DE2143505A1 - Procedure for the decontamination of radioactive liquids - Google Patents
Procedure for the decontamination of radioactive liquidsInfo
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Description
DIPL.-ING. BODO THIELKINGDIPL.-ING. BODO THIELKING
48OO BIELEFELD48OO BIELEFELD
ELSA-RRÄNDSTRÖM-STRASSE t-3ELSA-RRÄNDSTRÖM-STRASSE t-3
TELEFON (O521) 6O621 Λ ή / flFrtC TELEPHONE (O521) 6O621 Λ ή / flFrtC
ANWALTSAKTENZEICHEN·. T_ Q 097 BIELEFELD, DEN 26.AUgUSt 1971ADVOCATE REFERENCE ·. T_ Q 097 BIELEFELD, AUGUST 26, 1971
Anmelder: Firma Belgonucleaire S.A., Rue des Colonies 35, Brüssel ("Belgien) Applicant: Belgonucleaire SA, Rue des Colonies 35, Brussels ("Belgium)
"Verfahren zum Dekontaminieren von radioaktiven Flüssigkeiten""Procedure for the decontamination of radioactive liquids"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dekontaminieren radioaktiver Flüssigkeiten mit Hilfe mineralischer Substanzen.The invention relates to a method for decontaminating radioactive substances Liquids with the help of mineral substances.
Es ist bekannt, radioaktive Flüssigkeiten mit Hilfe von Ionenaustauschern zu reinigeno Ionenaustauscher sind aber teuer, denn sie müssen regeneriert werden und das Regenerieren läßt weitere radioaktive Flüssigkeiten (Regenerier-Flüssigkeiten) entstehen.It is known to purify radioactive liquids with the help of ion exchangers. However , ion exchangers are expensive because they have to be regenerated and the regeneration creates further radioactive liquids (regenerating liquids).
Ein anderes bekanntes Verfahren zum Behandeln radioaktiver Flüssigkeiten besteht in dem chemischen Ausfällen radioaktiver Ionen. Der erhaltene Niederschlag wird gefiltert und homogen mit heißem "Bitumen gemischt. Hierbei dampft das vorhandene Wasser aus und die so erhaltene Masse wird in Stahltanks gelagert. Da die niederschlage nicht leicht zu filtern sind, sind große Anlagen erforderlich oder der Niederschlag muß nach dem "Frοst-Tau-Verfahren" (Gefriertrocknung) entwässert werden, um ihn besser filterbar zu machen.Another known method of treating radioactive liquids is to chemically precipitate radioactive liquids Ions. The precipitate obtained is filtered and mixed homogeneously with hot bitumen. The water present evaporates and the mass thus obtained is stored in steel tanks. Since the precipitation is not easy to filter, it is great Facilities required or the precipitation must after "Freeze-thaw process" (freeze-drying) to be dehydrated to make it easier to filter.
Alle diese Verfahren haben darüberhinaus den Nachteil, daß sie nicht spezifisch für radioaktive Ionen ausgelegt sind, so daß die Ionenaustauscher dazu tendieren, weitgehend durch Ionen gesättigt zu werden, welche nicht extrahiert.werden sollen (beispielsweise Ka, Ca, oder Mg). Es ist auch möglich, daß derAll of these methods also have the disadvantage that they are not designed specifically for radioactive ions, so that the ion exchangers tend to become largely saturated by ions which should not be extracted (for example Ka, Ca, or Mg). It is also possible that the
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Niederschlag weitgehend aus Ionen besteht, welche nicht extrahiert v/erden sollen, wobei solche Ionen stets in dem zu reinigenden .vasser vorhanden sind.Precipitation consists largely of ions that are not extracted v / should be grounded, with such ions always in the to be cleaned .vasser are present.
