Спосіб виділення цезію з промислових розчинів, що містять інші лужні метали, з застосуванням полігідроксіариленових полімерних смол
Номер патенту: 50724
Опубліковано: 15.11.2002
Автори: Краковяк Кшиштоф Е., Маас Гаррен, Тарбет Брайєн Дж., Брюнінг Рональд Л.
Формула / Реферат
1. Способ концентрирования, извлечения и отделения катионов цезия от исходного раствора, содержащего катионы других щелочных металлов, включающий в себя приведение исходного раствора в контакт с материалом, образующим комплексы с катионами цезия, и последующее отделение цезия, отличающийся тем, что исходный раствор, имеющий первый объем, приводят в контакт с содержащей поли(гидроксиарилен)-лиганд полимерной смолой, являющейся продуктом реакции указанного поли(гидроксиарилен)-лиганда, формальдегида и, факультативно, другого алкокси- или гидроксиароматического соединения или метилированного гидроксиароматического соединения и имеющей около 5-100 мольной концентрации поли(гидроксиарилен)-лиганда, причем участок лиганда указанной полимерной смолы имеет сродство к катионам цезия для образования комплекса между катионами цезия и частью содержащей поли(гидроксиарилен)-лиганд указанной полимерной смолы, удаляют исходный раствор, прекращая его контакт с полимерной смолой, с которой катионы цезия образовали комплексы, и осуществляют контакт указанной полимерной смолы с меньшим объемом водного принимающего раствора, в котором растворимы катионы цезия и который имеет большее сродство к катионам цезия, чем поли(гидроксиарилен)-лиганд, или который протонирует указанный лиганд, отрывая катионы цезия от лиганда и извлекая цезий в концентрированном виде в принимающий раствор.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поли(гидроксиарилен)-лиганд выбирают из группы, состоящей из:
, ,
и .
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд - это:
.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд - это:
.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд -это:
.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что R - это пропил.
7. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд - это:
.
8. Способ по п.2, отличающийся тем, что содержащую поли(гидроксиарилен)-лиганд полимерную смолу помещают в колонну и сначала пропускают через заполненную колонну указанный исходный раствор для образования комплекса между катионами цезия и полимерной смолой, затем через заполненную колонну пропускают указанный объем принимающего раствора для извлечения катионов цезия в концентрированном виде в принимающий раствор путем отрыва катионов цезия от полимерной смолы.
9. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве принимающего раствора используют любой раствор, имеющий свойства, позволяющие отрывать катионы цезия от поли(гидроксиарилен)-лиганда в указанной колонне.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что принимающий раствор выбирают из группы, состоящей из 0,5М НNО3, 0,5-6М HCI, 0,5-1М Н2SО4 и 1М уксусной кислоты.
11. Полимерная смола, содержащая поли(гидроксиарилен)-лиганд, отличающаяся тем, что она является продуктом реакции поли(гидроксиарилен)-лиганда, формальдегида и, факультативно, другого алкокси- или гидроксиароматического соединения или метилированного гидроксиароматического соединения и имеет примерно 5-100 мольную концентрацию поли(гидрокcиарилен)-лиганда.
12. Полимерная смола по п.11, отличающаяся тем, что поли(гидроксиарилен)-лиганд выбирается из группы, состоящей из:
, ,
и .
13. Полимерная смола по п.12, отличающаяся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд - это:
.
14. Полимерная смола по п.12, отличающаяся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд - это:
.
15. Полимерная смола по п.12, отличающаяся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд - это:
.
16. Полимерная смола по п.15, отличающаяся тем, что R - это пропил.
17. Полимерная смола по п.12, отличающаяся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд - это:
.
