Сборник тезисов докладов IX Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2006

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Экология атомной отрасли»

Все доклады секции


ПОЛУЧЕНИЕ НОВЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕЗИЯ ИЗ ЖРО

Бетенеков Н.Д., Воронина А.В., Ноговицына Е.В., Чопко Н.Н.

Уральский государственный технический университет — УПИ

Шарыгин Л.М.

ЗАО ПНФ «Термоксид»

При эксплуатации ядерных реакторов и переработке облученного ядерного топлива образуются жидкие радиоактивные отходы (контурные воды реактора, вода бассейнов выдержки отработавших тепловыделяющих сборок, водоемы-накопители ЖРО), основной вклад в удельную активность которых вносит радионуклид 137Сs (T1/2 = 30 лет) [1-3]. Наиболее специфичными сорбентами для радионуклидов цезия считаются смешанные ферроцианиды переходных металлов [4].

В данной работе изучена возможность получения новых неорганических сорбентов, пригодных для извлечения цезия из ЖРО,
с использованием в качестве носителей сорбентов сферической грануляции марки «Термоксид-5» (Т-5). Предложенный метод химического модифицирования позволяет вводить новые функциональные группы в гранулы носителя после стадий его формования, сушки и прокалки. Для полученных данным методом сорбентов можно ожидать улучшение специфичности к цезию и кинетических характеристик за счет большей доступности сорбционных центров.

Модифицирование сорбента проводили в две стадии: на первой сорбент насыщали ионами никеля в статических условиях сорбции, на второй — насыщенный ионами никеля сорбент приводили в контакт с раствором желтой кровяной соли для получения смешанного ферроцианида никеля-калия в поровом пространстве гранул носителя. Изменением концентрации соли К4[Fе(СN)6] в модифицирующем растворе создавали разные мольные соотношения 4[Fе(СN)6]/[Ni] и по лучили 4 образца сорбентов.

Элементный состав полученных образцов, определенный на приборе «XEPOS» и равновесные значения коэффициентов распределения цезия из водопроводной воды для каждого из образцов приведены в таблице (в скобках в первой строке указаны значения мольного соотношения для каждого образца).

 

Таблица. Данные элементного состава и значения коэффициентов распределения

Содержание введенных элементов
(мг/г сорбента)

Т-5(2)

Т-5(10)

Т-5(35)

Т-5(35/1)

К

1,69

3,39

7,64

22,47

Fe

8,88

8,00

12,56

22,77

Ni

7,44

12,1

4,69

9,23

kd (мл/г)

(2,5±1,5).104

(3,5±3,0).104

(2,5±1,5).105

(1,5±0,5).104

 

Количество никеля, перешедшего в сорбент после первой стадии, определяли титриметрически по убыли никеля из раствора и оно составляло от 12 до 18 мг/г сорбента (в зависимости от исходного значения рН раствора). Вторую стадию модифицирования проводили при рН=1,5-2,2. Чем меньше было значение рН, тем более вероятно, что могла проходить десорбция никеля из сорбента, поэтому его количество в разных образцах существенно различается.

Прослеживается закономерность: при увеличении мольного отношения 4[Fе(СN)6]/[Ni] в модифицирующих растворах в сорбенте увеличивается содержание ионов железа и калия. Так как ион калия в процессе сорбции обменивается на ионы цезия, то при увеличении его содержания в сорбенте следовало ожидать увеличения коэффициента распределения цезия. В целом эта закономерность прослеживается для первых трех образцов. Однако для образца Т-5(35/1) наблюдается снижение величины kd, что возможно связано с излишней длительностью процесса модифицирования (образец получен при времени модифицирования 1 сутки).

Наиболее вероятно, что формулы получаемых в процессе модифицирования соединений будут разные. На это указывает различие в элементном составе и цвете синтезируемых образцов. Согласно литературным данным [4] вероятно образование соединений типа: К2Ni[Fе(СN)6], К2(TiO)3[Fе(СN)6]2 и Тi[Fе(СN)6].2О, также не исключается возможность образования более сложных по стехиометрии комплексных соединений.

Вопрос о химическом составе получаемых продуктов модифицирования требует дальнейшего изучения, однако уже сейчас можно сказать, что данным методом получены высокоспецифичные к цезию сорбционные материалы, имеющие большие перспективы для применения в процессах дезактивации ЖРО.

Литература

1.        Исследование и испытание ферроцианидных сорбентов марки «Селекс-ЦФН» / Бардов А.И., Ворошилов Ю.А., Землина Н.П. и др. //Радиохимия. 1999. Т.41, №5. С. 451-455.

2.        Дезактивация теплоносителя бассейнов выдержки АЭС неорганическим сорбентом фосфатом циркония /Шарыгин Л.М., Муромский А.Ю., Сараев О.М. и др. // Атомная энергия. 1994. Т.77, вып. 4. С.308-313.

3.        Sorption of cesium on copper hexacyanoferrate/polymer/silica composites in batch and dyamic conditions/ S. Milonjic, I. Bispo, M. Fedoroff // Journal of radioanalytical and nuclear chemistry, vol. 252, № 3. 2002. P. 497-501.

4.        Тананаев И.В., Сейфер Г.Б., Харитонов Ю.Я., Кузнецов В.Г. Химия ферроцианидов. М.: Наука. 1971. 320 с.