Die Erfindung schlägt ein neues Verfahren vor, welches spezifisch für radioaktive Ionen ausgelegt ist und welches es gleichzeitig ermöglicht, die Nachteile der bekannten Verfahren zumindest teilweise zu vermeiden.The invention proposes a new method which is specifically designed for radioactive ions and which it at the same time makes it possible to at least partially avoid the disadvantages of the known methods.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren von radioaktiven Ionen, die in geringen Mengen bzw. Spuren in einer verunreinigten Flüssigkeit enthalten sind, wobei die Flüssigkeit mit einer mineralischen Substanz in Berührung gebracht wird, die aus einer oder mehreren der folgenden Gruppen stammt: ein Bariumsalz, ein Metallsulfid und ein Kupferferrocyanid. The invention relates to a method for extracting radioactive ions which are contained in small quantities or traces in a contaminated liquid, whereby the Liquid is brought into contact with a mineral substance which is selected from one or more of the following groups originates from: a barium salt, a metal sulfide and a copper ferrocyanide.
Ionen wie Na, Ca, Mg, Fe, Al werden nicht extrahiert, während jedoch die radioaktiven Ionen aus den zu reinigenden Flüssigkeiten extrahiert werden.Ions like Na, Ca, Mg, Fe, Al are not extracted while however, the radioactive ions are extracted from the liquids to be cleaned.
Tatsächlich haben Experimente gezeigt, daß unterschiedliche anorganische Substanzen spezifische Adsorptionseigenschaften aufweisen, wenn sie mit Lösungen, welche radioaktive Ionen und insbesondere solche Ionen in Spurenmengen aufweisen, in Berührung gebracht werden.In fact, experiments have shown that different inorganic substances have specific adsorption properties have when they are in with solutions which contain radioactive ions and especially those ions in trace amounts Be brought into contact.
Der Ausdruck "Adsorption" umfaßt so, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, sämtliche Mittel und Verfahren, durch die ein Ion aus einer Lösung auf eine feste mineralische Substanz übertragen werden kann, die mit der Lösung in Berührung steht.The term "adsorption" includes as used in this specification is used any means and process by which an ion is transferred from a solution to a solid mineral Substance can be transferred that is in contact with the solution.
Die Adsorption kann beispielsweise durch einfaches oder mehrfaches isotopisches Austauschen, durch die Bildung von Mischkristallen und besonders durch Ausfällen, gleichzeitig erfolgendes Ausfällen und nacheinander erfolgendes Ausfällen erzielt werden.The adsorption can, for example, by single or multiple isotopic exchange, through the formation of mixed crystals and especially through precipitation, occurring simultaneously Failures and successive failures can be achieved.
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Dai- Prob lern eier Kojnigung radioaktiver flüssigkeiten liegt besonders in der !.extraktion der folgenden Ionen: Strontium, Caesium, Cer, Kobalt, Ruthenium, Radium und Antimon,There is a problem of cojunction of radioactive liquids especially in the extraction of the following ions: strontium, Cesium, cerium, cobalt, ruthenium, radium and antimony,
Wach der Erfindung werden diese Ionen vorzugsweise durch bestimmte Stoffe adsorbiert:According to the invention, these ions are preferably by certain Substances adsorbed:
Strontium durch ein Bariumsalz, Radium durch ein Bariumsalz oder ein Metallsulfid, Cer durch ein Bariumsalz oder ein Metallsulfid,Strontium with a barium salt, radium with a barium salt or a metal sulfide, Cerium by a barium salt or a metal sulfide,
Ruthenium durch ein Bariumsalz, Metallsulfid oder Kupferferrocyanid,Ruthenium by a barium salt, metal sulfide or copper ferrocyanide,
Antimon durch ein Bariumsalz, Metallsulfid oder Kupferferrocyanid,Antimony by a barium salt, metal sulfide or copper ferrocyanide,
Kobalt durch ein Metallsulfid oder Kupferferrocyanid, Caesium durch Kupferferrocyanid.Cobalt by a metal sulfide or copper ferrocyanide, Cesium by copper ferrocyanide.
Diese Salze können als einfache Salze oder gemischte Salze verwendet werden.These salts can be used as simple salts or mixed salts.
Kachstehend werden verschiedene Erfindungsbeispiele beschrieben. Various examples of the invention are described below.
