Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2007

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Экологические аспекты использования ядерной энергии»

Все доклады секции


ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ АНИОНИТА АН-221 ПРИ ОДНОВРЕМЕННОЙ СОРБЦИИ КАТИОНОВ МЕДИ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Волкова Е.С., Челнакова П.Н., Колодяжный В.А.

Обнинский государственный университет атомной энергетики

Вследствие коррозии конструкционных материалов атомного реактора в стоках, образующихся при эксплуатации атомных станций, возможно появление в микроконцентрациях различных радионуклидов, в частности, катионов переходных металлов (Ni2+, Cu2+, Co2+ и т.д.) [1,2]. Наиболее широко используемый метод удаления ионогенных загрязнений — метод ионного обмена, в частности, сорбция катионов синтетическими катионитами. [3].

Эффект селективной сорбции переходных металлов слабоосновными анионитами на фоне солей природной минерализации экспериментально показан в работах [4,5]. Вопрос утилизации регенерационных растворов, представляет собой сложную задачу, поэтому исследован метод безреагентной регенерации ионитов под действием электрического тока, пропускаемого через ионит в растворе соли извлекаемого металла.

Эксперименты проводились на лабораторной установке, включающей электрохимическую ячейку с источником постоянного тока и систему подачи и сбора раствора проходящего через ячейку.

Эксперименты проводились при следующих условиях:

• при неизменной исходной концентрации катионов меди варьировалась плотность тока;

• при одной и той же плотности тока, но различных концентрациях ионов меди в исходном растворе.

Экспериментальные результаты представленные в таблице, наглядно доказывают возможность ионитного извлечения из водных растворов катионов меди с одновременной электрохимической регенерацией анионообменных смол. Концентрация на выходе из ионитной ячейки с течением времени достигает стационарного состояния; процесс протекает с удовлетворительным выходом по току (61?98%).

Таблица. Параметры, характеризующие электроионитное извлечение катионов меди при варьировании параметров эксперимента.

Эксперимент

j, мА/см2

С0, г/л

Сф, г/л

С, г/л

, %

Опыт 1

0,62

0,5

0,44

0,06

89,4

0,84

0,43

0,07

77

1,2

0,42

0,08

61,4

Опыт 2

0,84

0,5

0,43

0,07

77

1

0,91

0,07

98

Для доказательства возможности электрохимической регенерации анионита с одновременным сорбционным извлечением катионов меди проведены эксперименты при одних и тех же условиях: С0(Сu2+)=500мг/л, v=0,3л/ч, j=1,2мА/см2 на насыщенном (g0(Cu2+)=3,5 мэкв/гионита) и отрегенерированном анионите (g0(Cu2+)=0). Экспериментальные результаты представлены на рисунке: в обоих случаях устанавливается одна и та же стационарная концентрация катионов меди на выходе из ионитной колонки. При этом в первом случае (анионит насыщен) происходит сброс избыточного количества сорбированной анионитом меди; во втором случае ненасыщенный анионит должен досорбировать необходимое до равновесного значения количество меди - концентрация в фильтрате увеличивается, достигая стационарного состояния.

Очевидно, эффективность электроионитной очистки может быть существенно увеличена при проведении процесса в оптимальных условиях: выбор высоты слоя анионита, силы тока, плотности тока, подбор оптимальной скорости потока раствора подаваемого на очистку, что позволит достигать для заданной начальной концентрации катионов меди в растворе необходимых степеней очистки.

Рисунок. Зависимость концентрации катионов меди на выходе из ионитной камеры электрохимической ячейки от пропущенного объема раствора соли меди на предварительно насыщенном и отрегенерированном анионите.

Литература

1. Справочник по коррозии и износу ядерных реакторов с водяным охлаждением. М.: Атомиздат, 1960.

2. Ампилогова Н.И., Симановский Ю.М., Трапезников А.А. Дезактивация в ядерной энергетике. М.: Энергоиздат, 1982.

3. Хоникевич А.А. Дезактивация сбросных вод. М.: Атомиздат, 1966.

4. Салдадзе К.М., Копылова-Валова В.Д. Комплексообразующие иониты (комплекситы). М.: Химия, 1980.

5. Челнакова П.Н., Колодяжный В.А. Журнал прикладной химии. - 2004, т.77, № 1.