Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

of the practical use of selective inorganic sorbents for the purification of liquid radioactive w astes of various composition from radionuclides of cesium and strontium, are given. Keyw o rds : ion-exchange resins, chelated ion exchangers, solid extractants, inorganic sorbents, toxic impurities, recovery. В настоящее время сорбционные процессы широко используются в различных отраслях промышленности для извлечения ценных компонентов из растворов сложного состава, а также для очистки сточных вод от токсичных примесей [1]. С этой целью используется широкий круг сорбционных материалов: органические иониты, а также неорганические сорбенты как природного, так и искусственного происхождения. В настоящей работе предпринята попытка обобщения имеющейся к настоящему времени научно - технической информации относительно физико-химических характеристик различных сорбционных материалов, использующихся для извлечения ценных и токсичных компонентов из растворов сложного солевого состава, а также приведены примеры практического применения сорбционных технологий для решения ряда прикладных задач. Органические ионообменные смолы Органические ионообменные смолы по типу ионообменных групп разделяются на катиониты, аниониты и селективные (хелатные) иониты. Органические катиониты по степени ионизации функциональных групп разделяются на сильно-, средне- и слабокислотные. К сильнокислотным катионитам относятся сульфокатиониты; к среднекислотным - фосфорнокислые катиониты; к слабокислотным - - карбоксильные и фенольные катиониты. Наибольшее распространение на практике получили сильнокислотные сульфокатиониты, Для данного вида ионитов характерно увеличение сродства при увеличении заряда сорбируемого иона: Th4+> Fe3+> Ca2+> Na+. Для ионов одного заряда сродство возрастает с увеличением размера иона: Ba2+> Sr2+> Ca2+> Mg2+; Cs+ > Rb+> K+> Na+> Li+> H+. Среднекислотные фосфорнокислые катиониты (Purolite D5041, CH-96, Duolite С-61, ES-463; КФ-11, КФП) и слабокислотные карбоксильные катиониты (Dowex МАС-3, МАС-3 ХР; Amberlite ГЯС-86; Purolite С104; Lewatite С№ 80; Granion СWР-1; Tulsion CXO-12) используются в основном для извлечения из растворов ионов цветных металлов. Ряды селективности для данных видов катионитов: • фосфорнокислые катиониты: Th4+~ U4+> Fe3+> UO 2 2+> La3+> H+ > Cu2+> Co2+~ Ca2+~ Sr2+~ Ba2+> Li+ > Na+ > K+; • карбоксильные катиониты: UO 2 2+> Cu2+> Co2+> Ni2+> Ca2+> Mg2+> Sr 2+>> Ва2+> Н+ > Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+. Слабокислотные фенольные катиониты (Duolite CS-100, Amberlite XAD 761, Microbeads AS, AXIONIT RCs) на основе фенол-формальдегидных (ФФС) и резорцин-формальдегидных смол (РФС) обладают высокой селективностью по отношению к ионам тяжелых щелочных металлов. Ряд селективности фенольных катионитов по отношению к ионам щелочных металлов выглядит следующим образом: Cs+> Rb+>> K+>> Na+> Li+. Эффективная сорбция щелочных металлов на фенольных катионитах протекает в сильнощелочных средах при рН выше 10 [2]. В настоящее время по специальным технологиям выпускают иониты моносферного типа, имеющие частицы с очень малым разбросом размеров: 0,35 + 0,05; 0,50 + 0,05; 0,60 + 0,05 мм. Такие иониты имеют более высокую обменную емкость, осмотическую и механическую стабильность. Слои моносферных ионитов имеют меньшее гидравлическое сопротивление, смешанные слои таких катионита и анионита значительно лучше разделяются. Комплексообразующие (хелатные) иониты Сорбция на комплексообразующих (хелатных) ионитах сопровождается образованием координационных связей с функциональными группами сорбента. В качестве функциональных могут выступать следующие группы: карбоксильные, фосфоновые, иминодиацетатные, аминофосфоновые, тиоловые и др. Наиболее распространены хелатные иониты с иминодиацетатными группами (Chelex 100, Dowex A1, CR-20, Lewatit TP207, Lewatit TP208, Purolite S930, Amberlite IRC 748). Ряд селективности иминодиацетатных ионитов: Hg2+ > UO 2 2+> Cu2+> Pb2+ > Ni2+> Cd2+ > Zn2+ > Co2+ > Fe2+ >Mn2+ > Ca2+> Mg2+> Ba2+> Sr2+ >> Li+ > Na+> K+. Ряды селективности комплексообразующих ионитов с фосфоновыми (сульфофосфоновыми и аминофосфоновыми) группами: сульфофосфоновый ионит (Purolite S957): Pu4+, Th4+ > Sc3+ > Fe3+ > UO 2 2+ > Me2+, где Ме2+ = Ca, Mg, Sr, Ba, Co, Ni, Cd и Pb. Аминофосфоновый ионит (Lewatit TP 260, Purolite S 940, Purolite S 950): Pb2+ > Cu2+ > UO 2 2+, Zn2+, Al3+ > Mg2+ > Sr2+ > Ca2+ > Cd2+ > Ni2+ > Co2+ > Na+ > Ba2+. Комплексообразующие иониты используются в основном для извлечения из растворов ионов цветных и тяжелых металлов, РЗЭ и актинидов. В качестве примера в табл. 1 приведены результаты сорбционной очистки раствора NaHCO3от примесей щелочноземельных и цветных металлов в статических условиях. 68