.5 EDTA + 0,25 N 2 H 4 + NH 4 OH. № п/пNo. p / p Состав раствора, г/лThe composition of the solution, g / l рНравн pH is equal lg Кр lg K p 1one 2,5 ЭДТА+0,25 N2H4 2.5 EDTA + 0.25 N 2 H 4 3,083.08 3,503,50 22 2,5 ЭДТА+0,25 N2H4+NH4OH2.5 EDTA + 0.25 N 2 H 4 + NH 4 OH 3,453.45 3,493.49 33 2,5 ЭДТА+0,25 N2H4+NH4OH2.5 EDTA + 0.25 N 2 H 4 + NH 4 OH 4,074.07 3,073.07 4four 2,5 ЭДТА+0,25 N2H4+NH4OH2.5 EDTA + 0.25 N 2 H 4 + NH 4 OH 4,674.67 2,902.90 55 2,5 ЭДТА+0,25 N2H4+NH4OH2.5 EDTA + 0.25 N 2 H 4 + NH 4 OH 6,326.32 3,023.02 66 2,5 ЭДТА+0,25 N2H4+NH4OH2.5 EDTA + 0.25 N 2 H 4 + NH 4 OH 8,358.35 2,602.60

Экспериментально выявлено, что эффективное выведение Fe2+ на заявляемой форме анионита из восстановительных растворов, содержащих ЭДТА, возможно и эффективно в диапазоне равновесных рН растворов от 3,0 до 6,0. Изменения рН растворов в указанном диапазоне незначительно сказываются на селективности ОЭДФ-формы анионита по отношению к Fe2+ и, таким образом, не существенно влияют на сорбцию данного катиона.It was experimentally found that the effective removal of Fe 2+ on the claimed form of anion exchange resin from reducing solutions containing EDTA is possible and effective in the range of equilibrium pH solutions from 3.0 to 6.0. Changes in the pH of solutions in the indicated range slightly affect the selectivity of the HEDP form of the anion exchange resin with respect to Fe 2+ and, therefore, do not significantly affect the sorption of this cation.

Также в результате экспериментов выявлена возможность удаления ПМ и радионуклидов на заявляемой форме анионита из растворов, содержащих, наряду с комплексообразующими и восстановительными агентами, лиганды различных минеральных или органических кислот. Установлено, что введение лигандов уксусной, лимонной, азотной кислот в растворы комплексонов, например ОЭДФ, ЭДТА, не приводит к ухудшению характеристик сорбционных процессов ПМ и радионуклидов на анионите в ОЭДФ-форме, а в ряде случаев, наоборот, результатом наличия в растворах дополнительных лигандов является улучшение характеристик сорбции. Например, объемные коэффициенты распределения микропримесей катионов Fe2+ из растворов состава 2,5 г/л ОЭДФ+1,25 г/л CH3COONH4+0,75 г/л N2H4 на анионите АВ-17-8 чС в ОЭДФ-форме в диапазоне равновесных рН растворов от 4,00 до 5,50 меняются в интервале от 5,1·104 до 1,3·104. Данные величины не меньше, а в некоторых случаях больше значений Кр для катионов Fe3+ и Fe2+, которые определены авторами для сорбции на анионите в ОЭДФ-форме из растворов, содержащих:The experiments also revealed the possibility of removing PM and radionuclides on the claimed form of anion exchange resin from solutions containing, along with complexing and reducing agents, ligands of various mineral or organic acids. It was found that the introduction of ligands of acetic, citric, and nitric acids into solutions of complexones, for example, HEDP, EDTA, does not lead to a deterioration in the characteristics of sorption processes of PM and radionuclides on anion exchangers in the HEDP form, and in some cases, on the contrary, as a result of the presence of additional ligands in solutions is the improvement of sorption characteristics. For example, volumetric distribution coefficients of trace impurities of Fe 2+ cations from solutions with the composition of 2.5 g / l HEDP + 1.25 g / l CH 3 COONH 4 +0.75 g / l N 2 H 4 on anion exchange resin AB-17-8 hС in the HEDP form in the range of equilibrium pH of solutions from 4.00 to 5.50 vary in the range from 5.1 · 10 4 to 1.3 · 10 4 . These values are not less, and in some cases, greater than the values of K p for Fe 3+ and Fe 2+ cations, which were determined by the authors for sorption on anion exchange resin in HEDP form from solutions containing:

- ОЭДФ+NH4OH;- OEDP + NH 4 OH;

- ОЭДФ+N2H4+NH4OH;- HEDP + N 2 H 4 + NH 4 OH;

- ЭДТА+NH4OH;- EDTA + NH 4 OH;

- ЭДТА+N2H4+NH4OH.- EDTA + N 2 H 4 + NH 4 OH.

