Способ выделения америция и устройство для его осуществления

Способ выделения америция и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: извлеч енйё америция в виде америция (VI) из раствора. Сущность изобретения: Америций (III) окисляют в америции (VI) электрохимически1 в кислой среде. Концентрация кислоты 0,5- 3 Мгпотенциал анода 1,7-1.9 В относительно НВЭ Америций (VI) экстрагируют через мембрану в виде блока пористых пленок имгтрегнированных раствором ди-2-этилгексилфосфорной кислоты в октане. Процесс ведут в устройстве, имеющим принимающую и отдающую камеры. Разделены камеры блоком пленок из двух лавсановых ядерных фильтров и гидрофильной матрицы. Катод из платиновой проволоки размещен в отдающей камере. Анод выполнен из платиновой сетки . Имеется также вспомогательный электрод . 2 с.п ф-лы, 2 ил., 7 табл. (Л С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) 0 t) (5 1)5 С 25 В 1/00:, 9/00

ГОСУДАРСТВЕ НЙОЕ ПАТЕНП1ОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С В ИДЕТ ЕЛ Ь(;Т ВУ

1 (21) 4897664/26 (22) 30.1 1.9 0 (46) 15.12.92. Бюл". № 46 (71) Институт геохимии и аналитической хи-. мий им. В.И.Вернадского (72) А.П,Но виков, M,Н.Михеева, Т.И.Трофимбв, Ю.M.Êóë ÿêî и Б.Ф,Мясоедов " . (56) Косяков В.Н., Яковлев Н.Г., Казакова

Г.М, Разделение америция и кюрйа в разновалентных состояниях экстракцией

Д2ЭГФК. - Радиохимия, 1979, ¹ 2, с. 26226.7.

Danesl Р,R., Cllrrietti, Multistage зерагаОоп of metal lons with à serleC of сотразйе supported liquid membranes. - J. . Membrane Science, 1984, № 20, р. 215-226. . (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АМЕРИЦИЯ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к аналитической химии трансплутониевых элемейтов; в частности к экстракционному извлечению америция. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для селективногО выделения америция в технологическом процессе переработки облученных плутониевых мишеней и для аналитического разделения америция и кюрия с целью повышения надежности а-спектрометрического определения америция в образцах.

Наиболее близким техническим решением по способу является способ выделения америция, заключающийся в окислении америция (III) до америция (Vl) и экстракционном извлечении америция (И) ди-2-этилгексилфосфорной кислотой из кислой (57) Использование: извлеч ение ам ериция в виде америция (Vl) из pàñòâîðà. Сущность йзобретения: Америций (ill) окисл я ют в америции (Vl) электрОхИмически в киСлой среде.

Концентрация кислотй 0;5 в 3 М; погенциал анода 1,7 — 1,9 В отнбсйтельно НВЭ, АмериЦий (Vl) экстрагируют через мембрану в виде блока пористйх пленок"импрегнированнйх

50 — 80 $ раствором ди-2-этилгексилфосфорной кислоты в октане. Процесс ведут в устройстве, имеющим принимающую и отдающую камеры. Разделены камеры блоком пленок из двух лавсановых ядерных фильтров и гидрофильной матрицы, Катод из платйновой проволоки размещен в отдающей камере. Анод выполнен из "платиновой сеткй. Имеется также вспомогательный электрод, 2 с.п, ф-лы, 2 ил., 7 табл. среды, Способ заключается в экстракционно-хроматографическом"разделении америция и кюрия осйоваййый на окислении америция до америция (Vl) смесью персульфата аммония и нитрата серебра. Схема способа выглядит следук)щим образом. Э

Персульфатом аммойия тщательно обраба- Ql тывают всю, в дальнейшем исйользуемую посуду и колонку, заполненную импрегнированным ди-2-этилгексилфосфорной кислотой носителем. Проводят окисление америция либо при комнатной температуре смесью персульфата аммония с азотнокислым серебром в течении 5 — 10 мин или при нагревании только с персульфатом аммония до 80 С в течении 30 мин. На высокой скорости пропускают раствор америция и кюрия через колонку и проводят промывку

1781325 персульфатом аммония для удаления следов кюрия. Сорбированный на колонке америций смывают раствором минеральной кислоты с перекисью водорода. Степень очистки америция сильно зависйт от качества обработки окислительной смесью используемой посуды, и. степень выделения америция; очищенного от кюрия, не превышает 95 — 98%, При использовании варианта жидкостной экстракции ди-2-этилгексилфосфорной кислотой степень очистки. значительно меньше (степень извлечения америция не превышает 20 — б0%).