Текст
1 Способ концентрирования, извлечения и отделения катионов цезия от исходного раствора, содержащего катионы других щелочных металлов, включающий в себя приведение исходного раствора в контакт с материалом, образующим комплексы с катионами цезия, и последующее отделение цезия, отличающийся тем, что исходный раствор, имеющий первый объем, приводят в контакт с содержащей поли(гидроксиарилен)-лиганд полимерной смолой, являющейся продуктом реакции указанного поли(гидроксиарилен)-лиганда, формальдегида и, факультативно, другого алкокси- или гидроксиароматического соединения или метилированного гидроксиароматического соединения и имеющей около 5 - 1 0 0 мольной концентрации поли(гидроксиарилен)-лиганда, причем участок лиганда указанной полимерной смолы имеет сродство к катионам цезия для образования комплекса между катионами цезия и частью содержащей поли(гидроксиарилен)-лиганд указанной полимерной смолы, удаляют исходный раствор, прекращая его контакт с полимерной смолой, с которой катионы цезия образовали комплексы, и осуществляют контакт указанной полимерной смолы с меньшим объемом водного принимающего раствора, в котором растворимы катионы цезия и который имеет большее сродство к катионам цезия, чем поли(гидроксиарилен)лиганд, или который протонирует указанный лиганд, отрывая катионы цезия от лиганда и извлекая цезий в концентрированном виде в принимающий раствор 2 Способ по п 1 , отличающийся тем, что поли(гидроксиарилен)-лиганд выбирают из группы, состоящей из О 3 Способ по п 2, отличающийся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд - это 4 Способ по п 2, отличающийся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд - это 5 Способ по п 2, отличающийся тем, что указан 1 о ю 50724 ный поли(гидроксиарилен)-лиганд -это QH 6 Способ по п 5, отличающийся тем, что R - это пропил 7 Способ по п 2, отличающийся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд - это НО но 13 Полимерная смола по п 12, отличающаяся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд это Способ по п 2, отличающийся тем, что содержащую поли(гидроксиарилен)-лиганд полимерную смолу помещают в колонну и сначала пропускают через заполненную колонну указанный исходный раствор для образования комплекса между катионами цезия и полимерной смолой, затем через заполненную колонну пропускают указанный объем принимающего раствора для извлечения катионов цезия в концентрированном виде в принимающий раствор путем отрыва катионов цезия от полимерной смолы 9 Способ по п 2, отличающийся тем, что в качестве принимающего раствора используют любой раствор, имеющий свойства, позволяющие отрывать катионы цезия от поли(гидроксиарилен)лиганда в указанной колонне 10 Способ по п 9, отличающийся тем, что принимающий раствор выбирают из группы, состоящей из 0,5М HNO3, 0,5-бМ HCI, 0,5-1 М H2SO4 и 1М уксусной кислоты 11 Полимерная смола, содержащая поли(гидроксиарилен)-лиганд, отличающаяся тем, что она является продуктом реакции поли(гидроксиарилен)-лиганда, формальдегида и, факультативно, другого алкокси- или гидроксиароматического соединения или метилированного гидроксиароматического соединения и имеет примерно 5-100 мольную концентрацию поли(гидроксиарилен)-лиганда 12 Полимерная смола по п 1 1 , отличающаяся тем, что поли(гидроксиарилен)-лиганд выбирается из группы, состоящей из 14 Полимерная смола по п 12, отличающаяся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд это 15 Полимерная смола по п 12, отличающаяся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд это НОНО 16 Полимерная смола по п 15, отличающаяся тем, что R - это пропил 17 Полимерная смола по п 12, отличающаяся тем, что указанный поли(гидроксиарилен)-лиганд это 50724 Это изобретение относится к способу отделения цезия от промышленных потоков, в которых ионы цезия присутствуют как примесь с другими катионами щелочных металлов и другими химическими веществами, которые могут присутствовать в гораздо более высоких концентрациях, с использованием поли(гидроксиарилен)-лиганд содержащих полимерных смол Конкретнее, это изобретение относится к способу извлечения ионов цезия из примеси с катионами других щелочных металлов в растворе путем образования комплекса катиона