Способ разделения ионов Советский патент 1977 года по МПК B01D59/46 

1

Из1)б 5етение относится к технологии отделения плутония от урана или трансурановых элементов.

Известен способ разделения иоиов путем обработки раствора, содержащего ионы различных элементов, в электрическом поле с одновртменным введением в поток обрабатываемого раствора П}ютивотоком или под углом к последнему дополнительного потока раствора, содержащего комллексообразующее соединение для разделяемых ионов. Дополнительный поток компенсирует среднюю скорость ионов, перемещаюишхся в электрическом поле и подлежащих разделению. В соответствии со своей подвижностью разделяемые ионы переменяются вверх и вниз по потоку обрабатываемого раствора и таким образом разделяются (1 .

Известный способ может быть применен в препаративной и аналит 1ческой химии.

Условия применения извесгаого способа для разделения смесей, содержащих плутоний, уран или трансурановые элементы, не известны.

Цель прешюженного способа - - разделение смесей, содержащих плутоний, уран или трансурановые элементы. Указанная цель достигается тем, что на обработку подают азотоокислый раствор разделяемой смеси элементов, в качестве комплексообразующего соединения используют уксусную кислоту или смесь фторида щелочного металла и плавико вой кислоты.

Азотнокислый раствор может быть получен растворением разделяемой смеси сначала в концен грированной азотной кислоте с последующим вьщелением денитрующего вещества, например муравьиной кислоты или формальдегида, до остаточной концентрации азотной кислоты 0,02-6 н., предпочтительно 0,,2 н.

В качестве смеси фторида щелочного металла и плавиковой кислоты может быть использована смесь, содержащая 0,02-0,5 н., предлочтительно 0,,2 н., плавиковую кислоту и 0,04-1 н., предпочтительно 0,1-0,3 н., раствор фторида щелочного металла.

На фиг. 1 схематически изображена разделительная колонна; на фиг. 2 - вариант разде;штельной колонны для разделения смеси урана и плутония.

Разделительная колонна состоит из открытой сверху емкости 1 ,разделе1шой на камеры диафрагмами 2, в которой на определенном расстоянии or катода . расположена диафрагма 4, иозволянжшя ионам перемениться в электрическом ноле между

катодом 3 и анодом 5, но иредотвраииницая перемещение потоков.

Согласно предложенному способу процесс осуществляют следующим образом.

По трубопроводу 6 подают противотоком жидкость, по трубопроводу 7 - комллексообраэующее соединение, а по трубопроводу 8-раствор, в котором подлежит раздепению смесь плутония с ураном или трансураном. По трубопроводам 9 и 10 отводятся потоки жидкости. Скорость подачи жиДкбсти в трубопровод 6 выбирают такой, чтобы не произошла щелочная реакция и ионы, перемещающиеся на этом учасже между трубопроводами 6 и 9, не попали на катод. Скорость в трубопроводах 6, 7 и 8 устанавливают таким образом. Чтобы установилось стационарное состояние, которое с помощью комплексообразующего соединения обеспечивает непрерывное получение чистых компонентов в трубопроводах 9 и 10.

Для случая разделения плутония и урана используют электролитическую систему, состоящую из 0,1 н. HNOs + 0,1 н. HF + 0,2 н. фторида щелочного металла, в которой находятся как плутоний PU (IY), так и PU (YI) {последний расположен исключительно около катода), U расположен исключительно около анода. После правильного успяов | 1ия скорости прохождения потоков в трубопроводах 6,7 и 8 создается стационарное состояние тока и непрерывно образуется чистый плутоннй в гру&шроводе 9 и чистый уран в трубопроводе 10.

Степень очистки, достагаемая.при разделении урана и плутония, более 10.

Предложенный способ исключает окисление или восстановление плутония, иск/помает также проблему радиолиза, поскольку процесс проводится в водной среде, способ не требует введения добавок

других соешшений, мешаюишх проведении процесса разделения ионов. Процесс может быть полиостью автоматизирован.

Формула изобретения

1. Способ разделения ионов путем обработки раствора, содержащего ионы разжчных злементов,

в электрическом поле с одновременным введением в поток обрабатываемого раствора противотоком или под углом к последнему дополнительного потока раствора, содержащего комплексообразующее соединение для разделяемых ионов, отличаюп; и и с я тем, что, с целью разделения плутония от урана или трансурановых злементов, на обработку подают азотнокислый раствор разделяемой смеси элементов, в качестве комплексообразующего соединения используют уксусную кислоту или смесь

фторида щелочного металла и плавиковой кислоты.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что азотнокислый раствор полу11ают растворением разделяемой смеси элементов в концентрированной азотной кислоте, затем вводят денитрующее вещество, например, муравьиную кислоту или формальдегид, до остаточной концентрации азотной кислоты 0,02-6 н., предпочтительно 0,05-0,2 н.

3.Способ по 2, отличающийся тем, что используют смесь фторида щелочного металла и

плавиковой кислоты, содержащую 0,02-0,5 н., предпочтительно 0,05-0,2 н., плавиковую кислоту и 0,04-1 н., предпочтительно 0,1-0,3 н., раствор фторида щелочного металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Chemie - Tngenieur -Technik, 42, 1090-1094 (1970).