BaSO. wird durch bei Raumtemperatur erfolgendes Mischen gleicher Volumina von BaCl? und Na?S0. hergestellt; der hier-njreh gebildete Niederschlag wird gefiltert und ohne gewaschen zu v/erden, bei 100 C getrocknet. Das so gebildete Pulver wird zum Bestimmen der Adsorptionseigenschaften benutzt, welche durch den Verteilungskoeffizienten "Kd" ausgedrückt werden. Der Verteilungskoeffizient "Kd" ist äeTiniert als das Verhältnis der Konzentration des Ions auf α·3Γί Adsorbens (pro Gramm) zu der Konzentration des Ions iix ~.e? löcimg (pro ml). Die Experimente wurden mit demineralini^rten ".'/asser durchgeführt, dem die zu bestimmenden radioaktiven Ionen und 40 ppm (Milligramm/kg) Ca zugefügt wurden. Die erhaltenen Verteilungskoeffizienten "Kd"BaSO. by mixing equal volumes of BaCl ? and well ? S0. manufactured; the precipitate formed here is filtered off and dried at 100 ° C. without being washed. The powder thus formed is used to determine the adsorption properties, which are expressed by the distribution coefficient "Kd". The distribution coefficient "Kd" is defined as the ratio of the concentration of the ion on α · 3Γί adsorbent (per gram) to the concentration of the ion iix ~ .e? löcimg (per ml). The experiments were carried out with demineralized water to which the radioactive ions to be determined and 40 ppm (milligrams / kg) Ca were added. The resulting distribution coefficients "Kd"
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betragen für Sr = 7, für Ra = 27 und für Ce = 284.for Sr = 7, for Ra = 27 and for Ce = 284.
Nach Hinzufügung von H3SO, zum Testwasser, z.B. um den pH-Wert auf 2 abzusenken, wachsen die Kd-Werte auf die folgende Größe: Für Sr = 1950, für Ra = 3000 und für Ce = 6600.After adding H 3 SO to the test water, for example to lower the pH value to 2, the Kd values increase to the following size: for Sr = 1950, for Ra = 3000 and for Ce = 6600.
Der Adsorptionsmechanismus kann von diesen Tatsachen abgeleitet werden. Wenn reines BaSO, selbst Adsorptionseigenschaften hätte, würde kein Unterschied in den Kd-Werten vor und nach der Zufügung von H2SO, bestehen. Dieser Zusatz ist jedoch notwendig zum Erzielen einer guten Adsorption. Andererseits kann leicht mit Hilfe der Bezugslösung nachgewiesen werden, daß die Sulfationen in der Lösung, welche von der hinzugefügten Schwefelsäure stammen, nicht dafür ausreichen, das Löslichkeitsprodukt von Sr und Ra zu reduzieren, um sie als Spuren auszufällen.The mechanism of adsorption can be deduced from these facts. If pure BaSO had adsorptive properties by itself, there would be no difference in the Kd values before and after the addition of H 2 SO. However, this addition is necessary to achieve good adsorption. On the other hand, it can easily be demonstrated with the aid of the reference solution that the sulfate ions in the solution, which originate from the added sulfuric acid, are insufficient to reduce the solubility product of Sr and Ra to precipitate them as traces.
Der Grund, warum Sr und"-Ra nach Hinzufügung von H2SO, wirksamer adsorbiert werden, liegt vielleicht im Phänomen des gleichzeitig erfolgenden Fiederschlags auf neu gebildetem BaSO.. Tatsächlich bilden die noch im bereiteten BaSO, enthaltenen und nicht während der.Herstellung ausgewaschenen Bariumionen zusammen mit den Sulfationen in der Lösung einen Hilfs-BaSO.-Niederschlag auf dem bereits existierenden festen BaSO-, Während dieses Bildungsvorgangs werden Strontium, Radium und Cer gleichzeitig ausgefällt.The reason why Sr and "-Ra are adsorbed more effectively after the addition of H 2 SO is perhaps the phenomenon of simultaneous precipitation on newly formed BaSO Barium ions together with the sulfate ions in the solution form an auxiliary BaSO.-deposit on the already existing solid BaSO-. During this formation process, strontium, radium and cerium are precipitated at the same time.