Cs с соединениями, состоящими из поли(гидроксмарилен)-лиганд содержащих полимерных смол, посредством пропускания таких растворов через колонну или аналогичное средство, заполненное такими поли(гидроксиарилен)-лиганд содержащими полимерными смолами, с последующим селективным отрывом комплекса Cs от части лиганда полимерных смол, к которым были прикреплены ионы Cs Принимающий раствор используется в меньшем объеме для извлечения и концентрирования отделенных катионов цезия, чем первоначальный объем раствора, пропущенного через колонну Извлеченные таким образом катионы Cs можно затем выделить известными способами Кроме того, исходный раствор, из которого был извлечен цезий, может быть дополнительно обработан, утилизирован или вылит ных стоков-отходов были неэффективны Несколько органических и неорганических ионнообменных полимеров приготовлялись разными способами для отделения Cs Один такой класс материалов - это полимеры типа фенолформальдегида, где гидроксибензол, такой как фенол (те CS-100, ранее изготовляемый и продаваемый фирмой Rohm & Haas) или ресорцинол, реагирует с формальдегидом посредством гидроксиметилирования и затем конденсируется с образованием метиленовой связи между бензольными кольцами в присутствии щелочи или кислоты с получением твердого стекловидного полимера, обладающего ионообменными свойствами Смотрите, например, патент США №4423159 Эти материалы, хотя они и действуют в какой-то степени для комплексирования ионов цезия, имеют ограниченную селективность Это тем более так, когда присутствуют высокие концентрации калия и натрия Неорганические ионообменные материалы, такие как кристаллические силикотитанаты (фирмы Sandia National Laboratory) и материалы на основе феррицианидов либо не имеют требуемой селективности, либо не подвергаются элюированию, либо не присутствуют в достаточно стабильном или особенно полезном формате для эффективного использования Отделение очень малых количеств катионов Cs от промышленных стоков, содержащих катионы других щелочных металлов или/и другие химические вещества является трудным, однако коммерчески важным видом отделения К числу отраслей промышленности, в которых такой вид отделения был бы очень пригоден, относятся полупроводниковая промышленность, очистка ядерных отходов, облагораживание металлов, электроэнергетика и другие отрасли Эти виды отделения трудны, потому что подлежащий выделению Cs часто присутствует в концентрациях всего от частиц на триллион (чнт) до немногих частиц на миллион (чнм) и должен отделяться от других щелочных металлов, которые могут присутствовать в концентрациях до нескольких молярных Поэтому для такого отделения требуется кинетически быстрый, в высшей степени селективный и сильный термодинамически интерактивный материал Каликсарены и родственные полигидроксиароматические молекулы, как известно, обладают чрезвычайно высокой селективностью по отношению к ионам цезия, Р М Айзэтт и др , 105 J Am Chem Soc , 1782 (1983), "Каликсарены, универсальный класс макроциклических соединений" (под редакцией Дж Вайсенса и В Бомера , 1991), К Д Гутше "Каликсарены" (1989) Однако для того, чтобы использовать эти молекулы для осуществления отделения, молекулы должны быть включены в системы, где Cs селективно участвует в фазовом изменении Предыдущие попытки включить полигидроксиароматические молекулы в системы отделения Cs предполагали выделение растворителя и системы с жидкими мембранами, Р М Айзэтт и др , 105 J Am Chem Soc , 1782 (1983), "Каликсарены, универсальный класс макроциклических соединений" (под редакцией Дж Вайсенса и В Бомера), К Д Гутше "Каликсарены" (1989) Эти системы имеют следующие недостатки использование в системе органического растворителя, относительно низкая кинетика, потеря эффективности по мере уменьшения концентрации подаваемого Cs, потеря ценной молекулы в водную фазу, образование эмульсий во время отделения и другие трудности Более того, эти материалы вполне гидрофобные и не всегда сохраняют необходимые свойства для их использования в процессе отделении цезия от водной системы Cs и Sr являются двумя из самых важных радиоактивных загрязняющих примесей в ядерных отходах Это вызвано тем, что 137Cs и 90Sr вносят около 98% тепловой