[go: up one dir, main page]

RU2676624C1 - Method for immobilization of thorium(iv) from aqueous solutions with sorbent based on cerium(iv) dipotassium hydrogen - Google Patents

Method for immobilization of thorium(iv) from aqueous solutions with sorbent based on cerium(iv) dipotassium hydrogen Download PDF

Info

Publication number
RU2676624C1
RU2676624C1 RU2018117159A RU2018117159A RU2676624C1 RU 2676624 C1 RU2676624 C1 RU 2676624C1 RU 2018117159 A RU2018117159 A RU 2018117159A RU 2018117159 A RU2018117159 A RU 2018117159A RU 2676624 C1 RU2676624 C1 RU 2676624C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thorium
cerium
immobilization
solution
sorption
Prior art date
Application number
RU2018117159A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Иванов
Анна Юрьевна Романчук
Таисия Олеговна Шекунова
Владимир Геннадиевич Петров
Александр Евгеньевич Баранчиков
Ольга Сергеевна Иванова
Хурсанд Эльмуродович Ёров
Степан Николаевич Калмыков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН)
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 бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН)
Priority to RU2018117159A priority Critical patent/RU2676624C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2676624C1 publication Critical patent/RU2676624C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F15/00Compounds of thorium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/048Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium containing phosphorus, e.g. phosphates, apatites, hydroxyapatites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/12Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to methods for sorption of Th(IV) from aqueous solutions. Immobilization of thorium(IV) is carried out on a sorbent based on cerium(IV) dipotassium hydrogen. Cerium-containing phosphate solution with cerium(IV) concentration of 0.01÷0.8 M is mixed with an aqueous solution containing thorium ions, withstand the resulting suspension of cerium(IV) dipotassium hydrogen with adsorbed thorium with stirring, the precipitate formed from the liquid is separated and annealed at 1,000÷1,200 °C.
EFFECT: method provides effective sorption of thorium(IV) from aqueous radioactive solutions.
1 cl, 2 dwg, 1 tbl, 8 ex

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способам иммобилизации радиоактивных отходов из водных растворов, а именно Th(IV).The invention relates to the field of environmental protection, and in particular to methods of immobilizing radioactive waste from aqueous solutions, namely Th (IV).

Начиная с 70-х годов XX века одними из наиболее значимых экологических проблем являются обращение с радиоактивными отходами и защита окружающей среды от радиоактивного загрязнения, в том числе очистка ранее загрязненных территорий. Радиоактивные отходы, образующиеся в процессе переработки отработавшего ядерного топлива, представляют собой растворы или шламы, содержащие продукты деления, в частности, радионуклиды Cs, Sr, Zr, Тс, Mo, Ru, I, редкоземельных элементов, а также остаточные количества актинидов [1].Since the 70s of the XX century, one of the most significant environmental problems has been the management of radioactive waste and the protection of the environment from radioactive contamination, including the cleaning of previously contaminated areas. Radioactive waste generated during the processing of spent nuclear fuel is a solution or sludge containing fission products, in particular radionuclides Cs, Sr, Zr, Tc, Mo, Ru, I, rare earth elements, as well as residual amounts of actinides [1] .

Торий в природе не образует залежей собственных руд и почти всегда содержится в минералах редкоземельных элементов. При их технологической переработке образуется значительное количество жидких радиоактивных отходов, содержащих, в том числе, и радиоактивный торий, а также продукты его распада. В частности, торий является побочным продуктом переработки лопаритового концентрата, который представляет собой комплексное сырье, содержащее оксиды большого количества химических элементов, в первую очередь, тантала и ниобия [патент RU 2168556].Thorium in nature does not form deposits of its own ores and is almost always found in rare earth minerals. During their technological processing, a significant amount of liquid radioactive waste is generated, containing, among other things, radioactive thorium, as well as its decay products. In particular, thorium is a by-product of the processing of loparite concentrate, which is a complex raw material containing oxides of a large number of chemical elements, primarily tantalum and niobium [patent RU 2168556].

В патенте RU 2334802 предложен способ извлечения тория из отходов процесса переработки лопаритовых концентратов - отработанного расплава солевого оросительного фильтра (СОФ) процесса хлорирования лопаритовых концентратов. Способ включает приготовление суспензии путем слива отработанного расплава СОФ в воду, введение высокомолекулярного флокулянта, выдержку, фильтрование, отделение осадка, получение хлоридного раствора, обработку стальным скрапом и металлическим магнием.Patent RU 2334802 proposes a method for extracting thorium from waste from the processing of loparite concentrates - spent molten salt irrigation filter (SOF) of the chlorination process of loparite concentrates. The method includes preparing a suspension by pouring the spent SOF melt into water, introducing a high molecular weight flocculant, holding, filtering, separating the precipitate, obtaining a chloride solution, treating with steel scrap and metal magnesium.

