Исследование процесса очистки водно-хвостовых растворов от америция с использованием оксалата кальция

Исследование процесса очистки водно-хвостовых растворов от америция с использованием оксалата кальция

Аспирант

В настоящее время активно изучаются различные методы переработки и очистки ВАО, но сложный химический и радиохимический состав определяет необходимость создания актуальных методов очистки.

Экстракционные и сорбционные методы – одни из наиболее привлекательных, но селективная очистка растворов, имеющих сложный химический и радиохимический состав, этими методами достаточно проблематична.

Методы осаждения или соосаждения с носителями основываются на захвате радиоэлементов готовыми или образующимися осадками. Соосаждение может осуществляться: совместной сокристаллизацией микрокомпонента с макрокомпонентом (изоморфное соосаждение) или адсорбцией микрокомпонента на поверхности осадка макрокомпонента (адсорбционное соосаждение).

Радиоактивные элементы, находясь в растворе в микроколичествах, не могут образовывать самостоятельной твердой фазы при действии различных осадителей, так как при столь малых концентрациях не достигается произведение растворимости их труднорастворимых соединений. Поэтому для выделения этих элементов и снижения α-активности растворов применяют различные соосадители, которые образуют твердую фазу и увлекают в осадок микрокомпонент.

Изучение соосаждения америция представляет, кроме практического, также и теоретический интерес. В основу процесса положено взаимодействие ионов кальция и оксалатов, приводящее к образованию труднорастворимого осадка. Очистка от америция может происходить как за счёт процессов соосаждения с твёрдой фазой (СаС₂О₄Н₂О), так и сорбционного захвата поверхностью осадка. Говорить об образовании собственной фазы оксалата америция не представляется возможным, поскольку его растворимость соизмерима с концентрацией америция в растворе, так растворимость Am₂(C₂O₄)₃ в азотнокислой среде при температуре 14 ^оС и кислотности 0,1…1,0 моль/дм³ составляет 137 – 992,0 мг/дм³ соответственно. Исходя из этого, оптимальные режимы очистки будут определяться природой образовавшихся твердых соединений, а также их количеством, однозначно связанных с поверхностью.

Исследовали процесс очистки модельного раствора, содержащего америций, в зависимости от концентрации кальция, избыточного содержания Н₂С₂О₄ (относительно стехиометрического соотношения к кальцию) и времени нейтрализации раствора. С увеличением концентрации вводимого кальция концентрация америция в растворе уменьшается (очистка раствора от америция составляет примерно 99%), с увеличением избытка концентрации щавелевой кислоты концентрация америция в растворе уменьшается, максимальная скорость осаждения оксалата кальция наблюдается при самом медленном дозировании гидроксида натрия (при этом основная масса осадка формируется за первые 2 часа).

Провели исследования на водно-хвостовых растворах (ВХР), содержащих америций. Как правило, растворы РАО содержат щелочные элементы (Na, К), щелочно-земельные элементы (Mg, Ca, Ba), F, Cl, Al, Cr, Fe, Mn, Ni, Zn, V, W, Si, Cu, Ti и др. в широком интервале концентраций.