Основными недостатками указанного способа являются:

Необходимость использования сильных химических окислителей и: комплексообразующих веществ, поскольку америций (И) легко восстанавливается ди-2-этилгексилфосфорной кислотой и устойчив только смешанный комплекс, включающий ион персульфата и ди-2-этйлгексилфосфата, Ограниченная устойчивость персульфатных комплексов америция (Vt) при контакте с ди-2-этилгексилфосфорной кислотой при нйзких концентрациях металла. До-статочно эффективное разделение наблюдается при концентрациях америция выше 10" М.

Большинство органических разбавителей, используемых в технологии, являются эффективными восстановителями америция (VI).

Низкая скорость и выход америция (Vl) при окислении нерсульфатом в растворе с рН 1; Экстракционное разделение с ди-2этилгексилфосфорной кислотой наиболее эффективно именно при рН 1.

Невозможность использования злектрохимического окисления америция, т;к. в отсутствии химических окислителей и комплексообразующих веществ америций (Vl) при контакте с ди-2-этилгексилфосфорной кислотой неустойчив.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для выделения америция, включающее корпус и мембрану, разделяющую его на принимающую и отдающую камерй, и средство для перемешивания. Мембрана инмпрегнирована, органикой. Средство@ля перемешивания выполнено в виде механических стеклянных мешалок. Корпус выполнен из плексиглаза. Это устройство, однако, не обеспечивает проведения электрооокислительных (восстановительных) процессов, что приводит к низкому выходу продукта при выделении америция.

Целью изобретения является упрощение процесса, повышение выхода и чистоты выделяемого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что

5 в способе выделения америция, заключающемся в окислении америция (! II) до амери.ция (Vl) и экстракционном извлечении америция (Vl) ди-2-этилгексилфос ф.орной кислотой из кислой среды окисление прово10 дят электрохимически в растворах хлорной, серной или фосфорной кислот концентрацией 0,5-3 М при потенциале 1,7-1,9 В относительно стандартного водородного электрода в ячейке мембранного типа при

15 одновременном экстракционном извлечении образовавшегося америция (Vl) через мембрану, представляющую собой блок пористых пленок, импрегнированных 50-80% раствором ди-2-этилгексилфосфорной кис20 лоты в октане, при этом ведут постоянное перемешивание растворов в ячейке со скоростью 0,1-0,2 с . Кроме того, устройство

-1 для выделения америция; включающее корriyc и мембрану, разделяющую его на при25 нимающую и отдающую камеры, и средство для перемешивания снабжено расположенными в отдающей камере электродом-катодом, выполненным в виде платиновой проволоки в стеклянной трубке, вспомога30 тельным электродом и электродом-анодом, выполненным в виде платиновой сетки. и закрепленным параллельно мембране на расстоянии (0,05-0,1) I1 где 11 — глубина отдающей камеры, соотношение между удель35

55 ными площадями электрода-анода и мембраны 0,5 — 2,5, мембрана выполнена в виде блока пористых пленок, состоящем из двух лавсановых ядерных фильтров с диаметром пор йе менее 0,05 мкм и гидрофильной матрицы с диаметром пор 0,1-0,5 мкм, им и регн иро ва н н ой ди-2-атил гексилфосфо рной кислотой, и выполненным толщиной 50100 мкм, а средство для перемешивания выполнено в виде насоса;. соединенного с отдающей и принимающей камерами. Использование принципа совмещения экстракции и редокс-йроцессов известно и для этой цели разработано ряд устройств, Известна экстракционно-хроматографическая колонка, в которой графитовый носитель экстрагента одновременно является электродом. Данное. техническое решение использовано для разделения ряда трансплутониевых элементов, и, в частности, выделения берклия иэ суммы трансплутониевых элементов. Основные недостатки его состоят в:

Ограниченном выборе экстрагентов(неэлектролиты хорошо смачивающие графит) и, кроме того, как и в уже описанном спосо1781325

55 бе экстракциойно-хроматографического вы-. деления америция органическая фаза является восстанавливающей средой, что не позволяет использовать техническое решение для выделения америция в необычных состояниях окисления, В.процессе работы ячейки устанавливается динамическое равновесие комплексов различных ионных форм америция, которое определяется потенциалами анода и мембраны. Если это равновесйе смещено в сторону образованйя. америция (Vl), в системе наблюдается перенос ионных форм америция через мембрану. Другие трансплутониевые "элементы (кюрий, калифорний) и редкоземельные элементы "имеют более"высокие потенциалы окдйсленияд пар (М 3 /М 4+) (М 3+/ б+) . - 3 вле каются.

Пример 1. Экстракция америция (241.242 Am) из раствора, содержащего ккгрии

Cm), калифорнии (42Cf), варений (Eu). исходный раствор — 2м нзР04. при: нимающий раствор — 2М НМОз. Мембрана—

70% раствор ди-2-этилгексилфосфорной кислоты в октане; импрегнированный на трехслойной матрице: ядерный фильтр—

МФЦ вЂ” ядерный фильтр. Потейциал аткбда -

1,1(- 0,1 В относительно стандартного ртутно-сульфатного электрода, Концентрация америция (243) — 2,1 10 М, кюрия (244)—

1,6 10 М, калифорния (249) — 1 8 107 М, европия (252) — 1,0 10 М. Относительное содержание америция, кюрия и калифорния определяли а-спектрометрически. Концентрацию европия ойределяли по (252) изотопу у -спектрометрически. Установка; соотношение рабочих площадей электрода и мембраны 1:1, объем рабочего раствора равен объему реэкстрагирующего раствора и равен 5 мл, расстояние между электродом и мембраной = 0,1I1, линейная Скорость подачи растворов — 6 см/с, (!Трубопровода = 2 MM (cM. табл,1), Пример 2, Экстракция америция ("Am) из раствора. содержащего кюрий (42Cm)(исходный pacTBop1MGCI04(103

НзР04). Принимающий раствор — 1 М НЙ03.

Мембрана — 30 ди-2-этилгексилфосфорной кислоты в октане; импрегнированный на трехслойной матрице ядерный фильтрМФЦ-ядерный фильтр. Потенциал анода—

1,1)-0,1 В относительно стандартного.ртутно-сульфатного электрода. Концентрация америция и кюрия 10 M. Относительное содержание определяли у-спектрометрически. Установка: трехкамерная ячейка (рис,1), соотношение площадей электрода и мембраны — 1:1, объем рабочего раствора равен объемам регэкстуагирующсих растворов и составляет 5 см, расстояние между электродом и мембраной 0,1I1. линейная скорость подачи растворов — 6 см/с, бтрубопровода = 2 MM (см. табл.2) На фиг.1 показано устройство, вид сбоку; на фиг.2 — то жЕ; вид сверху.

Устройство для выделения америция состоит из двух камер 1,2, выполненных из фторопласта и раэделеййых сегткой-электродом 3, предохранительйой перегородкой

44 и трехслойной матрицей 5: ядерный фильтр (лавсан) — МФЦ (ацетат целлюлоза) — ядерный фильтр(лавсан). Рабочие зоны камер соедйнены трубопроводами (брр. = 0,2

15 см) с перистальтическим насосом (PPI-05) для перемешивания водных растворов, Окислительная камера содержит стандарт, ный ртутно-сульфатйый электрод 6 и отделение для вспомогател ьногогэлектрода-катода

20 7, выполненного в виде стеклянной трубки .с внутренним диаметром 5 мм с впаенными в нее с одного конца стеклянным фильтром

М 3-4. В катодном отделении помещается йлйтиновый катод-электрод 0, выполнен25 ный в виде платиновой проволоки, свернутой в спираль d —. 0,3 мм. Рабо чие камеры.

1,2; сетка-электрод 3, предохранительная

" перегородка 4 и мембрана 5 закрепляется с йомощью болтовых соединений.