В патенте RU 2207393 предложен способ извлечения и концентрирования тория из технологических растворов, включающий сорбцию тория при рН 2,8-3,5 и температуре 60-95°С на пористом сульфакатионите с последующей промывкой катионита и десорбцией тория карбонатсодержащим раствором.RU 2207393 proposes a method for the extraction and concentration of thorium from technological solutions, including sorption of thorium at a pH of 2.8-3.5 and a temperature of 60-95 ° C on porous sulfacationite, followed by washing of the cation exchange resin and desorption of thorium with a carbonate-containing solution.

В патенте RU 2112068 для осуществления способа сорбционного извлечения тория из грунта, природных и технологических вод использовали пористый композиционный материал, включающий вермикулит, активированный уголь, глауконит, декстрин и порошок перлитовый фильтровальный при равном соотношении компонентов.In the patent RU 2112068, a porous composite material was used for the sorption extraction of thorium from soil, natural and industrial waters, including vermiculite, activated carbon, glauconite, dextrin, and perlite filter powder with an equal ratio of components.

В патенте FR 2652193 для иммобилизации тория было предложено плавить сухой радиоактивный остаток в присутствии флюсующего материала при температурах 1200-1800°С до образования стекла, которое затем можно хранить в специальных контейнерах.In patent FR 2652193 for the immobilization of thorium, it was proposed to melt the dry radioactive residue in the presence of fluxing material at temperatures of 1200-1800 ° C until glass forms, which can then be stored in special containers.

Недостатком предложенных способов извлечения тория из жидких технологических отходов является многостадийность процесса, а также то, что получаемый радиоактивный продукт требует особых условий хранения, например, в хранилище спецотходов.The disadvantage of the proposed methods for the extraction of thorium from liquid technological waste is the multi-stage process, as well as the fact that the resulting radioactive product requires special storage conditions, for example, in a special waste storage.

В качестве перспективных материалов для иммобилизации тория(IV) из жидких радиоактивных отходов можно считать гидроортофосфаты церия(IV), интерес к которым обусловлен их катионобменными и сорбционными свойствами [2-8]. В работах [9, 10] авторы синтезировали композиты фосфата церия(IV) и полиакриламида/полиакрилнитрила для извлечения изотопов 60Со, 134Cs, 152+154Eu из жидких радиоактивных отходов. Был подтвержден эндотермический характер сорбционного процесса для всех трех ионов металлов и установлено, что хемосорбция является преобладающим сорбционным механизмом. Полученные авторами данные позволили сделать вывод о том, что композит фосфата церия(IV) и полиакриламида/полиакрилнитрила является хорошим ионообменным материалом для извлечения и разделения радионуклидов 60Со, 134Cs, 152+154Eu.As promising materials for the immobilization of thorium (IV) from liquid radioactive waste, cerium (IV) hydroorthophosphates can be considered, interest in which is due to their cation exchange and sorption properties [2-8]. In [9, 10], the authors synthesized cerium (IV) phosphate and polyacrylamide / polyacrylonitrile composites to extract 60 Co, 134 Cs, 152 + 154 Eu isotopes from liquid radioactive waste. The endothermic nature of the sorption process for all three metal ions was confirmed and it was found that chemisorption is the predominant sorption mechanism. The data obtained by the authors led to the conclusion that the composite of cerium (IV) phosphate and polyacrylamide / polyacrylonitrile is a good ion-exchange material for the extraction and separation of 60 Co, 134 Cs, 152 + 154 Eu radionuclides.

Аргументом в пользу использования гидроортофосфатов церия(IV) для извлечения тория из жидких технологических отходов является тот факт, что церий(IV) и торий(IV) могут образовывать изоструктурные фосфаты [11-14], вследствие близости их ионных радиусов (97 пм и 106 пм соответственно, координационное число=8 [15]). В связи с этим, извлечение тория гидроортофосфатами церия(IV) из растворов может происходить не только по сорбционному механизму, но и вследствие соосаждения.An argument in favor of using cerium (IV) hydroorthophosphates for the extraction of thorium from liquid process wastes is the fact that cerium (IV) and thorium (IV) can form isostructural phosphates [11-14], due to the proximity of their ionic radii (97 pm and 106 pm, respectively, coordination number = 8 [15]). In this regard, the extraction of thorium by cerium (IV) hydroorthophosphates from solutions can occur not only by the sorption mechanism, but also due to coprecipitation.

Кроме того, преимуществом извлечения тория(IV) гидроортофосфатами церия(IV) служит то, что гидроортофосфаты церия(IV) при термической обработке формируют монацит CePO4 [16-18] - перспективную матрицу для захоронения радиоактивных отходов, поскольку известно, что натуральный природный монацит может содержать в себе достаточно большое количество радиоактивных элементов. Так, в монацитовых рудах может находиться до 29 мас. % ThO2 (а некоторые образцы содержат около 50 мас. % ThO2) [19-21].In addition, the advantage of the extraction of thorium (IV) with cerium (IV) hydroorthophosphates is that cerium (IV) hydroorthophosphates form a monazite CePO 4 [16-18], a promising matrix for the disposal of radioactive waste, since it is known that natural monazite may contain a sufficiently large number of radioactive elements. So, in monazite ores can be up to 29 wt. % ThO 2 (and some samples contain about 50 wt.% ThO 2 ) [19-21].