Принципиально, что в заявляемом способе, в отличие от способа-прототипа, не вводятся ограничения, связанные с величинами констант нестойкости комплексов, образуемых комплексообразующими агентами, входящими в состав растворов, с ионами переходных металлов. Способ-прототип распространяется на сорбцию только ионов ПМ, конкретно Fe3+, имеющих величины констант нестойкости соединений в растворах выше 22. В заявляемом способе формам комплексов ОЭДФ с Fe2+ (MeH2L, MeHL) и Со2+ (MeH2L, MeHL) соответствуют величины констант нестойкости 5,31 и 9,05 для Fe2+; 5,29 и 9,36 для Со2+ /Н.И.Ампелогова, Ю.М.Симановский, А.А.Трапезников. Дезактивация в ядерной энергетике. - М.: Энергоиздат, 1982 г., стр.123-130, табл.9.5 стр.126/. Из этого же источника следует, что константа нестойкости комплекса Cr3+ с ОЭДФ пока не определена, что не мешает эффективной сорбции Cr3+ на заявляемой форме анионита и подтверждается данными таблицы 6. Преимущества, которые открываются при сорбции Cr3+ из растворов, содержащих комплексообразующие агенты, следуют из известных данных по вкладу радионуклида 51Cr в мощность доз гамма-излучений от растворов при дезактивации первых контуров ЯЭУ сразу после останова реактора. Вклад 51Cr находится в пределах 30-50%.Fundamentally, in the inventive method, in contrast to the prototype method, no restrictions are introduced associated with the values of the instability constants of complexes formed by complexing agents that are part of solutions with transition metal ions. The prototype method extends to the sorption of PM ions only, specifically Fe 3+ , having the instability constants of compounds in solutions above 22. In the present method, the OEDP complexes with Fe 2+ (MeH 2 L, MeHL) and Co 2+ (MeH 2 L , MeHL) correspond to instability constants of 5.31 and 9.05 for Fe 2+ ; 5.29 and 9.36 for Co 2+ / N.I. Ampelogova, Yu.M. Simanovsky, A.A. Trapeznikov. Decontamination in nuclear power. - M.: Energoizdat, 1982, p. 123-130, Table 9.5 p. 126 /. From the same source it follows that the instability constant of the Cr 3+ complex with HEDP has not yet been determined, which does not interfere with the effective sorption of Cr 3+ on the claimed form of anion exchange resin and is confirmed by the data in Table 6. Advantages that are revealed during sorption of Cr 3+ from solutions containing complexing agents follow from the known data on the contribution of the 51 Cr radionuclide to the dose rate of gamma radiation from solutions upon deactivation of the first nuclear power circuit immediately after shutting down the reactor. The contribution of 51 Cr is in the range of 30-50%.

Таким образом, заявляемый способ удаления переходных металлов и радионуклидов из растворов, содержащих комплексообразующие агенты, на сильноосновном анионите, переведенном в форму алкилдифосфонового комплексона, например гидрооксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ), обеспечивает:Thus, the inventive method of removing transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agents on a strongly basic anion exchange resin converted to an alkyl diphosphonic complexone, for example hydroxyethylidene diphosphonic acid (OEDP), provides:

- повышение эффективности сорбции переходных металлов и радионуклидов из растворов, содержащих комплексообразующие агенты;- improving the efficiency of sorption of transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agents;

- расширение ряда ионов переходных металлов и радионуклидов, которые можно удалять из растворов, содержащих различные комплексообразующие агенты, на ионообменных фильтрах в процессе дезактивации контуров ЯЭУ;- expansion of a number of transition metal ions and radionuclides that can be removed from solutions containing various complexing agents on ion-exchange filters in the process of decontamination of nuclear power plants;

- возможность эффективного удаления ионов переходных металлов и радионуклидов из растворов комплексообразующих агентов, дополнительно содержащих восстановительные агенты;- the ability to effectively remove transition metal ions and radionuclides from solutions of complexing agents, additionally containing reducing agents;