30 Размеры камер 1 ;;2 Ij, !2 и h могут быть произвольно йзменены; учитйвая необходимый объем перерабатываемого раствора.

При этом определяющей является величина

-:I1, поскольку удельная рабочая поверхность

35 1 равна а) = —. Минимальный размер !1 завиl1 сит от размеров электродов окислительной системы и реально не может быть менее 1 см(а(=1 см ).

40 Объем водных растворов можно рассчитать из соотношения: .:

V = !1!2!2 + !тр л (."!тр.х 4

2 : где Izp — длина соединительного трубопровода;

d ð — диаметр трубопровода.

Трубоп ро вод йодби ра ют такого сечения, чтобы была обеспечена необходимая скорость прокачки и обьем раствора в трубопроводе был минимальным, Принимая

l1l2h > !тр гб(р./4 и УчитываЯ, что l1l2h/v должно быть меньше 10 с где ч — производительность перистальтического насоса при заданном диаметре нагнетающего трубопровода v = чл лС!р./4

2 получим: < 10 с . 4I1I2h

С!тр. л

vt) — линейная скорость прокачки.

1781325

Например, для объема рабочих камер

5 см оптимальным будет б р-0,20 см. Действительно, максимальная линейная скорость прокачки, которую обеспечивает насос

PP t-0;5 при d» = 0,2 см составляет чар = 20 см/с, тогда

4,5 смз

0,04 см - ж - 10 см/с

"Мертвый объем" трубопровода при d

10 Д от объема камеры, что ке существенно изменит значение аь

Устройство работает следующим образом.

Мембрану готовят путем фильтрации через поры трехслойной матрицы раствора ди-2-атил гексилфосфорной кислоты. Закрепляют мембрану, рабочие камеры и элек тродйую систему по схеме указанной на фиг.1. Заливают в камеры 1,2 исходный, содержащий америций и реэкстрактирующий растворы. В катодное отделение 7 заливают исходный раствор, но без америция. Подсоединяют электродную систему к потенциостату. Включают перистальтический насос для перемешивания водных растворов в обеих камерах. Включают потенциостат постепенно поднимая потенциал до 0„8-1,2 В относительно электрода сравнения G; Процесс ведут в теченйе расчетного времени, по окончании которого отбирают растворы из камер 1 и 2.

Ниже приводятся обоснования выбранныхх условий проведения способа и параметров предлагаемого устройства: обоснование состава отдающего и принимающего растворов; обоснование состава мембранной жидкости и устройства закрепления мембраны; обоснование интенсивности циркуляции отдающего и принимающего водных растворов; обоснование геометрии рабочего электрода и мембраны, а также соотношения их удельных площадей; обоснование. толщины слоя водной фазы в окислительной камере между рабочим электродом и мембраной.

Обоснование состава отдающего и принимающего растворов., Кинетика окисления и равновесное распределение между формами америция с различными степенями окисления .существенно зависит от среды. Как известно, электрохимическое окисление америция до америция (Vl) достаточно полно протекает только в растворах фосфорной кислоты, поливольфрамата калия (КюНИМ17061) и т.д;

В растворах минеральных кислот хлорной и азотной возможно окисление америция при добавках небольших количеств фосфорной кислоты (10 М) и при рН > 1 (6).

Вместе с тем именно при рН < 1 наиболее эффективно происходит разделение па5 ры элементов III/VI ди-2-этилгексилфосфорной кислотой. Поэтому процесс желательно проводить при максимальной возможной кислотности.

В табл.3 приведены данные по коэффи10 циентам проницаемости Ав и 244Cm в одинаковых условиях (ф - 1,8 В) через мембрану(70 ди-2-этилгексилфорная кислота, октан) в зависимости от природы и концен трацйи мййеральных кислот в отдающей и

15 . принимающей фазах. Концентрации америция — 10, кюрия — 2 10 М. . Как видно из таблицы, скорость выделения америция с увеличением содержания кислотй в отдающей фазе уменьшается и

20 при концентрации: С>3-4 М становится слишком мала для реального разделения трансплутониевых элементов. При рН отдающего раствора свыше 0,1-0,2 процесс не. достаточно селективен. В качестве

25 принимающего раствора может служить любая мййеральная кислота при концентрацйи более 1 М; но для предотвращения переноса воды через мембрану, желательно поддер:живать активности электролитов в отдаю30 щем и принимающем растворах одинаковой.

