Способ извлечения берклия (1у) из растворов минеральных кислот Советский патент 1984 года по МПК C01G56/00 

ОN0

00

о/.

S

Изобретение относится к химии радиоактивных элементов, в частности к экстракционному извлечению четырехвалентного берклия, и может быть использовано для его выделения и очистки от трехвалентных трансплутониевых, редкоземельных и осколочных элементов

Известен способ экстракционного вьщеления берклия (IV) из растворов азотной кислоты растворами триоктиламина в четрьфеххлористом углероде, содержащих в качестве окислителя бихромат калия С1 i

Недостатком указанного способа является необходимость использования высоких концентраций экстрагента (до 20% и выше). Более того, поскольку экстракция идет в жестких условиях окисления, многократное использование экстрагента невозможно.

Из известных способов экстракционного извлечения берклия (IV) наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения берклия (IV) из растворов минеральных кислот окислением берклия (III) с последующей , экстракцией высокомолекулярными аминами,в качестве которых испольayiFOT третичные амины и четвертичные аммониевые основания С22.Согласно этому способу извлечение берклия (IV) осуществляют 30%-ными растворами аликвата-ВЗб-Б-Шд в CClif или дихлорэтане из 10-12 М HNOj. В ка честве окислителя используют 0,2 М раствор бихромата калия в азотной кисл-оте. При использовании других окислителей, например КВгО, смесь

(МН) ,

AgNO. и

эффективность

извлечения берклия {IV) в этой экстракционной системе существенно снижается за счет восстановления берклия (IV) до берклия (III) при контакте с амином. Высокая эффективность экстракции берклия при использовании в качестве окислителя бихромата калия объясняется тем, что бихромат-ионы сами экстрагируются аминами и тем самым стабилизируют высшее валентное состояние берклия в органической фазе.

Использование в качестве окислителя бихромата калия позволяет использовать третичные алкиламины и соли четвертичных аммониевых оснований для экстракционного вьщеления и отделения четырехвалентного берклия от трехвалентных трайсплутониевых и редкоземельных элементов, а также некоторых осколочньк элементов. Эффективность извлечения берклия (IV) 0,4 М ТОА в СС14 из растворов 10 М HNO и 30%-ным раствором Аликвата-336-S-NO в СС1 из 12 М HNOj за одну ступень экстракции составляет л 95%,

К недостаткам известного способа можно отнести значительный расход

g экстрагента за счет необходимости использования высоких концентраций его (до 30% и вьщге) что объясняется жесткими условиями окисления, которые не позволяют, в свою очередь, испольj зовать в качестве экстрагентов первичных и вторичных алкиламинов. Кроме того, необходимо проводить дополнительную очистку берклия от хрома, который сопутствует берклию на всех стаQ диях экстракции и реэкстракщ1и.

Целью изобретения является снижение расхода экстраген1а.

Поставленная цель достигается тем, что при извлечении берклия.(IV)

5 из растворов минеральных кислот путем окисления беркдия (III) и экстракции растворами высокомолекулярных аминов, в исходный раствор вводят фосфорвольфрамат калия (ФВК),

Обычно ФВК берут в количестве не менее 2 моль на 1 моль берклия. Сущность способа заключается в том, что азотнокислые и сернокислые растворы берклия, окисленного 0,5 М броматом калия, в присутствии WpOg, (ФВК) после 15 минутной выдержки встряхивают в течение 3 мин с равным объемом алкиламина. ФВК повышает устойчивость берклия (IV) и образует с ним комплекс, количественно экстрагирующийся аминами, Наилз щими из исследуемых нами растворителей, в которых экстракщюнная способность амина максимальна, является хлороформ для н-дециламина, дихлорэтандля н-диоктиламина и четьфеххлористый углерод - для н-триоктиламина и аликвата-336-S-WOj, Экстракционное равновесие устанавливается менее, чем оа.

3 мин,

При экстракции весовых ксщ ечеств берклия в растворе необходимо иметь не менее, чем двухкратный избыток ФВК по отношению к металлу, так как установлено, что берклий (IV) образует с ФВК комплекс состдва 1:2. о

Дециламин количественно экстрагирует берклий (IV) в более широком

интервале концентраций азотной кислоты (0,5-6 М HNOj), чем диоктиламин, триоктиламин (0,5-1 М НМО) и аликват-ЗЗб-З-КОз (0,1-2МНШз).

Вторичные и третичные амины, а также сульфаты четвертичных аммониевых оснований количественно извлекают берклий, окисленный броматом калия в присутствии ФВК, из растворов серной кислоты. Первичные амины неэффек-)о тивно экстрагируют берклий, окисленный броматом калия в серной кислоте

в присутствии ФВК, и не могут использоваться для экстракционного извлечения берклия из сернокислых растворов, 15 содержащих ФВК,

Минимальная концентрация амина, при которой наблюдается количественное извлечение берклия (IV) зависит от концентрации ФВК в водной фазе. 20 Чем выше концентрация ФВК, тем большая концентрация амина необходима для количественного извлечения берклия.