Наиболее близкое техническое решение предложенного изобретения изложено в патенте US 5573673. Для иммобилизации ионов стронция из водных растворов помещали адсорбент, представляющий собой фосфат церия(IV) состава Се(HPO4)х*yH2O, где x=1,8÷2,1 и y=1÷4, в водный раствор, содержащий ионы стронция, и подвергали смесь гидротермальной обработке при температурах 100-300°С по меньшей мере в течение 1 ч. Затем адсорбент отделяли от водного раствора. Дополнительно уточнено, что полученный осадок может быть высушен и затем подвергнут термической обработке при температурах до 500°С в течение не менее получаса.The closest technical solution proposed by the invention described in patent US 5573673. For immobilization of strontium ions from aqueous solutions were placed the adsorbent, which is a phosphate, cerium (IV) the composition of Ce (HPO 4) x * yH 2 O, where x = 1,8 ÷ 2 1 and y = 1–4, into an aqueous solution containing strontium ions, and the mixture was hydrothermally treated at temperatures of 100–300 ° C for at least 1 hour. Then, the adsorbent was separated from the aqueous solution. It was further clarified that the resulting precipitate can be dried and then subjected to heat treatment at temperatures up to 500 ° C for at least half an hour.

Недостатком прототипа является использование низких температур термической обработки, в результате чего формирование монацита происходит не в полном объеме, поэтому получаемый продукт нельзя использовать в качестве инертной матрицы для захоронения.The disadvantage of the prototype is the use of low heat treatment temperatures, as a result of which the formation of monazite does not occur in full, so the resulting product cannot be used as an inert matrix for disposal.

Еще одним недостатком является необходимость предварительного трудоемкого синтеза сорбента - фосфата церия(IV), также описанного в формуле изобретения патента US 5573673.Another disadvantage is the need for preliminary labor-intensive synthesis of the sorbent - cerium (IV) phosphate, also described in the claims of US patent 5573673.

Изобретение направлено на изыскание способа иммобилизации тория(IV) из водных радиоактивных растворов, что необходимо для защиты окружающей среды от радиоактивного загрязнения.The invention is directed to finding a method for immobilizing thorium (IV) from aqueous radioactive solutions, which is necessary to protect the environment from radioactive contamination.

Технический результат достигается тем, что предложен способ иммобилизации тория(IV) из водных растворов сорбентом на основе гидроортофосфата церия(IV), заключающийся в том, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор с концентрацией церия(IV) 0,01÷0,8 М смешивают с водным раствором, содержащим ионы тория, выдерживают образующуюся суспензию гидроортофосфата церия(IV) с адсорбированным торием, при перемешивании в течение 1÷24 ч, отделяют сформировавшийся осадок от жидкости и подвергают его отжигу при температурах 1000 1200°С в течение 1 4 ч.The technical result is achieved by the fact that the proposed method of immobilization of thorium (IV) from aqueous solutions with a sorbent based on cerium (IV) hydroorthophosphate, which consists in the fact that a cerium-containing phosphate solution with a concentration of cerium (IV) of 0.01 ÷ 0.8 M is mixed with water With a solution containing thorium ions, the resulting suspension of cerium (IV) hydroorthophosphate with adsorbed thorium is maintained, with stirring for 1 ÷ 24 hours, the formed precipitate is separated from the liquid and annealed at temperatures of 1000–1200 ° С for 1–4 hours.

Синтез церийсодержащего фосфорнокислого раствора проводят по методике, описанной в [16]. Диапазон концентраций церийсодержащего фосфорнокислого раствора выбран из тех соображений, что использование концентрации менее 0,01 М неэффективно ввиду сложности отделения осадка от жидкости и низкой степени извлечения тория(IV) из раствора, а использование концентрации более 0,8 М невозможно, потому что данная концентрация является максимально возможной концентрацией церийсодержащих фосфорнокислых растворов.The synthesis of cerium-containing phosphate solution is carried out according to the procedure described in [16]. The concentration range of the cerium-containing phosphate solution is selected from the considerations that the use of a concentration of less than 0.01 M is inefficient due to the difficulty of separating the precipitate from the liquid and the low degree of extraction of thorium (IV) from the solution, and the use of a concentration of more than 0.8 M is impossible, because this concentration is the maximum possible concentration of cerium-containing phosphate solutions.

Образующуюся суспензию выдерживают минимум в течение часа, поскольку при меньшем времени сорбция протекает не в полном объеме. Использование времени выдержки более 24 ч нецелесообразно, потому что не происходит дополнительной иммобилизации тория(IV).The resulting suspension can withstand at least an hour, since with less time, sorption does not occur in full. Using a holding time of more than 24 hours is impractical because there is no additional immobilization of thorium (IV).