Обоснование состава мембранной фазы и устройства закрепления мембраны.

В предлагаемом способе мембрана од35 новременно должна обеспечивать две функции; селе ктив ность транспорта определенных ионных форм америция (Vl) и восстанавливающей среды для перевода америция (И) в америций (Ш). Кроме того, 40 мембрана должна быть достаточно устойчива, чтобы обеспечивать стабильную работу установки по крайней мере в течении нескольких часов. Поэтому при выборе оптимальной- -. концентрации

45 ди-2-этилгексилфосфорной кислоты, природы разбавителя и толщины мембран необходимо учитывать следующие факторы: устойчивость мембран снижается при уменьшении их толщины; среднее время

50 пребывания диффундирующего вещества в мембране пропорционально квадрату ее эффективной толщины; среднее время гребывания комплексов америция (Vl) в мембране не должно значительно превышать

55 период его полувосстановления; америций (Vl) наиболее устойчив в 100% ди-2-этилгексилфосфорной кислоте, а большинство обычно применяемых .разбавителей резко увеличивает скорость восстановления; ско1781325

9 10 рость переноса через мембрану в обсужда- В табл.5 представлены коэффициенты емой системе пропорциональна концентра- проницаемости америция (см/с). ции переносчика до 50-80% содержания " При выборе оптимального состава мемди-2-этилгексилфосфорной кислоты в мемб- бранной фазы необходймо учитывать, что ране, при дальнейшем повышении концен- 5 тонкие матрицы МФЦ 50 мкм достаточно трации ди-2-этилгексилфосфорной кислоты дороги. Кроме того мембраны на их основе скорость переноса резко снижается вслед- неустойчивы, вследствие перепада гидроствие увеличения вязкости мембранной фа- динамического давления в водных фазах, зы. Большинство из- указанных факторов Матрицы толщийой 50-100 мкм коммерче; может быть учтено с помощью известнйх 10 скидоступны,мембранынаихосновеустойполуэмйирическихуравнений. Решая систе- чиво работают в течение нескольких му этих уравнений можно определить апти- месяцев. Как видно из представленныхдан мальную толщину мембраны при заданйой ных, при одинаковой толщине мембраны концентрации ди-2-этилгексилфосфорной 100.мкм коэффициентй пропорциональнокислоты и типе матрицы, на которой эта 15 сти(Р) максимальны для 50 80% растворов мембрана закреплена. Вместе с тем; необ- ди-2-этилгексилфосфорной кислоты. Приходимо отметить, что указанный расчет чем в ряду"разбавителей значение "Р" можно провести только при условии извеСт- и 3 м е н я е т с я: с л еду ю щ и м î б р:а 3 о м: ных коэффициентов массоотдачи б фазах, Pcc > Роктан>Ртодуол Однако четыреххлоКоэффициенты "массоотдачи со стороны 20 ристый углерод весьма летучий рабавитель, вбдных фаз определяются гидродинa è÷å- что затрудняет приготовление мембран, поскими параметрами циркуляции этих рас- этому наиболее оптимальным в качестветворов; Коэффициент массоотдачи в мембранной фазы использовать 50-80% мембране зависит от типа импрегнирован- раствор ди-2-этилгексилфосфорной кислоных матриц (их толщины, физико-химиче- 25 ты в октане. ских свойств, пористости и диаметра пор), Причем диаметр пор ядерных фильтров дол- Обоснование интенсивности циркуляжен быть не менее 0,05 мкм, а гидрофиль-..- ции отдающето и принимающего водных ной МФЦ 0,1 мкм. Первое обьясняется тем, растворов. что при диаметре пор меньше Q, 05 мкм рез- 30 Для повышения интенсивности окисле. ко снижаются коэффициенты диффузии в йия и массообмена необходимо эффектив.. облетающих пленках, а второй и тем, что ное перемешивание фаз. Поскольку при при диаметре пор меньше 0,1 MKM в порах этом важно соблюдать максимально возматриц МФЦ не развивается турбулентная можные значения удельных поверхностей диффузия в результате чего коэффициенты 35 сетки рабочего электрода и мембраны, то . массоотдачи снижаются на несколько по- перемешивание "целесообразно организорядков, Коэффициенты массоотдачи для "вывать без существенного увеличения обьеразличных типов матриц представлены в мов камер. Наиболее эффективной с этой табл.4. Проницаемость Am(10 М) через точки зрения является циркуляция водных мембраны с 0,1 M ди-2-этилгексилфосфор- 40 фаз с помощью перйстальтического насоса, ной кислотой из хлорной кислоты (рН = 3..0) Кроме того отсутствие вращающихся мешав 1М хлорную кислоту.. лок способствует стабильной работе электродной системы. В табл.б приведены