энергии и 97% проникающей радиации в течение первых 30 лет после образования ядерных отходов В высшей степени желательно селективно удалить эти элементы, чтобы значительно повысить безопасность и уменьшить объем ядерных отходов, направляющихся на долгосрочное геологическое хранение Более того, в разбавленных радиоактивных загрязнениях, таких как грунтовая вода, Cs и Sr - это фактически единственные виды радиоактивных отходов, требующие обработки Необходимость в обоих видах обработки Cs и Sr обнаружена во многих местах в США, а также в других странах во всем мире В прошлом способы удаления цезия из ядер Было бы желательным включить гидроксиароматические лиганды в стабильную гидрофильную полимерную твердую смолу, в которой селективные свойства гидроксиароматических лигандов для катионов цезия поддерживаются в фактической системе отделения и в которой лиганды мож 50724 но эффективно повторно использовать при быстрой кинетике, большей в сотни и тысячи раз, для проведения отделения Повторное использование таких лигандов делает их использование экономичным и значительно ценным с промышленной точки зрения Эти цели достигаются посредством конденсирования формальдегида, с поли (гидроксиарилен) лигандом и, факультативно, другими алкокси- или гидрокси-ароматическими соединениями или метилированными гидроксиароматическими соединениями для образования полимерной смолы и использованием таких содержащих поли (гидроксиарилен) полимерных смол в реальных процессах отделения Настоящее изобретение нацелено на селективное извлечение цезия из промышленных потоков и, в частности, из ядерных потоков-отходов, содержащих ионы цезия вместе с другими ионами щелочных металлов, которые могут присутствовать в более высоких концентрациях, но которые не предназначены для извлечения посредством таких содержащих поли(гидроксиарилен) полимерных смол Затем ионы Cs, отделенные от таких потоков, удаляются из лиганда элюированием с использованием принимающей жидкости Под другими щелочными металлами имеются в виду те металлы классификации IA Периодической таблицы, которые выбираются из группы, состоящей из лития, натрия, калия и рубидия Другие катионы металлов, т е катионы щелочноземельных и переходных металлов, тоже могут присутствовать в таких промышленных потоках Поли(гидроксиарилен) лиганды это те, которые выбираются из группы, состоящей из каликс(6)арена, каликс(8)арена, алкил-октолов и флороглюцида Эти лиганды представлены формулами I - IV так Калике (6) арен, Формута Г Алкил-октол Калике (8) арен уга II Флороглюцид НО. Формула II! Формула IV где в формуле III R - это низший алкил и предпочтительно пропил Стрелки указывают реакционноспособные участки на разных поли(гидроксиарилен) лигандах Все эквивалентные участки в равной степени реакционноспособны для реакций гидроксиметилирования Эти полимерные смолы готовятся реакцией поли(гидроксиарилен) лигандов с формальдегидом 8 и, факультативно, с другим алкокси или гидроксиароматическим соединением или метилированным гидроксиароматическим соединением Реакция проходит путем гидроксиметилирования одного ароматического кольца поли(гидроксиарилен) лиганда формальдегидом в присутствии сильной кислоты или щелочи, за чем следует конденсирование другим алкокси- или гидрокси-замещенным ароматическим кольцом с образованием метиленовой связи между поли(гидроксиарилен) лигандом и другим замещенным ароматическим кольцом, которое также может быть поли(гидроксиарилен) лигандом или алкокси- или гидрокси-замещенным ароматическим соединением, таким как фенол и производные фенола, такие как ресорцинол и нафтол, замещенные метоксибензолы, такие как 1,3диметоксибензол, и другие аналогичные соединения, которые могут реагировать с формальдегидом Считается, что присутствие этих алкокси- или гидрокси-замещенных ароматических соединений в полимерной смоле снижает количество катионов, таких как Na+ и К+, которые отделяются от исходного раствора вместе с Cs, когда используется сополимер Реакция конденсации происходит следующим образом Аг + НСНО > АгСН2ОН АгСН2ОН + Аг > АгСН2Аг Реакция полимеризации проходит с рядом мест реакции у каждого поли(гидроксиарилен) лиганда, как указано стрелками Кроме того алкокси- или