Термическую обработку проводят при температурах 1000÷1200°С, поскольку при более низких температурах формирование монацита происходит не в полной мере, а использование более высоких температур нецелесообразно, поскольку не влияет на технический результат.Heat treatment is carried out at temperatures of 1000 ÷ 1200 ° C, because at lower temperatures the formation of monazite does not occur in full, and the use of higher temperatures is impractical because it does not affect the technical result.

Термическую обработку проводят в течение 1÷4 ч, поскольку при меньшей продолжительности обработки формирование монацита происходит не в полной мере, а использование более длительной продолжительности обработки нецелесообразно, поскольку не влияет на технический результат.The heat treatment is carried out for 1 ÷ 4 hours, since for a shorter treatment time the formation of monazite does not occur in full, and the use of a longer treatment time is impractical because it does not affect the technical result.

Сущность изобретения заключается в том, что при смешивании церийсодержащего фосфорнокислого раствора с водным раствором, содержащим торий(IV), формируется гелеобразный осадок с высокой удельной площадью поверхности, на поверхности которого происходит сорбция радиоактивного нуклида. Кроме того, формирующийся осадок содержит на поверхности гидроортофосфатные группы, обладающие высоким химическим сродством к ионам тория, в результате чего иммобилизация ионов тория из раствора дополнительно происходит за счет образования на поверхности осадка малорастворимых фосфатных соединений тория(IV). Таким образом, сорбент на основе гидроортофосфата церия(IV) образуется непосредственно в водных средах, содержащих радиоактивные отходы, и иммобилизует ионы тория за счет как физической сорбции, так и хемосорбции. Последующая термическая обработка сорбента приводит к формированию устойчивого монацита, содержащего извлеченный из раствора торий(IV) и являющегося эффективной матрицей для захоронения радиоактивных нуклидов.The essence of the invention lies in the fact that when a cerium-containing phosphate solution is mixed with an aqueous solution containing thorium (IV), a gel-like precipitate is formed with a high specific surface area, on the surface of which sorption of the radioactive nuclide takes place. In addition, the formed precipitate contains hydroorthophosphate groups on the surface that have a high chemical affinity for thorium ions; as a result, the immobilization of thorium ions from the solution additionally occurs due to the formation of poorly soluble thorium (IV) phosphate compounds on the surface of the precipitate. Thus, a sorbent based on cerium (IV) hydroorthophosphate is formed directly in aqueous media containing radioactive waste and immobilizes thorium ions due to both physical sorption and chemisorption. Subsequent heat treatment of the sorbent leads to the formation of a stable monazite containing thorium (IV) extracted from the solution and is an effective matrix for the disposal of radioactive nuclides.

Сорбционные эксперименты по извлечению 232,234Th(IV) проводили с использованием следующего оборудования: осадок отделяли центрифугированием при 14000 g (Eppendorf centrifuge 5418), оставшуюся радиоактивность в жидкости определяли методом жидкостно-сцинтиляционной спектрометрии (TriCarb 2700TR, Packard Instruments; Quantulus 1220, Packard Instruments). Активность тория(IV) определяли по активности короткоживущей метки 234Th, предварительно выделенной из раствора U методом ионного обмена (хроматографическая колонка, заполненная DOWEX 1×8 (Serpa)). Сорбционные эксперименты проводили в пластиковых флаконах, на стенках которых сорбция пренебрежимо мала в условиях эксперимента. Измерение рН проводили комбинированным стеклянным электродом InLab Expert Pro (Mettler Toledo) с использованием иономера ЭКСПЕРТ-001.Sorption experiments to recover 232,234 Th (IV) were carried out using the following equipment: the precipitate was separated by centrifugation at 14,000 g (Eppendorf centrifuge 5418), the remaining radioactivity in the liquid was determined by liquid scintillation spectrometry (TriCarb 2700TR, Packard Instruments; Quantulus 1220, Packard Instruments) . The activity of thorium (IV) was determined by the activity of a short-lived 234 Th label, previously isolated from solution U by ion exchange (chromatographic column filled with DOWEX 1 × 8 (Serpa)). Sorption experiments were carried out in plastic bottles, on the walls of which sorption is negligible under the experimental conditions. The pH was measured using an InLab Expert Pro combined glass electrode (Mettler Toledo) using an EXPERT-001 ionomer.

Изобретение проиллюстрировано следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.

Фиг. 1. Дифрактограмма продукта, полученного отжигом осадка, сформированного в результате взаимодействия церийсодержащего раствора с водным раствором, содержащим 10"4 М тория(IV), при температуре 1200°С в течение 4 ч.FIG. 1. Diffraction pattern of the product obtained by annealing a precipitate formed as a result of the interaction of a cerium-containing solution with an aqueous solution containing 10 " 4 M thorium (IV) at a temperature of 1200 ° C for 4 hours

Фиг. 2. Степень извлечения Th(IV) из модельных растворов реальных радиоактивных отходов при их смешивании с церийсодержащим фосфорнокислым раствором. Для сравнения приведена степень извлечения Th(IV) из модельных растворов реальных радиоактивных отходов глиной месторождения 10 Хутор (Хакассия, Россия). Концентрация твердой фазы в этих экспериментах составила 1 г/л.FIG. 2. The degree of extraction of Th (IV) from model solutions of real radioactive waste when mixed with cerium-containing phosphate solution. For comparison, the degree of extraction of Th (IV) from model solutions of real radioactive waste from clay of the Khutor deposit 10 (Khakassia, Russia) is given. The concentration of the solid phase in these experiments was 1 g / L.