Как видно из табл.2, наибольшие коэф- значения коэффициентов массопереноса .фициенты массоотдачи имеют свободные 45 америция через мембрану (раствор ди-2мембраны, закрепленные между двУмя этилгексилфосфорной кислоты в октане ядернымифильтраминагидрофильныхмат.- 70%) из 2М фосфорной кислоты в 2М рицах типа МФЦ. Другим преимущеСтвом азотную кислоту. Койцейтрация эмери. этих матриц, по сравнению с симметричны- ция 2 10 M. Диаметр нагнетающего тру.ми однослойными, является то. что их тол- 50 бопровода 0,2 см. Обьем фаз — 5 см . щину можно по мере надобности изменять. Как видно из табл.6, скорость массопеВ таблице 3 приведены коэффициенты про- реноса возрастаетс увеличениемлинейной ницаемости америция через мембраны раз- скорости движения фаз только до значений личной толщины на основе матриц МФЦ в 3-6 cM/с, Поэтому в дальнейшем увеличе. зависимости от концентрации ди-2-этилгек- 55 нии интенсивности перемешивания нет несилфосфорной кислоты в октане, четырех- Обходимости, хлористом углероде и толуоле. Основание геометрии рабочего электИсчерпываемый и принимающий раство- рода и мембраны, а также соотношения их ры — 2M фосфорная кислота, концентрация удельных поверхностей. америция — 2. 10 M.

1781325

Массопередачу америция в данном слу- . также только до определенной величины чае в первом приближении можно предста- (табл.8). Данные получены при постоянной вить как процесс, состоящий из двух удельной площади электрода =0,8 см

-1 последовательных стадий: окисления аме- . Таким образом, как видно из данных риция и м мбранной экстракции. Скорость 5 таблиц 5 и 6 целесообразно поддерживать этих стадий зависит от удельной (по отноше- соотношение между удельными площадями нию к исчерпывамому раствору) поверхно- электрода и мембраны от 0,5 до 2,5. сти рабочего электрода и мембраны, Обоснование расстояния между электсоответственно. Кроме того, вследствие об- родом и мембраной. ратимости мембранного персноса за счет 10,„KBK показали предварительные экспереакции восстановления, завйсимость по- рименты, скорость извлечения америция тока от удельной поверхности мембраны при использовании обсуждаемого метода имеет экстремальный характер. значительйо зависит от расстояния между

Для повышения ийтенсивности массо- электродом и мембраной. При этом наибопередачи в качестве рабочего электрода ис- "l5 лее эффективно оказалось применение

"пользовали платиновую сетку, электрода, располо>кенного плоскопаралрасполо>кенную плоскопараллельй6 1!3 йе- лельно к поверхности мембраны (cM,ï.4). котором расстоянии отмембраны. Plaльней- Причем зависимость потока вещества от вешее повышение общей площади электрода личины "а" имеет экстремальный характер. нецелесообразно, т.к. это не приводит к 20 Сначала при приближении анода кмембрапрямо пропорциональйомуувличению по- не поток возрастает, однако, когда слой тока америция через мембрану при йзвлече- жидкости между анодом и мембраной стании из хлорной и серной кислот, в которых новится слишком тонким для эффективного америций (И) неустой гив (табл.7). Кроме то- перемешивания, поток снижается, Как видго, увеличение площади электрода ограни- 25 но из представленных данных в табл,9, полчено стенками кайеры. Данные таблицы 5 ученных при соотношении площадей получены для мембраны с 70 j ди-2-атил- электродов и мембраны равном 1:1, обьем гексилфосфорнoA кислотой в октане, жидкости между анодом и мембраной не

Концентрация америция 1,7 10 M. Реэк- должен превышать5 — 10, отобьема водной страгирующая фаза — 2M азотная кислота. 30 фазы.