- расширение диапазона рН растворов, отвечающего условиям эффективного удаления ПМ и радионуклидов из растворов, содержащих комплексообразующие агенты;- expanding the pH range of solutions that meets the conditions for the effective removal of PM and radionuclides from solutions containing complexing agents;

- увеличение емкости формы анионита по основному, исчерпывающему емкость ионита сорбату, соответственно, повышение эффективности регенерации комплексообразующих агентов в растворах в процессе их очистки от переходных металлов и радионуклидов при дезактивациях.- an increase in the capacity of the form of anion exchange resin on the main, exhausting the capacity of ion exchanger sorbate, respectively, increase in the efficiency of regeneration of complexing agents in solutions during their purification from transition metals and radionuclides during deactivation.

Дополнительным преимуществом заявляемой формы анионита является удобство ее подготовки путем внесения концентрата раствора ОЭДФ в над товарную воду ионита и выдержки в статических условиях до наступления равновесия. Подготовка не требует специальных технологических систем и оборудования, легко осуществима в отдельных емкостях из материалов, инертных по отношению к растворам ОЭДФ, например полимерных.An additional advantage of the claimed form of anion exchange resin is the convenience of its preparation by introducing a concentrate of a HEDP solution into the ion exchange water and holding in static conditions until equilibrium occurs. Preparation does not require special technological systems and equipment; it is easily feasible in separate containers made of materials that are inert with respect to HEDP solutions, for example, polymer ones.

Предложенный способ может быть использован при химических дезактивациях и отмывках контуров ядерных энергетических и теплоэнергетических установок. Способ обеспечивает возможность сорбционной очистки растворов и ЖРО, содержащих комплексоны, восстановители, лиганды минеральных или органических кислот, снижения количества и объемной активности ЖРО, сокращения затрат на прием, хранение и переработку отходов.The proposed method can be used for chemical decontamination and washing the contours of nuclear power and heat power plants. The method provides the possibility of sorption purification of solutions and LRW containing complexones, reducing agents, ligands of mineral or organic acids, reducing the amount and volumetric activity of LRW, reducing the cost of receiving, storing and processing waste.

Claims (3)

1. Способ удаления переходных металлов и радионуклидов из растворов, содержащих комплексообразующий агент, включающий циркуляцию очищаемого раствора через анионит, предварительно переведенный в форму комплексообразующего агента, с одновременной регенерацией этого агента и его последующим возвратом в основной объем очищаемого раствора при поддержании оптимальных диапазонов величин рН и температуры очищаемого раствора, отличающийся тем, что в качестве комплексообразующего агента используют гидрооксиэтилидендифосфоновую кислоту, определяют объемные коэффициенты распределения микропримесей ионов переходных металлов и радионуклидов между очищаемым раствором и анионитом в форме комплексообразующего агента и зависимости объемных коэффициентов распределения от равновесных величин рН очищаемых растворов, при этом оптимальный диапазон величин рН растворов определяют из зависимостей объемных коэффициентов распределения ионов металлов и радионуклидов на анионите в форме комплексообразующего агента от равновесных величин рН очищаемых растворов и поддерживают в процессе очистки в диапазоне, соответствующем максимальным значениям объемных коэффициентов распределения микропримесей ионов переходных металлов и радионуклидов между очищаемым раствором и анионитом, а температуру раствора на анионите выдерживают в верхних пределах, соответствующих паспортным данным анионита по термостойкости.1. A method for removing transition metals and radionuclides from solutions containing a complexing agent, comprising circulating a solution to be purified through anion exchange resin, previously converted into a complexing agent, with the simultaneous regeneration of this agent and its subsequent return to the main volume of the solution to be purified, while maintaining optimal ranges of pH and temperature of the solution to be purified, characterized in that hydroxyethylidene diphosphonic acid is used as a complexing agent, o the volume distribution coefficients of microimpurities of transition metal ions and radionuclides between the solution to be purified and the anion exchange resin in the form of a complexing agent and the dependence of the volume distribution coefficients on the equilibrium pH values of the solutions to be purified are determined, the optimal pH range of the solutions being determined from the dependences of the volume distribution coefficients of metal ions and radionuclides on the anion exchange resin in the form of a complexing agent from equilibrium pH values of the purified solutions and support in p the purification process in the range corresponding to the maximum values of the volumetric distribution coefficients of microimpurities of transition metal ions and radionuclides between the solution to be cleaned and the anion exchange resin, and the temperature of the solution on the anion exchange resin is kept in the upper limits corresponding to the passport data of the anion exchange resin on heat resistance. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве анионита, который переводят в форму комплексообразующего агента, используют сильноосновный анионит в ОН--форме.2. The method according to claim 1, characterized in that as the anion exchange resin, which is converted into the form of a complexing agent, a strongly basic anion exchange resin in the OH - form is used. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оптимальный диапазон величин рН растворов составляет 2,5-6,0. 3. The method according to claim 1, characterized in that the optimal range of pH values of the solutions is 2.5-6.0.
RU2012100466/07A 2012-01-10 2012-01-10 Method for removing transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agent RU2458418C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012100466/07A RU2458418C1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Method for removing transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agent