Ниже приведены примеры иллюстрирующие, но не ограничивающие предложенный способ.The following are examples illustrating but not limiting the proposed method.

Пример. 1.Example. one.

1 мл церийсодержащего фосфорнокислого раствора с концентрацией 0,1 М смешивали с 20 мл водного раствора, содержащего 10-4 М тория(IV), выдерживали полученную суспензию в течение 1 ч, отделяли сформировавшийся осадок и подвергали его отжигу при температуре 1200°С в течение 4 ч. Согласно сорбционным экспериментам степень извлечения тория составила 62%. По данным рентгенофазового анализа в результате отжига полученный продукт представляет собой монацит (PDF-2, №32-199), что показано на Фиг. 1. Наличие тория в образце подтверждали с помощью локального ренгтеноспектрального анализа, среднее мольное соотношение Th:Ce составило около 1:110, что коррелирует с количеством извлеченного тория(IV).1 ml of a 0.1 M cerium-containing phosphoric acid solution was mixed with 20 ml of an aqueous solution containing 10 -4 M of thorium (IV), the suspension was kept for 1 h, the formed precipitate was separated and annealed at a temperature of 1200 ° С for 4 hours. According to sorption experiments, the degree of thorium extraction was 62%. According to x-ray phase analysis, as a result of annealing, the resulting product is monazite (PDF-2, No. 32-199), as shown in FIG. 1. The presence of thorium in the sample was confirmed using local X-ray spectral analysis, the average molar ratio of Th: Ce was about 1: 110, which correlates with the amount of thorium (IV) recovered.

Пример. 2.Example. 2.

По примеру 1, отличающийся тем, что суспензию выдерживали в течение 24 ч. Согласно сорбционным экспериментам степень извлечения тория(IV) составила 64%.According to example 1, characterized in that the suspension was kept for 24 hours. According to sorption experiments, the degree of extraction of thorium (IV) was 64%.

Пример. 3.Example. 3.

По примеру 1, отличающийся тем, что отжиг проводили при температуре 1000°С в течение 1 ч. Полученный продукт представляет собой монацит.According to example 1, characterized in that the annealing was carried out at a temperature of 1000 ° C for 1 h. The resulting product is a monazite.

Пример. 4.Example. four.

По примеру 1, отличающийся тем, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор смешивали с модельным раствором реального радиоактивного отхода состава 1, представленного в Таблице 1 «Условные обозначения и описание состава модельных радиоактивных отходов», содержащим 10-9 М тория(IV). Степень извлечения тория(IV) представлена на Фиг. 2.According to example 1, characterized in that the cerium-containing phosphate solution was mixed with a model solution of real radioactive waste composition 1, presented in Table 1 "Symbols and description of the composition of model radioactive waste" containing 10 -9 M thorium (IV). The degree of thorium (IV) recovery is shown in FIG. 2.

Пример. 5.Example. 5.

По примеру 1, отличающийся тем, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор смешивали с модельным раствором реального радиоактивного отхода состава 2, представленного в Таблице 1, содержащим 10-9 М тория(IV). Степень извлечения тория(IV) представлена на Фиг. 2.According to example 1, characterized in that the cerium-containing phosphate solution was mixed with a model solution of real radioactive waste composition 2, presented in Table 1, containing 10 -9 M thorium (IV). The degree of thorium (IV) recovery is shown in FIG. 2.

Пример. 6.Example. 6.

По примеру 1, отличающийся тем, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор смешивали с модельным раствором реального радиоактивного отхода состава 3, представленного в Таблице 1, содержащим 10-9 М тория(IV). Степень извлечения тория(IV) представлена на Фиг. 2.According to example 1, characterized in that the cerium-containing phosphate solution was mixed with a model solution of real radioactive waste composition 3, presented in Table 1, containing 10 -9 M thorium (IV). The degree of thorium (IV) recovery is shown in FIG. 2.

Пример. 7.Example. 7.

По примеру 1, отличающийся тем, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор смешивали с модельным раствором реального радиоактивного отхода состава 4, представленного в Таблице 1, содержащим 10-9 М тория(IV). Степень извлечения тория(IV) представлена на Фиг. 2.According to example 1, characterized in that the cerium-containing phosphate solution was mixed with a model solution of real radioactive waste composition 4, presented in Table 1, containing 10 -9 M thorium (IV). The degree of thorium (IV) recovery is shown in FIG. 2.

Пример. 8.Example. 8.