Удельную площадь платиновой сетки опре- В табло показано влияние расстояния деляли по отношени ю коистант скорости между анодом и мембраной на ее проницаокисления Се(1И) до Се(И) в серной кислоте емость, для сетки и платиновой пластины, извест- Предлагаемый способ по сравнению с ной площади.. 35 прототипом позволяет проводить выделеВ табл.7 представлена скорость перено- ние и очистку америция в широком интервасаамерицияприразпичныхплощадяхсетки ле различных минеральных кислот и рабочего электрода. " целевого компонента.

Как видно из таблицы 5 скорость извле- В отличие от прототипа-окислять америчения америция увеличивается не прямо 40 ций мо>кно электрохимически, что позволяпропорциональноплощадиэлектрода, Поэ- ет избе>кать последующей очистки от таму более целесообразный является ис- химических окислителей и комплексообрапользованиетрехкамерной ячейки, которая зующих веществ. Одним из основных пресостоит из двух зеркально отобра>кеннйх имуществ способа по сравнению с частей, соответствующих ячейке на фиг.1. В 45 прототипом является его надежность (за выпоследнем случае скорость извлечения в ходом америция можно следить спектрофодва раза выше, чем при использовании тометрически), что позволяет достигать двухкамерой ячейки. более высоких степеней очистки и выделеПоскольку, как отмечалось выше, общая ния америция. скорость процесса лимитируется двумя ста- 50 диями, как окисления; так и экстракции, Устройство позволяет проводить одноважноопределитьсоотношениемеждупло- временно электрохимическрое окисление щадями электрода и мембраны, Как видно америция и его экстракционное выделение из табл.7, увеличение площади электрода в степени окисления (Vl), что невозможно в: несколько увеличивает скорость процесса 55 экстракционной ячейке прототйпа. Одним (особенно при извлечении из фосфорной из основных достоинств устройства являеткислоты), Увеличение площади мембраны ся трехслойная конструкция мембраны, копри постоянной площади электрода также торая позволяет достигать значительных увеличивает скорость массопереноса "эффективных" значений массопередачи в (удельная скорость при этом постоянна). но мембранной фазе.

14

1781325

Таблица 1

Таблица 2

Формула изобретения

1. Способ выделения америция, включающий окисление америция (III) до америция (И); извлечение последнего экстра кцией ди2-этилгексилфосфорной кислотой из кислой среды. отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, повышения выхода и чистоты выделяемого продукта, окисление ведут электрохимически в растворах. хлорной, серной или фосфорной кислоты концентрацией 0,5-3,0 моль при потенциале анода 1,7-1,9 В относительно стандартного водородного электрода в мембранном электролизере и экстракцию ведут через мембрану, вйполненную в виде блока пористых пленок импрегнированных 50-80 -ным раствором ди-2-этилгексилфосфорной кислоты в октане, процесс ведут при частоте перемешивания 0,1-0,2 с .. 2. Устройство для выделения амерйция, включающее корпус и мембрану, разделяющую его на прижимающую и отдающую камеры, средство для перемещивания, отл и ч а ющееся тем,что,с целью упрощения процесса, повышения выхода и чистоты выделяемого продукта, устройство

5 снабжено расположенным в отдающей камере катодом, выполненным в виде платиновой проволокй в стеклянной. трубке, вспомогательным-электродом и анодом; выполненным в виде платиновой сетки и за10 крепленным параллельно мембране на расстоянии (0,05-0,1)1, где! — глубина отдающей камеры, отйошение между удельными площадями анода и мембраны — 0,5-2,5, мембрана выполнейа в виде блока пористых

15 пленок, состоящего из двух лавсановых ядерных фильтров с диаметров пор не менее 0,05 мкм и гидрофильной матрицы с диаметром пор 0;1-0,5 мкм, импрегнированной ди-2-этилгексилфосфорной кисло20 той и выполненной толщиной 50-100 мкм, а средство для перемешивания выполнено в виде насоса, соединенного с отдающей и прижимающей камерами.