Die Kd-Werte können erheblich angehoben werden indem man BaSO, mit einem Überfluß von Bariumionen bereitet. Die auf diese Weise erzielten Kd-Werte sind in Tabelle 1 aufgeführt» Außerdem ist es möglich, die Adsorptionseigenschaften von BaSO, dadurch zu verbessern, daß man es während der Herstellung von BaSO, beispielsweise durch Zufügung von NaNO-aktiviert. Die zu verwendende Konzentration NaNO^ ist so zu wählen, daß ein Bereich von einem Natriumion für ein Bariumion bis zu einem Natriumion für 24 Bariumionen entsteht. Andere Konzentrationen von NaNO7, beeinflussen dieThe Kd values can be increased significantly by preparing BaSO, with an abundance of barium ions. The Kd values achieved in this way are listed in Table 1. It is also possible to improve the adsorption properties of BaSO by activating it during the production of BaSO, for example by adding NaNO. The NaNO ^ concentration to be used is to be selected in such a way that a range from one sodium ion for one barium ion to one sodium ion for 24 barium ions is produced. Other concentrations of NaNO 7 affect that
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Adsorptionsfähigkeit von BaSO4 nicht günstig.Adsorptive capacity of BaSO 4 is not favorable.
Tabelle 1
Adsorption von Sr, Ra und Ce an BaSO4 Table 1
Adsorption of Sr, Ra and Ce on BaSO 4
Testwasser = demineralisiertes Wasser mit Sr, Ra und Ce und 40 ppm Ca, dem HpSO4 zugesetzt ist, bis ein pH-Wert von 2 erreicht ist.Test water = demineralized water with Sr, Ra and Ce and 40 ppm Ca, to which HpSO 4 is added until a pH value of 2 is reached.
Zusammensetzung „,Composition ",
BaSO4 Kd BaSO 4 Kd
Sr Ra Ce CaSr Ra Ce Ca
#Ba/S04 1/1 7 27 284 0# Ba / S0 4 1/1 7 27 284 0
Ba/S04 1/1 1.950 3.000 6.600 120Ba / S0 4 1/1 1,950 3,000 6,600 120
2/1 14.000 28.000 ^ 45.000 1602/1 14,000 28,000 ^ 45,000 160
3/1 27.400 39.000 70.000 1603/1 27,400 39,000 70,000 160
Ba/SO4 3/1 . 45.300 73.000 194.000 180Ba / SO 4 3/1. 45,300 73,000 194,000 180
•KjTestwasser ohne Zusatz von HpSO4 • Kj test water without the addition of HpSO 4
XxJBaSO. durch Zusatz von 1 Volumenanteil NaNO, zu 3 VoIu-XxJBaSO. by adding 1 volume fraction of NaNO to 3 volumes
4 0 4 0
menanteilen BaCIp während der Herstellung von BaSO4 aktiviert. The percentage of BaCIp activated during the production of BaSO 4 .
Wie aus der vorstehenden Tabelle ersichtlich, ist ein Überfluß von Bariumionen im BaSO4 - Adsorbens notwendig für gute Adsorptionseigenschaften. Während ein Verhältnis von 3 Bariumionen zu 1 SO4-IOn gute Adsorption ergibt, ist festzuhalten, daß noch höhere Anteile von Bariumionen die Adsorptionseigenschaften nicht weiter verbessern.As can be seen from the table above, an abundance of barium ions in the BaSO 4 adsorbent is necessary for good adsorption properties. While a ratio of 3 barium ions to 1 SO 4 -IOn results in good adsorption, it should be noted that even higher proportions of barium ions do not improve the adsorption properties any further.
Dieses gleichzeitig erfolgende Ausfällen ist sehr selektiv und es fällt praktisch kein Calciumniederschlag an, wie dies aus Tabelle 1 ersichtlich ist. Analoge Experimente mit demineralisiertem Wasser, dem Natriumionen und Magnesiumionen zugesetzt werden, zeigen, daß diese Ionen nicht gleich-This simultaneous precipitation is very selective and there is practically no calcium precipitate like this can be seen from Table 1. Analogous experiments with demineralized water, the sodium ions and magnesium ions are added show that these ions are not
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isfV3SOSisfV3SOS
zeitig ausgefällt werden.be canceled early.