По примеру 1, отличающийся тем, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор смешивали с модельным раствором реального радиоактивного отхода состава 5, представленного в Таблице 1, содержащим 10-9 М тория(IV). Степень извлечения тория(IV) представлена на Фиг. 2.According to example 1, characterized in that the cerium-containing phosphate solution was mixed with a model solution of real radioactive waste composition 5, presented in Table 1, containing 10 -9 M thorium (IV). The degree of thorium (IV) recovery is shown in FIG. 2.

Figure 00000001
Figure 00000001

Предложенный способ позволяет проводить иммобилизацию тория(IV) из водных радиоактивных растворов, что помогает частично решить экологическую проблему, связанную с радиоактивным загрязнением окружающей среды.The proposed method allows the immobilization of thorium (IV) from aqueous radioactive solutions, which helps to partially solve the environmental problem associated with radioactive pollution of the environment.

ЛитератураLiterature

1. B.F. Myasoedov and S.N. Kalmykov. // Mendeleev Commun., 2015, V. 25, P. 319-328.1. B.F. Myasoedov and S.N. Kalmykov. // Mendeleev Commun., 2015, V. 25, P. 319-328.

2. E. Larsen, W. A. Cilley. // J. Inorg. Nucl. Chem., 1968, V. 30, P. 287-293.2. E. Larsen, W. A. Cilley. // J. Inorg. Nucl. Chem., 1968, V. 30, P. 287-293.

3. S. Shakshooki, F. El-Akari, S. El-Fituri, S. El-Fituri. // Advanced Materials Research, 2014, V. 856, P. 3-8.3. S. Shakshooki, F. El-Akari, S. El-Fituri, S. El-Fituri. // Advanced Materials Research, 2014, V. 856, P. 3-8.

4. A. Somya, M. Rafiquee, K. Varshney. // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects., 2009, V. 336, P. 143-146.4. A. Somya, M. Rafiquee, K. Varshney. // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects., 2009, V. 336, P. 143-146.

5. K. El-Azony, M. Aydia, A. El-Mohty. // J. Radioanal Nucl Chem., 2011, V. 289, P. 382-385.5. K. El-Azony, M. Aydia, A. El-Mohty. // J. Radioanal Nucl Chem., 2011, V. 289, P. 382-385.

6. Inamuddin, T. Rangreez, A. Khan. // Polymer Composites, 2017, V. 3, P. 1005-1013.6. Inamuddin, T. Rangreez, A. Khan. // Polymer Composites, 2017, V. 3, P. 1005-1013.

7. H. Hayashi, T. Ebina, T. Nasage, Y. Onodera & T. Iwasaki. // Solvent Extr. IonExch., 1999, V. 17, P. 191-207.7. H. Hayashi, T. Ebina, T. Nasage, Y. Onodera & T. Iwasaki. // Solvent Extr. IonExch., 1999, V. 17, P. 191-207.

8. H. Hayashi, T. Iwasaki, T. Nagase, Y. Onodera, and K. Torii. // Solvent Extr. IonExch., 1995, V. 13, P. 1145-1158.8. H. Hayashi, T. Iwasaki, T. Nagase, Y. Onodera, and K. Torii. // Solvent Extr. IonExch., 1995, V. 13, P. 1145-1158.

9. S. Metwally, B. El-Gammal, H. Aly, S. Abo-El-Enein. // Separation Science and Technology, 2011, V. 46, P. 1808-1809.9. S. Metwally, B. El-Gammal, H. Aly, S. Abo-El-Enein. // Separation Science and Technology, 2011, V. 46, P. 1808-1809.

10. B. El-Gammal, S. Metwally, H. Aly, S. Abo-El-Enein. // Desalination and Water Treatment, 2012, V. 46, P. 124-138.10. B. El-Gammal, S. Metwally, H. Aly, S. Abo-El-Enein. // Desalination and Water Treatment, 2012, V. 46, P. 124-138.

11. M. Nazaraly, G. Wallez, C. Chaneac, E. Tronc, F. Ribot, M. Quarton, J.-P. Jolivet. // Angew. Chem. Int. Ed., 2005, V. 44, P. 5691-5694.11. M. Nazaraly, G. Wallez, C. Chaneac, E. Tronc, F. Ribot, M. Quarton, J.-P. Jolivet. // Angew. Chem. Int. Ed., 2005, V. 44, P. 5691-5694.

12. N. Dacheux, N. Clavier, G. Wallez, V. Brandel, J. Emery, M. Quarton, M. Genet. // Materials Research Bulletin, 2005, V. 40, P. 2225-2242.12. N. Dacheux, N. Clavier, G. Wallez, V. Brandel, J. Emery, M. Quarton, M. Genet. // Materials Research Bulletin, 2005, V. 40, P. 2225-2242.

13. M.A. Salvado, P. Pertierra, C. Trobajo, and J.R. Garcia. // J. Am. Chem. Soc, 2007, V. 129, №36, P. 10970-10971.13. M.A. Salvado, P. Pertierra, C. Trobajo, and J.R. Garcia. // J. Am. Chem. Soc, 2007, V. 129, No. 36, P. 10970-10971.