3781325 с, 1 а Съ

I Л{

-г 1

o+ о

С0 ч с4! с ! 0

«о (м л л

H а о

{О! л.! т — О «

1 ! с

1 к

I Л:

I

I ! ! м о ж

22

«б с оо

С«2

%Ч л с

d 6 от

1-4 о о

+ Оч о и с4

1! !«4

° \ с-а С ъ ,Г Ю

° л о

1

I

1

I

I

1

I

1

1 !

I

1!

1

I C I 0

М

1 Л:

1

1 !

1 с4

1

1

2 4. с

I 0 ч с ! х

3. с

0» с ъ

Д:

«4 2

Ю

0 (Ю т (% о с«

° -«

С. °

Ъ °

«!

«-! («!

О

Мс!

cv!

0 л

° «

Ю л л

«О

Ъ»

+ с

Е

««С

О

«П л л

С !

1;! сс -,1 с с

Ф о

«л с4

I

: I, I

I л» л< с-4 л

Ф1 л

Я ч 2

О {2

«О

«Ч

«Ч!

Л л

Г"Ъ !

О

О

X о!

I !

1 л

S

Z.

t«2

О и

o u

X X

{2 V

t:

«О

IQ

lIu

О

СЭ

Е !

u !

1 t

1 K Х 1

1 LA LA 1

1 1

1 I

i 1

222, l

l !! л ! Л:; 1

1 1

1 1

I 1 ! г< еп !

1 1 !

I С ! LA л

1 О

1

I + с

0 ас !

l г

I

« ! л

1 О

1

1

1 .о

I !!2

1 Щ

1 Я

1 >д

1 Э

1 Я

1 «О

t C !

О

I II2

ro

1 lo

О ! О

Е4 л л

О О

° {2 а

° (4

СО

LA л Р

-3 СО

«4!

42

О О

u o »

u v л

Е Я

0 а т о

2«2 !

О О л л

E Е

«о

2Ю .!

2 а

I«! ф. нт о о н с с -!

Ф Ф ос,о

2-I «L Н

o o

«!с л.- Н.Л !

ВЮ В лt» л

О О

1781325

150

100

50

4,8 10

4,6 10

6,4 10

1,8 10

19 10

82- 10"

97 10

2,1 10

52 10

6,4 106

1,3 10

12 106

54 106

1,1 10

13 10

2,6 10

26 10

63 10

1,8 10

1,9. 10

2.1 10

34 106

70 10

32 106

62 106

1,9 105

36 10

1,1 ° 10 6

25 10

1,5 10

5,1 10

2,1 10З, 20 105

2,2 10

3,7,1 0

° 1 2 10

18 105

1,2 107

36 107

3,4 106

26 105

12 1О

42 10

72 106

54 105

2,4 10

1,1 ° 10 6

8,4 106

5,7 . 105

8,2 10 .1,6 10

1,2 10

8,1 10

4,2 10

16 10

3,1 . 10

Значение

Показатель

0,9

0,3

6,8

6,6

6,8

6,2

3,2

5,9

0,13

Кон ц. Д2Э ГФ К разб., %

3 %, октан

10 %, октан

50 %, октан

70 %, октан

80 %, октан

3 %, четыреххлор. углерод

10 %, четыреххлор. углерод

50 %, четыреххлор. углерод

70 %, четыреххлор. углерод

80 %, четыреххлор. углерод

10 о/, толуол

50 %, толуол

70 %, толуол

100 %

Линейная скорость подачи растворов, см/с

Коэффициент мэссопереноса P 10 5, см/с

Тол ина мемб аны, мкм

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6

1781325

0,05

0,5

0,02

0,3

0,1

2,5

0,8

1,2

0,7

2,3

Относит. растоян. между электродом и мембраной, а/4

Проницаемость

Р 10, см!с

Таблица 7 .

Таблица 8

Таблица 9. 1781325

Составитель А. Новиков

Редактор Т. Полионова Техред М;Моргентал Корректор С, К)ско

Заказ 425? Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101