гидрокси-ароматические соединения, такие как фенол и ресорцинол, имеют ряд мест реакции и поэтому реакция конденсации проходит путем ступенчатой реакции полимеризации с образованием сети перекрестно связанных ароматических колец, соединенных посредством метиленовых мостиков как обычно в смолах типа фенол-формальдегид Поэтому состав полимера будет меняться Полимерные смолы - это стекловидные твердые вещества, которые можно раздробить и которые являются гидрофильными Они имеют красновато-коричневый цвет и только слегка дают усадку и вспучиваются Хотя состав меняется, активная часть поли(гидроксиарилен)-лиганда будет состоять из приблизительно 5 - 1 0 0 мольной концентрации полимера Содержащие поли(гидроксиарилен)-лиганд полимерные смолы характеризуются селективностью к ионам цезия и удалением их из исходного раствора Эти исходные растворы являются обычно растворами для хранения ядерных отходов с высоко основным рН, нейтральные к промышленным сточным водам с основным рН или к загрязненным потокам грунтовых вод Как отмечено выше, такие ионы присутствуют в потоках, получаемых в полупроводниковой промышленности, при очистке радиоактивных отходов, при рафинировании металлов, в электроэнергетике и в других промышленных отраслях Подлежащие удалению ионы Cs обычно присутствуют в малых концентрациях и находятся в примеси с другими катионами щелочных металлов и комплексообразующими или химическими агентами, которые не 50724 желательно удалять, но которые присутствуют в намного больших концентрациях в растворе Отделение осуществляется в разделительном устройстве, таком как колонна, через которую пропускается раствор Процесс селективного извлечения и концентрирования катионов Cs характеризуется способностью количественно и селективно образовывать комплекы из большего объема раствора Cs, присутствующего в малых концентрациях Катионы Cs удаляются из разделительной колонны путем пропускания через нее небольшого объема первой принимающей жидкости, которая содержит реагенты, количественно извлекающие ионы Cs из колонны Затем извлечение отделенных катионов Cs из принимающей фазы или жидкости можно завершить известными процедурами Как кратко говорилось выше, изобретение направлено на использование разных содержащих поли(гидроксиарилен)-лиганд полимерных смол для извлечения, концентрирования и отделения катионов цезия от растворов, содержащих катионы других щелочных металлов и, в частности, от радиоактивных потоков-отходов Такие растворы, из которых ионы Cs должны быть сконцентрированы, выделены или/и извлечены называются здесь "исходными растворами" Во многих случаях концентрация Cs в исходных растворах будет намного меньшей, чем концентрация катионов других щелочных металлов и других катионов, от которых должен быть отделен Cs Выделение и концентрирование Cs осуществляется путем образования лигандного комплекса выбранных катионов Cs с полимерной смолой, содержащей активную мольную концентрацию лиганда поли(гидроксиарилена), представленного формулами I - IV, посредством пропускания исходного раствора, содержащего Cs и другие катионы, через колонну, наполненную смолой, чтобы притянуть и связать катионы Cs с частью поли(гидроксиарилен)-лиганда смолы Ионы Cs, комплексированные таким образом к лиганду, селективно удаляются из соединения путем разрушения комплекса лиганд-катион при пропускании принимающего раствора через колонну Принимающий раствор используется в гораздо меньшем объеме, чем объем начального исходного раствора, так что ионы Cs, извлеченные в принимающую жидкость, находятся в концентрированном виде по сравнению с исходным раствором Принимающие жидкости или регенерирующие (извлекающие) растворы - это водные растворы, в которых растворяются катионы Cs и которые имеют большее сродство с катионами Cs, чем лиганд поли(гидроксиарилен) или которые протинируют лиганд В любом случае, ионы Cs количественно удаляются с лиганда в концентрированном виде в принимающем растворе Когда ионы Cs перешли в принимающую жидкость, при желании извлечение их можно завершить известными процедурами Содержащие поли(гидроксиарилен)-лиганд полимерные смолы, включающие в себя лиганды, представленные формулами I - IV, могут приготовляться разными