14. M.A. Salvado, P. Pertierra, A.I. Bortun, C. Trobajo, and J.R. Garcia. // Inorganic Chemistry, 2008, V. 47, №16, P. 7207-7210.14. M.A. Salvado, P. Pertierra, A.I. Bortun, C. Trobajo, and J.R. Garcia. // Inorganic Chemistry, 2008, V. 47, No. 16, P. 7207-7210.

15. R.D. Shannon and C.T. Prewitt. // Acta Cryst, 1969, B 25, P. 925-946.15. R.D. Shannon and C.T. Prewitt. // Acta Cryst, 1969, B 25, P. 925-946.

16. Т.О. Shekunova, A.E. Baranchikov, O.S. Ivanova, L.S. Skogareva, N.P. Simonenko, Yu.A. Karavanova, V.A. Lebedev, L.P. Borilo, V.K. Ivanov. // J. Non-Cryst. Solids, V. 2016, №447, P. 183-189.16. T.O. Shekunova, A.E. Baranchikov, O.S. Ivanova, L.S. Skogareva, N.P. Simonenko, Yu.A. Karavanova, V.A. Lebedev, L.P. Borilo, V.K. Ivanov. // J. Non-Cryst. Solids, V. 2016, No. 447, P. 183-189.

17. L.S. Skogareva, Т.О. Shekunova, A.E. Baranchikov, A.D. Yapryntsev, AA. Sadovnikov, M.A. Ryumin, N.A. Minaeva, V.K. Ivanov. // Russ. J. Inorg. Chem., 2016, V. 61, №10, P. 1219-1224.17. L.S. Skogareva, T.O. Shekunova, A.E. Baranchikov, A.D. Yapryntsev, AA. Sadovnikov, M.A. Ryumin, N.A. Minaeva, V.K. Ivanov. // Russ. J. Inorg. Chem., 2016, V. 61, No. 10, P. 1219-1224.

18. T. Masui, H. Hirai, N. Imanaka, and G. Adachi. // Phys. stat. sol. (a), 2003, V. 198, №2, P. 364-368.18. T. Masui, H. Hirai, N. Imanaka, and G. Adachi. // Phys. stat. sol. (a), 2003, V. 198, No. 2, P. 364-368.

19. N. Dacheux, N. Clavier, and R. Podor. // American Mineralogist, 2013, V. 98, P. 833-847.19. N. Dacheux, N. Clavier, and R. Podor. // American Mineralogist, 2013, V. 98, P. 833-847.

20. Lumpkin, G.R. and Geisler-Wierwille T. // Comprehensive Nuclear Materials, 2012, V. 5, P. 563-600.20. Lumpkin, G.R. and Geisler-Wierwille T. // Comprehensive Nuclear Materials, 2012, V. 5, P. 563-600.

21. L.S. Skogareva, S.Yu. Kottsov, Т.О. Shekunova, A.E. Baranchikov, O.S. Ivanova, A.D. Yapryntsev, V.K. Ivanov. // Russ. J. Inorg. Chem., 2017, V. 62, №9, P. 1141-1146.21. L.S. Skogareva, S.Yu. Kottsov, T.O. Shekunova, A.E. Baranchikov, O.S. Ivanova, A.D. Yapryntsev, V.K. Ivanov. // Russ. J. Inorg. Chem., 2017, V. 62, No. 9, P. 1141-1146.

Claims (1)

Способ иммобилизации тория(IV) из водных растворов сорбентом на основе гидроортофосфата церия(IV), заключающийся в том, что церийсодержащий фосфорнокислый раствор с концентрацией церия(IV) 0,01÷0,8 М смешивают с водным раствором, содержащим ионы тория, выдерживают образующуюся суспензию гидроортофосфата церия(IV) с адсорбированным торием при перемешивании в течение 1÷24 ч, отделяют сформировавшийся осадок от жидкости и подвергают его отжигу при температурах 1000÷1200°С в течение 1÷4 ч.The method of immobilization of thorium (IV) from aqueous solutions with a sorbent based on cerium (IV) hydroorthophosphate, which consists in the fact that cerium-containing phosphate solution with a concentration of cerium (IV) of 0.01 ÷ 0.8 M is mixed with an aqueous solution containing thorium ions the resulting suspension of cerium (IV) hydroorthophosphate with adsorbed thorium with stirring for 1 ÷ 24 hours, the formed precipitate is separated from the liquid and annealed at temperatures of 1000 ÷ 1200 ° С for 1 ÷ 4 hours.
RU2018117159A 2018-05-08 2018-05-08 Method for immobilization of thorium(iv) from aqueous solutions with sorbent based on cerium(iv) dipotassium hydrogen RU2676624C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018117159A RU2676624C1 (en) 2018-05-08 2018-05-08 Method for immobilization of thorium(iv) from aqueous solutions with sorbent based on cerium(iv) dipotassium hydrogen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018117159A RU2676624C1 (en) 2018-05-08 2018-05-08 Method for immobilization of thorium(iv) from aqueous solutions with sorbent based on cerium(iv) dipotassium hydrogen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2676624C1 true RU2676624C1 (en) 2019-01-09

