Катионообменный и смешанный катионо-анионообменный процессы

На катионообменной смоле плутоний может сортироваться из разбавленных растворов кислот: азотной и соляной во всех трех устойчивых валентных состояниях (III, IV и VI). Поскольку радиус и заряд ионов играют роль в любой химической реакции, сорбируемость плутония различна для различных валентных состояний и меняется в последовательности Рu(IV) > >Рu (Ш)>Рu(VI).

Поглощенный смолой плутоний десорбируется концентрированной кислотой вследствие конкуренции между ионами водорода и сорбированным следить надо за текстом

металлом и образования анионных комплексов. Часто используют поперечносшитые полистироловые смолы с сульфогруппами типа дауэкс-50^.4. Эта смола содержит 4% дивинилбензола (по отношению к стиролу), что обеспечивает поперечную сшивку смолы [1].

Смолы с меньшей поперечной сшивкой характеризуются лучшей кинетикой обмена, но их объем сильнее изменяется с изменением ионного состава водных растворов.

Первые работы по исследованию катионообменного поведения плутония и некоторых других актинидных элементов проведены Даймондом, Стритом и Сиборгом.

Брюс описал процесс, в котором плутоний на всех стадиях поддерживается в трехвалентном состоянии. Это снимает проблему полимеризации при низких концентрациях кислоты и в то же время обеспечивает более высокие коэффициенты распределения, чем для плутония (IV) при десорбции. В результате получаются растворы плутониевого продукта высокой концентрации. Кроме этого, плутоний (IV) имеет коэффициент десорбции такой же, как уран (VI). Поэтому элюирование производится 5,7 М HNO₃ с добавкой восстановителя сульфаминовой кислоты.

На стадии сорбции раствор, содержащий 0,1—10 г/л Рu при концентрации HNO₃ 0,15-0,5 М, пропускается через смолу дауэке-50. Концентрация плутония в смоле достигает 50 г/л. Уран вымывается из смолы 0,25 М H₂SO₄, содержащей
0,05 М гидроксиламин-сульфата (что обеспечивает поддержание плутония в трехвалентном состоянии). Затем колонна промывается разбавленной (0,1-0,25 М) азотной кислотой, содержащей 0,05 М гидроксиламин-сульфата.

Для получения по возможности высокой концентрации в элюате плутоний элюируется противотоком - 5,7 М НNО₃ с добавкой 0,3 М сульфаминовой кислоты. Цирконий и ниобий, являющиеся главными радиоактивными примесями, могут быть удалены промывкой четырьмя колоночными объемами 0,5 М H₂C₂O₄. На стадии элюирования ~90% сорбированного плутония может быть переведено в водный раствор с концентрацией около 50 г/л.

Прево и Реньо разработали схему, в которой используются как катионо-, так и анионообменные смолы. На первой стадии плутоний (Ш) сорбируется из реэкстракта последнего цикла экстракции на катионите с целью удаления 80% присутствующего еще в растворе циркония. На этой катионообменной стадии плутоний концентрируется, и при элюировании переводится в солянокислую среду. При сорбции из 0,7 М HNO₃ плутоний извлекается лучше, чем железо и уран, но заметная очистка от этих элементов все же не достигается. Более высокая очистка достигается от циркония- ниобия [1].

При концентрации НСl 4 М коэффициент распределения плутония (Ш) для катионного обмена практически равен нулю; коэффициент распределения железа довольно низок, а урана — имеет заметную величину. Из этого следует, что
4 М НCl элюирует плутоний быстрее, чем железо и уран.

Сорбция плутония (III) на анионите из 4 М НС1 довольно мала, а циркония, урана и железа (III) - значительна; это позволяет очистить плутоний от урана и железа.

Последняя стадия очистки в схеме Прево и Реньо также осуществляется на анионообменной колонне. Сначала плутоний окисляется до четырехвалентного состояния нитритом натрия, затем кислотность доводится до 7 М НСl, и плутоний сорбируется на второй анионообменной колонне. Элюирование производится
специально рассказывал, как надо делать, но ты в это время чем занималась 0,5 М НСl.

На ранней стадии разработки ионообменных процессов некоторые результаты были получены в Институте Кьеллер. Сиккеланн не следует приводить столько фамилий, они давно уже ушли в мир иной и сегодня их имена ничего не говорят количественно сорбировал плутоний (IV) на катионите. Уран и большая часть продуктов деления элюировались 2 М НС1, а плутоний и остающиеся продукты деления 5 М НС1. Конечная очистка плутония производилась анионным обменом путем сорбции из 8 М НС1 и элюирования разбавленной соляной кислотой или концентрированной соляной кислотой, содержащей иодид аммония, восстанавливающий плутоний до трехвалентного состояния.