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012100466/07A RU2458418C1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Method for removing transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agent

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2458418C1 true RU2458418C1 (en) 2012-08-10

Family

ID=46849734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012100466/07A RU2458418C1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Method for removing transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agent

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2458418C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586967C1 (en) * 2015-03-18 2016-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Method of decontaminating radioactive-contaminated metal and non-metal surfaces

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0135276A1 (en) * 1983-07-14 1985-03-27 Westinghouse Electric Corporation Method of removing transition metals from complexing agent-containing solutions
EP0527416A2 (en) * 1991-08-14 1993-02-17 Siemens Aktiengesellschaft Process and device for disposing of an organic substance
RU2381580C1 (en) * 2008-10-13 2010-02-10 Учреждение Российской академии наук Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) Method of stabilising highly saline high-activity wastes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0135276A1 (en) * 1983-07-14 1985-03-27 Westinghouse Electric Corporation Method of removing transition metals from complexing agent-containing solutions
EP0527416A2 (en) * 1991-08-14 1993-02-17 Siemens Aktiengesellschaft Process and device for disposing of an organic substance
RU2381580C1 (en) * 2008-10-13 2010-02-10 Учреждение Российской академии наук Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) Method of stabilising highly saline high-activity wastes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АМПЕЛОГОВА Н.И. и др. Дезактивация в ядерной энергетике. - М.: Энергоатомиздат, 1982, с.198-200, 206. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586967C1 (en) * 2015-03-18 2016-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Method of decontaminating radioactive-contaminated metal and non-metal surfaces

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4512921A (en) Nuclear reactor cooling system decontamination reagent regeneration
Chiariza et al. Diphonix® resin: a review of its properties and applications
JPH0145600B2 (en)
US4705573A (en) Descaling process
TW201131581A (en) Method for surface-decontamination
KR20130094306A (en) Reactor decontamination process and reagent
RU2458418C1 (en) Method for removing transition metals and radionuclides from solutions containing complexing agent
US4657596A (en) Ceric acid decontamination of nuclear reactors
JP4372418B2 (en) Method for dissolving solids formed in nuclear facilities
Palazhchenko et al. Iron hydrolysis and lithium uptake on mixed-bed ion exchange resin at alkaline pH
RU2340965C1 (en) Method of chemical decontamination of nuclear power plant equipment
EP0135276B1 (en) Method of removing transition metals from complexing agent-containing solutions
Sharygin et al. Inorganic sorbent for selective treatment of liquid radioactive wastes
Moskvin et al. Low-waste process for chemical decontamination of primary circuits of water-cooled nuclear power installations using ion-exchange methods for treatment of decontaminating solutions
Ananthan et al. Enhanced dissolution of hematite in reductive-complexing formulation under regenerative mode
RU2767977C2 (en) Zinc dosing for deactivation of light-water reactors
RU2450376C1 (en) Method to maintain water-chemical mode of nuclear power plant
Verguts et al. Recovery of cesium and strontium isotopes
Thompson et al. Ion Exchange Processes for Nuclear Powder Plants
Anstine et al. Coolant system decontamination
Schunk et al. Qualification of a low concentration method for decontamination of primary systems
SZÁNYA et al. THE VOLUME REDUCTION OF LIQUID RADIOACTIVE WASTE BY COMBINED TREATMENT METHODS
Kádár et al. Accumulation of uranium, transuranium and fission products on stainless steel surfaces. I. A comprehensive view of the experimental parameters influencing the extent and character of the contamination
JPS59164998A (en) Method of processing oxidation film in pipe circuit
Lauderdale Jr et al. PROCESS AND APPARATUS FOR WATER DECONTAMINATION