способами, описанными выше и проиллюстрированными в нижеследующих при 10 мерах Пример 1 Полимер был приготовлен из резорцинола, формальдегида и каликс(6)арена Каликс(6)арен готовился известными процедурами, К Д Гутше и др , 68 Org Synth 238(1990) В трехгорлой колбе с круглым дном, снабженной механической мешалкой и конденсатором, соединялись 6,6г ресорцинола, 6,6г каликс(6)арена и 4,8г NaOH Реакция проводилась в присутствии азота в течение всей полимеризации Смесь нагревалась в колбе с обратным холодильником, добавлялся карбонат кальция (12г), и раствор перемешивался в течение 5 - 45 минут Затем медленно добавлялся формальдегид (36г) в виде 37% раствора в воде Смесь нагревалась в колбе с обратным холодильником примерно в течение половины суток Затем вода удалялась при пониженном давлении, и получившийся материал высушивался в течение половины суток в вакуумной сушильной печи при 30 - 75°С Затем высушенный полимер помещался в химический стакан с перемешиванием в воде и подкислялся HCI Смесь перемешивалась 6 - 24 часа, фильтровалась и высушивалась Получившийся полимерный продукт, имеющий содержание каликс(6)арена около 17 мольной концентрации, затем испытывался на свойства ионной связи Пример 2 Процедура примера 1 была повторена за исключением того, что вместо ресорцинола использовался фенол (7г) Затем получившийся полимерный продукт, имеющий содержание каликс(6)арена около 14 мольной концентрации, испытывался на свойства ионной связи Пример 3 Процедура примера 1 была повторена за исключением того, что вместо ресорцинола и каликс(6)арена использовался флороглюцид Получившийся полимерный продукт, имеющий содержание флороглюцида около 100 мольной концентрации, затем испытывался на свойства ионной связи Пример 4 Процедура примера 1 была повторена за исключением того, что ресорцинол заменялся 1,3диметоксибензолом (7 г) и реакционная смесь нагревалась в колбе с обратным холодильником в течение 124 - 180 часов до удаления воды при пониженном давлении Затем получившийся полимерный продукт, имеющий содержание каликс(6)арена около 17 мольной концентрации, испытывался на свойства ионной связи Пример 5 Процедура примера 1 была повторена за исключением того, что вместо каликс(6)арена использовался пропил-октол (6,6г) Октол готовился согласно 54 J Org Chem 1305 (1989), где группа R - это пропил Затем получившийся полимерный продукт, имеющий содержание пропил-октола около 20 мольной концентрации, испытывался на свойства ионной связи Пример 6 Процедура примера 1 была повторена за исключением того, что вместо ресорцинола и каликс(6)арена использовался пропил-октол Затем 12 11 50724 получившийся полимерный продукт, имеющий HNO3, 0,5 - 6М HCL, 0,5 - 1М H2SO4, 1M уксусной содержание пропил-октола около 100 мольной кислоты и т п и любые другие, обладающие анаконцентрации, испытывался на свойства ионной логичными свойствами, позволяющими удалять связи катионы Cs из колонны Степень или величина концентрации принимающей жидкости очевидно Пример 7 будет зависеть от концентрации катионов Cs в Процедура примера 1 была повторена за исисходном растворе и от объема обрабатываемого ключением того, что вместо каликс(6)арена исисходного раствора Фактором являются также пользовался каликс(8)арен Затем получившийся конкретные используемые принимающие жидкополимерный продукт, имеющий содержание касти Вообще говоря, концентрация ионов Cs в ликс(8)арена около 16 мольной концентрации, принимающей жидкости будет в 20 - 1000000 раз испытывался на свойства ионной связи превышать концентрацию в исходном растворе Процесс селективного и количественного конВместо колонны можно применить другой эквивацентрирования и извлечения цезия, присутствуюлентный аппарат, например, суспензию, которая щего в малых концентрациях, из ряда других кафильтруется и затем промывается принимающей тионов щелочных металлов и возможно от других жидкостью, чтобы разрушить комплексы и удалить катионов, которые могут присутствовать в гораздо катионы Cs Затем концентрированные катионы больших концентрациях, включает в себя (а) приCs извлекаются из принимающей жидкости изведение содержащего множество ионов исходного вестными процедурами, знакомыми специалираствора в контакт с