Количественная реэкстракция берк- 25 ЛИЯ из органической фазы осуществляется 12-16 М раствором НЛ/О, .

Приведенные ниже примеры иллюстрируют экстракцию берклия (IV) и некоторык ТПЭ, РЗЭ и осколочных эле- зо ментов различными аминами из растворов азотной и серной кислот, содержаВ1ИХ в качестве окислителя 0,5 М KBrOj и 410 М ФВКг Растворы перед экстракцией вьщерживают в течение 15 мин. Время контакта фаз при экстракции составляет 3 мин.

Пример 1. Экстракция- Br(IV) из растворов HWOj .

Экстрагирутот Br(IV) из растворов 0,1; 1,2; 3, 4, 5, 6 М HWO,, содержащих 0,5 KBrOj и 4 10 М фосфорвольфрамат калия, 3%-ным раствором н-дециламина в хлороформе при соотношении водной и органической фаз 1:1в течение 3 мин. Радиометрическим методом установлено, что во всех случаях берклий (IV) экстрагируется на 99,9%.

Пример 2. Экстракция BK(IV) из растворов H2,SO.

Экстрагируют Вк (IV) из растворов 0.5, 1, 2, 3, 4 М H2S04, содержащих 0,5 М KBrOj и фосфорвольфрамат калия, 3%-ным раствором н-диоктиламина в дихлорэтане при соотношении водной и органической фаз 1:1 в течение 3 мин.

Радиометрическим методом установлено, что во всех случаях Вк (IV) экстрагируется на 99,9%.

Пример 3. Экстракция из раст вора 6 М nNOj, содержащего0,5 М KBrOj И 4-10- М ФВК.

Экстрагируют Вк-249, Ага-241, Ст-243, Се-144, Еи-152-154, Cs-137, Ru-106 и Sr-90 из раствора 6 М HNQ, содержащего 0,5 М КВгО. и 4-10 М ФВК 3%-ным раствором Н-дециламина в хлороформе при соотношении водной и органической фаз 1:1 в течение 3 мин. Содержание элементов в водной и органической фазах определена радиометрически.

1.СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЕРКЛИЯ . (IV)H3 РАСТВОРОВ МИНЕРАЛЬНЫХ КИСЛОТ окислением берклия (III)c последующей экстракцией растворами высокомолеку:лярных аминов, отличающийс я тем, что, с целью снижения расхода экстрагента, в исходный раствор вводят фосфорвольфрамат калия. 2. Способ по П.1, о т л и ч a ю щ и и с я тем, что фосфорвольфрамат. калия берут в количестве не менее 2 моль на 1 моль берклия.

Экстракция.

1,7

99,9 1,4

Пример 4. Экстракция из раствора 1 М HNO, содержащего 0,5 М КВгОз и 4. ФВК.

Экстрагируют Вк.-249, Ат-241, Ст-243, Еи-152-154, Cs-137, Ru-106, и Sr-90 из раствора 1 М НШ, содерt 8

0,7 5,2

0,6

98,0

жащего 0,5 М КВг0 и 4 -10 М ФВК, 20%-ньм трй-н-октиламином в СС1 при соотношении водной и органической фаз1:1 в течение 3 мин. Содержание эле- , ментов в водной и органической фазах определено радиометрически.

Экстракция,

J,4 81,

99,8 0,4 Пример 5. Экстракция из раствора 1 М HNOj, содержащего 0,5 М КВгО и 4 ФВК. Экстрагируют Вк-249,Ап1-241,Ст-243, Еи-152-154, Cs-137, Ru-106 и Sr-90 из раствора 1 М HN02, содержащего 0,5 М КВгОз и 4- ФВК, 5%-ным

Экстракция,

0,4 0,5 3,9

99,8

Пример 6. Реэкстрация. ; органическую фазу, содержащую берклий (примеры 1-6), обрабатывают в.течение 3 мин равным объемом 12- 16 М HNOj. Радиометрическим методом доказано, что Вк реэкстрагируется Количественно.

0,2

0,6

4,2 0,3

6,0 0,3

0,2

0,3

Технико-экономический эффект способа заключается в снижении расхода реагента, расширении рабочего диапазона концентрации кислоты и ассортимента экстрагентов, а также в упро-. щении процесса реэкстракции. раствором Аликвата-336-S-NO, в СС1 при соотношении водной и органической фаз 1:1 в течение 3 мин. Содержание элементов в водной и органической фазах определено радиометрически