Family

ID=64958686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018117159A RU2676624C1 (en) 2018-05-08 2018-05-08 Method for immobilization of thorium(iv) from aqueous solutions with sorbent based on cerium(iv) dipotassium hydrogen

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2676624C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5573673A (en) * 1994-05-06 1996-11-12 Agency Of Industrial Science And Technology Hydrous composite cerium-phosphorus oxide for immobilization of strontium ions in solution
RU2166216C2 (en) * 1999-06-09 2001-04-27 Южно-Российский государственный технический университет Process of sorption extraction of thorium from ground, natural and technological water
RU2212068C2 (en) * 2001-10-22 2003-09-10 Южно-Российский государственный технический университет Sorption method for extracting thorium from soil and from natural and process water
RU2465207C1 (en) * 2011-07-11 2012-10-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method of extracting rare-earth elements from wet-process phosphoric acid
US20150251927A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-10 Molycorp Minerals, Llc Cerium (IV) Oxide with Exceptional Arsenic Removal Properties
US20160075567A1 (en) * 2013-05-02 2016-03-17 William Marsh Rice University Manufacture of oxidatively modified carbon (omc) and its use for capture of radionuclides and metals from water
US20170151548A1 (en) * 2011-02-25 2017-06-01 Zonko, Llc Sorption And Separation of Various Materials By Graphene Oxides

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5573673A (en) * 1994-05-06 1996-11-12 Agency Of Industrial Science And Technology Hydrous composite cerium-phosphorus oxide for immobilization of strontium ions in solution
RU2166216C2 (en) * 1999-06-09 2001-04-27 Южно-Российский государственный технический университет Process of sorption extraction of thorium from ground, natural and technological water
RU2212068C2 (en) * 2001-10-22 2003-09-10 Южно-Российский государственный технический университет Sorption method for extracting thorium from soil and from natural and process water
US20170151548A1 (en) * 2011-02-25 2017-06-01 Zonko, Llc Sorption And Separation of Various Materials By Graphene Oxides
RU2465207C1 (en) * 2011-07-11 2012-10-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method of extracting rare-earth elements from wet-process phosphoric acid
US20160075567A1 (en) * 2013-05-02 2016-03-17 William Marsh Rice University Manufacture of oxidatively modified carbon (omc) and its use for capture of radionuclides and metals from water
US20150251927A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-10 Molycorp Minerals, Llc Cerium (IV) Oxide with Exceptional Arsenic Removal Properties

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US 20170151548 A1 ( 01.06.2017. *
Муратов О.Н. и др. Методы переработки жидких радиоактивных отходов (обзор), Экология промышленного производства, номер 3, 2012, с. 30-43. *
Плотников В.И. и др. Сорбция тория гидроксидами металлов, Радиохимия, 2004, 5, с.446. Муратов О.Н. и др. Методы переработки жидких радиоактивных отходов (обзор), Экология промышленного производства, номер 3, 2012, с. 30-43. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5745861A (en) Method for treating mixed radioactive waste
Oyewo et al. Application of banana peels nanosorbent for the removal of radioactive minerals from real mine water
JP5734807B2 (en) Method for treating radioactive cesium and radioactive strontium-containing substances
Thomson et al. Removal of metals and radionuclides using apatite and other natural sorbents
US4134831A (en) Method for lake restoration
Palamarchuk et al. Decontamination of spent ion-exchangers contaminated with cesium radionuclides using resorcinol-formaldehyde resins
JP2002506979A (en) Adsorbent for radionuclides
US3764553A (en) Removal of radioisotopes from waste solutions
Yang et al. A new route to the stable capture and final immobilization of radioactive cesium
US4156646A (en) Removal of plutonium and americium from alkaline waste solutions
US9659678B2 (en) Method for removing cesium ions from water
Lim et al. Effective radioactive strontium removal using lithium titanate decorated Ti3C2Tx MXene/polyacrylonitrile beads
RU2467419C1 (en) Method of cleaning still residues of liquid radioactive wastes from radioactive cobalt and caesium
WO2016126640A1 (en) Purification of coal and fly ash by ionic liquids
RU2676624C1 (en) Method for immobilization of thorium(iv) from aqueous solutions with sorbent based on cerium(iv) dipotassium hydrogen
CN104379510A (en) Process for removal of radioactive contamination from wastewater
Avramenko et al. Application of sorption-reagent materials in the technology of liquid radioactive waste treatment
CA1171839A (en) Process for the preparation of adsorbent materials
Olofsson et al. Formation and properties of americium colloids in aqueous systems
Abdennebi et al. Removal of copper from phosphoric acid by adsorption on Tunisian bentonite
US9301542B1 (en) Recyclable high capacity selective sorbant for heavy metals, radionuclides, and actinides
Ahmad et al. Fast mecury removal from industrial effluent
Smit et al. Separation of cesium from fission product wastes by ion exchange on ammonium molybdophosphate
RU2388085C1 (en) Method purifying sand from radioactive nuclides
RU2550343C1 (en) Method of extracting radionuclides and microelements