содержащей постам ли(гидроксиарилен)-лиганд полимерной смолой, в которой лиганд имеет формулы I - IV, что заставСледующие примеры показывают, как можно ляет частицы Cs образовывать комплекс с частью использовать содержащие поли(гидроксиарилен)поли (гидроксиарилен)-лиганда смолы, и (б) полиганд полимерные смолы для извлечения, конследующее разрушение или удаление комплексицентрирования и отделения катионов Cs, когда рованного катиона Cs принимающим раствором, в они присутствуют в некоторых исходных раствокотором (1) растворяются ионы Cs и (2) который рах Смола, содержащая поли(гидроксиарилен)имеет большее сродство к ионам Cs, чем поли лиганд, помещается в колонну Водный исходный (гидроксиарилен)-лиганд, или протонирует лиганд, раствор, содержащий смесь некоторых катионов тем самым вытесняя Cs из лиганда ПринимаюCs и катионов других щелочных металлов, вклющий или регенерирующий раствор содержит ионы чая любые другие ионы металлов, которые могут цезия в концентрированном виде присутствовать в гораздо больших концентрациях, пропускается через колонну Скорость течения Полимерная смола, содержащая поли (гидрораствора можно увеличить, приложив давление с ксиарилен)-лиганд (PR-L), притягивает ионы цезия помощью насоса наверху или внизу колонны или (Cs) в виде катионного комплекса согласно форсоздав вакуум в принимающем сосуде После томуле V го, как исходный раствор прошел через колонну, PR-L + Cs > PR-L Cs (формула V) гораздо меньший объем регенерирующего расгде PR означает полимерную смолу и L ознатвора (принимающей жидкости), т е водных расчает часть поли (гидроксиарилен)-лиганда этой творов, в которых (а) растворимы катионы Cs и (б) смолы Cs означает выделяемый ион цезия которые имеют большее сродство к катионам Cs, Когда катионы Cs связаны с содержащими почем поли(гидроксиарилен)-лиганд, или протонили (гидроксиарилен)-лиганд полимерными смоларуют лиганд, тем самым вытесняя ионы Cs из лими, эти образовавшие комплекс катионы Cs затем ганда, пропускаются через колонну Регенериотделяются от смолы в отдельной принимающей рующий раствор (принимающая жидкость) жидкости с использованием меньшего объема отрывает катионы Cs и собирает их Затем эти принимающей жидкости согласно формуле VI катионы Cs присутствуют в концентрированном PR-L Cs + RL --> PR-L + RL Cs (формула VI) виде для последующего извлечения Предыдущий где RL означает принимающую жидкость перечень принимающих растворов является приОписанный здесь предпочтительный пример мерным, и можно также использовать другие приреализации изобретения включает в себя провенимающие растворы Единственное ограничение, дение процесса посредством приведения большоналагаемое на принимающий раствор, - это его го объема исходного раствора, содержащего ряд способность удалять катионы Cs из поионов, как определено выше, каковой раствор ли(гидроксиарилен)-лиганда может содержать большие концентрации ионов Na и К и может также содержать другие комплекВ следующих примерах отделения и извлечесирующие или/и хелирующие агенты, в контакт с ния катионов Cs используются полимерные смосодержащей поли(гидроксиарилен)-лиганд полилы, содержащие поли(гидроксиарилен)-лиганды, мерной смолой в разделительной колонне, через приготовленные как описано в примерах 1 - 7 Эти которую сначала пропускают исходный раствор, примеры только иллюстративны и не охватывают чтобы образовать комплексы катионов Cs с помногие типы отделений ионов Cs, которые возли(гидроксиарилен)-лигандными полимерными можны с использованием полимерных смол этого смолами, как указано в формуле V выше, за чем изобретения следует последовательное пропускание через Пример 8 колонну меньшего объема принимающей жидкоВ этом примере 0,1 г полимерного материала сти, как указано в формуле VI выше из примера 1 помещалось в колонну 100мл исходного раствора с Ючнм Cs в 0,1М ІЧагСОз проПримерами принимающих жидкостей, которые пускалось через колонну с использованием течеизвлекут катионы Cs из лиганда, являются 0,5М 14 13 50724 ния под действием собственного веса Затем козультате отстаивания растворов в резервуарах лонна промывалась 5мл деионизированной воды для ядерных отходов на участке DOE Хэнфорд, для удаления ионов Na Наконец, Cs элюировался