Спосіб очищення рідких радіоактивних відходів від трансуранових елементів і урану

Спосіб очищення води і рідких радіоактивних відходів (РРВ) від трансуранових елементів і урану 3 28405 РРВ³10:1, рН 6, тривалості витримки отриманої суміші більше 1 години та подальшої ультрафільтрації на твердих полімерних або неорганічних мембранах з середнім розміром пор від 0,01мкм до 0,1мкм. Структурна формула 5,11,17,23-тетракіс(дипропілфосфінілметил)-25,26,27,28тетрапропоксікалікс[4]арену (молекулярна маса 1177,444): O Pr O O Pr P O P Pr Pr P Pr Pr P Pr Pr O O O O Згідно з запропонованою корисною моделлю одержані РРВ після застосування каліксарену в оптимальних умовах розділяються на мембрані методом ультрафільтрації на пермеат (фільтрат) та концентрат. При роботі ультрафільтраційної установки в концентраті накопичуються трансуранові елементи та уран. В якості мембран у заявленій корисній моделі використовуються тверді полімерні або неорганічні мембрани з середнім розміром пор від 0,01мкм до 0,10мкм. Порівняльний аналіз заявленого технічного рішення та прототипу дає підставу зробити висновок про те, що каліксарени в основному застосовувалися для екстракції ізотопів європію, америцію, технецію, а для нас було неочікуваним те, що він проявляє нові властивості, а саме може застосовуватися для ультрафільтраційного очищення. Застосування у запропонованому способі каліксарену за новим несподіваним напрямком, дозволило у заявленому технічному рішенні досягти нових суттєви х ознак перед прототипом - невикористанні дорогих органічних розчинників, запобігання забруднення РРВ органічними сполуками, спрощенням технології розділення фаз у РРВ (де є поверхнево-активні речовини і може відбуватися процес солюбілізації) і подальшої їх переробки на випарних апаратах ЧАЕС, можливість виділення малих концентрацій трансуранових елементів і урану, тобто про відповідність критерію новизна. Синтез 5,11,17,23-тетракіс(дипропілфосфінілметил-25,26,27,28-тетрапропоксикалікс[4] арену. Суміш тетра хлорметилкалікс[4]арену (5.0г, 0.006моль) та ізопропілдипропілфосфініту (22.5г, 0.127моль) витримали в інертній атмосфері при температурі 140°С протягом 2 годин. Надлишок фосфорилюючого агента відігнали у вакуумі (8мм.). Твердий залишок промили сухим гексаном (3´25мл), відфільтрували та сушили в вакуумі (0.01мм). Отримали продукт у вигляді безбарвного гігроскопічного порошку. Ви хід (6.78г, 96%). Т. топл: 74-76°С. 1Н NMR (d, м.ч., CDCI3, TMC): 0.968 4 (м, 36Н, СН3), 1.460 (м, 32Н, -(СН2)2-СН3), 1.844 (м, 8Н, О- CH2 -CH2-CH3) 2.715 (д, 8Н, 3JPH=13.2Гц, АrСН2Р), 3.046 та 4.0329 (два д, 8Н, 2JHH=13.35Гц, Ar-CH2 Ar), 3,779 (т, 8Н, О-СН2), 6.441 (с, 8Н, ArH). 31 Р NMR (d, м.ч., CDCI3): 42.40. Аналітичні данні: знайдено, % С69.05, Н8.32, P10.43 розраховано, % С69.55, Н9.25, Р10,53. Запропонований спосіб очищення здійснюється таким чином. Приклад 1. До 1дм 3 РРВ що містить 29мг урану (таблиця 1, пункт 1) додається 0,5% розчин каліксарену у воді, що містить 145мг (таблиця 1, пункт 2) або 290мг каліксарену (таблиця 1, пункт 3). Отримані суміші перемішуються, рН доводиться до 6 одиниць рН і ці розчини витримуються 3 години. Після цього проводиться ультрафільтрація оброблених проб РРВ на установці АМЛП-0,12 при тиску 0,5МПа на мембрані із ароматичного поліаміда фірми „Міфіл’’ (м. Мінськ) з середнім розміром пор 0,01мкм. Ступінь очищення залежить від масового співвідношення каліксарен : уран (b). При збільшенні b від 5:1 до 10:1 ефективність очищення від урану зростає від 48,3% до 97,2%. Приклад 2. До 1дм 3 РРВ що містить 32мг урану (таблиця 1, пункт 4) додається 0,5% розчин каліксарену у воді, що містить 400мг каліксану (таблиця 1, пункт 5). Отримана суміш перемішуються, рН доводиться до 6 і цей розчин витримується 1 годину. Після цього проводиться ультрафільтрація обробленої проби на установці АМЛП-0,12 при тиску 0,3МПа на мембрані із ароматичного полісульфону ПС-100 фірми „Міфіл’’ з середнім розміром пор 0,1мкм. Приклад 3. До 1дм 3 РРВ що містить 65мг урану (таблиця 1, пункт 6) додається 0,5% розчин каліксарену у воді, де його міститься 812,5мг (таблиця 1, пункт 7). Подальша процедура очистки РВР аналогічна прикладу 2. Аналіз даних табл. 1 свідчить, що при співвідношенні каліксарен : уран³10:1 відбувається достатньо повне очищення РРВ від 238,239,240 Рu на 95,5-97,7%, 241 Аm 98,8-99,7%, 244Сm 98,9-99,6% та урану на 92,2-97,2%. № Об'єкт дослідження 1 РРВ прим.012/16 (точка відбору 6) Масове співвідношення каліксарен: уран Концентрація урану, мг/дм 3 (ступінь очищення, %) 29 5 28405 6 2 Очищена проба РРВ (точка рідбору 6) 5:1 15 (48,3) 3 Очищена проба РРВ (точка відбору 6) 10:1 0,8 (97,2) 1,3×102 (96,7) 3,2×102 (98,8) 1,3×101 (98,9) 4 РРВ прим.012/5 (точка відбору 31) 32 2,1×103 2,3×104 1,2×103 5 Очищена проба РРВ (точка відбору 31) 12,5:1 2,5 (92,2) 9,4×101 (95,5) 2,0×102 (99,1) 1×101 (99,2) 6 РРВ прим.012/7 (точка відбору 32) 65 8,8×103 1,3×105 6,6×103 7 Очищена проба РРВ (точка відбору 32) 12,5:1 3,4 (94,8) 2,0×102 (97,7) 4,5×102 (99,7) 2,8×101 (99,6) 8 Прототип екстракції) -(80) (по Запропонована корисна модель може бути використана для очищення води, в тому числі РРВ з об'єкту „Укриття’’ ЧАЕС від трансуранових елементів і урану, та в аналітичній хімії. Перелік посилань 1. Ан. Н. Несмеянов. Радиохимия. - М: Химия, 1978. - 560с. 2. І. Smirnov, M. Kara van, V. Babain, I. Kvashitskiy, E. Sto yanov, S. Miroshnichenko. Effect of alkyl substituents on extraction properties and solubility of calix[4]arene dialkylphosphine oxides // Radiochem. Acta.-2007. - T.95. - P.97-102.