Вашингтон Затем колонна промывалась 5мл 2М с использованием 5мл 0,5М НІЧОз в качестве реNaOH, за чем следовало 5мл деионизированной генерирующего раствора Пламенный АА спекводы для удаления других присутствующих элетрофотометрический анализ показал, что Cs был ментов Наконец, Cs был элюирован с использоудален из исходного раствора до уровня ниже ванием 5мл 0,5М HNO3 в качестве регенерируюуровня обнаружения в 1чнм и что более чем 95% щего раствора Пламенный АА спектрофотометриCs, начально находившегося в 100мл исходного ческий анализ показал, что Cs был удален из исраствора, было в 5мл регенерирующего раствора ходного раствора до уровня ниже уровня обнаружения в 1чнм и что более, чем 95% Cs, начально Пример 9 присутствовавшего в 100мл исходного раствора, В этом примере 0,1 г полимерного материала находилось в 5мл регенерирующего раствора, а из примера 2 помещалось в колонну 100мл исуровни Na и AI были ниже уровня обнаружения в ходного раствора с Ючнм Cs в 0,1М КІЧОз плюс регенерирующем растворе 4М NaNO3, плюс 1М NaOH пропускались через колонну под действием своего веса Затем колонПример 12 на промывалась 5мл деионизированной воды для Процесе примера 11 повторялся за исключеудаления ионов Na и К Наконец, Cs элюировался нием того, что 0.12М KNO3 также добавлялось в с использованием 5мл 0,5М НІЧОз в качестве реисходный раствор Результаты также были аналогенерирующего раствора Пламенный АА спекгичны результатам в примере 11 Способность трофотометрический анализ показал, что Cs был осуществлять отделение Cs так эффективно в удален из исходного раствора до уровня ниже присутствии калия важна, поскольку именно здесь уровня обнаружения в 1чнм и что больше, чем не срабатывает большинство существующих сис95% Cs, начально находившегося в 100мл исходтем Одна такая система - это ионообменная смоного раствора, было в 5мл регенерирующего расла CS-100, содержащая полимер фенолтвора формальдегид, а также родственный полимер ресорцинол-формальдегид Пример 10 В этом примере 0,1 г полимерного материала Пример 13 из примера 3 помещалось в колонну Во всех друВ этом примере 0,1 г полимерного материала гих отношениях, процедура была той же самой, из примера 5 помещалось в колонну Во всех дручто и в примере 9 и результаты были тоже теми гих отношениях, процедура была той же самой, же самыми что и в примере 9, и результаты также были теми же самыми Пример 11 В этом примере 0,1 г материала из примера 4 Хотя это изобретение было описано и иллюпомещалось в колонну 100мл исходного раствострировано со ссылками на определенные конра, содержащего Ючнм Cs в 5 х ЮМ RbNO3, кретные полимерные смолы, содержащие по0.43М AI(NO3)3, 0.15M Na2SO4, 3,4M NaOH, 0.23M ли(гидроксиарилен)-лиганды, как показано в Na2CO3, 0.43M NaNO2, 1.67M NaNO3, 0.089M NaF формулах I - IV, и на процесс их применения, друи 0.025М Na3PO4, пропускалось через колонну под гие аналоги этих поли(гидроксиарилен)-лигандов действием своего веса Этот раствор аналогичен также находятся в рамках этого изобретения, опсоединению многих образующихся сверху в реределяемого следующей формулой изобретения ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюProcess for separatinc cesium from industrial streams containing other alkali metals using polyhydroxyarylene polymeric resins
Назва патенту російськоюСпособ выделения цезия из промышленных растворовб сщдержащих другие щелочные металлы, с использованием полигидроксиариленовых полимерных смол
МПК / Мітки
МПК: C08G 14/00, C22B 26/00, B01J 45/00, B01J 20/32, G21F 9/12, B01D 15/00, B01J 39/00, C22B 3/26, C08G 8/00
Мітки: полігідроксіариленових, застосуванням, інші, містять, цезію, полімерних, смол, метали, лужні, спосіб, промислових, виділення, розчинів
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-50724-sposib-vidilennya-ceziyu-z-promislovikh-rozchiniv-shho-mistyat-inshi-luzhni-metali-z-zastosuvannyam-poligidroksiarilenovikh-polimernikh-smol.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виділення цезію з промислових розчинів, що містять інші лужні метали, з застосуванням полігідроксіариленових полімерних смол</a>
Попередній патент: Тримач компакт-диска
Випадковий патент: Пристрій для виймання овочів та фруктів з банок