Aus den vorstehenden Überlegungen geht hervor, daß das gleichzeitig erfolgende Ausfällen während der Bildung von neu entstehendem BaSO. erfolgt. Es ist festzuhalten, daß frisches oder neues BaSO. auch gebildet werden könnte, indem man von irgend- einem löslichen Bariumsalz ausgeht und SO.-Ionen zusetzt. Gute Ergebnisse sind mit BaGO, in einem Sulfat-Medium erzielt worden. Auf diese Weise wird frisches BaSO. gebildet und es wird das zusammen erfolgende, gleichzeitige Ausfällen von Strontium, Radium und 0er erzielt.From the above considerations it can be seen that this is simultaneous failures occurring during the formation of newly emerging BaSO. he follows. It should be noted that fresh or new BaSO. could also be formed by someone soluble barium salt runs out and SO.-ions are added. Good results have been obtained with BaGO in a sulphate medium. In this way, fresh BaSO. formed and it becomes that together taking place, simultaneous precipitations of strontium, radium and 0er achieved.
Mit dem gleichen Testwasser wurde die Adsorption an BaCO, zuerst unter den gleichen Säurebedingungen '(pH = 2, HpSO.) wie für BaSO., danach in einem Na9SO.-Medium ausgeführt. Die erhaltenen Kd-Werte sind in Tabelle 2 zusammengefaßt:The adsorption on BaCO was carried out with the same test water, first under the same acid conditions (pH = 2, HpSO.) As for BaSO., Then in a Na 9 SO. Medium. The Kd values obtained are summarized in Table 2:
Tabelle 2
Adsorption von Sr, Ra und Ce an BaCO-, Table 2
Adsorption of Sr, Ra and Ce on BaCO-,
Testwasser = demineralisiertes Wasser mit Sr, Ra und Ce und 40 ppm Ca, pH = 2 erzielt durch den in Spalte 2 aufgeführtenTest water = demineralized water with Sr, Ra and Ce and 40 ppm Ca, pH = 2 achieved by the one listed in column 2
BaCO5 = handelsüblich.BaCO 5 = commercially available.
setzung
AdsorbensTogether
settlement
Adsorbent
MediumSulfate-
medium
RaKd
Ra
Diese Tabelle zeigt, daß in einem Medium von 0,1 N Na3SO4 die Ergebnisse der Adsorption an BaCO- vergleichbar mit denen von Ba/S04 in einem Molarverhältnis Ba/SO4 gleich 3/1 sind.This table shows that in a medium of 0.1 N Na 3 SO 4, the results of the adsorption on BaCO- are comparable with those of Ba / S0 4 in a molar ratio Ba / SO 4 equal to 3/1.
Da es nicht immer wirtschaftlich ist, großeAbwassermengen inAs it is not always economical, large amounts of wastewater in
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einem Medium von ί),1 Ν Na2SO. zu "behandeln, v/ird erfindungsgemäß vorgeschlagen, diese Mengen in einem Ionenaustauscher zu "behandeln und die später von diesem Ionenaustauscher er- . haltenon Recenerierflüssigkeiten mit BaCO, zu behandeln.a medium of ί), 1 Ν Na 2 SO. to "treat, according to the invention it is proposed to treat these amounts in an ion exchanger" and the later of this ion exchanger. holdon recovery fluids with BaCO.
Es ist hervorzuheben, daß Ruthenium und Antimon ebenso an SaCO, adsorbiert werden. Pur diese Ionen ist es also nicht erforderlich, Metallsulfide, wie später beschrieben, zu verwenden, wenn BaOO., verwendet wird.It should be emphasized that ruthenium and antimony are also adsorbed on SaCO. It is therefore not necessary for these ions Metal sulfides as described later to be used when BaOO. Is used.
Solch ein gleichzeitig erfolgendes Ausfällen auf einem Bariumrals, wei r>hr>n nützlich bei Sr, Ra und Ce ist, kann jedoch nicht bei allen Ionen erzielt werden, welche extrahiert werden sollen. So kann Kobalt am besten niedergeschlagen werden, mit der Hilfe von MnS, CuS oder PeS als Adsorbens„ Ruthenium und Antimon fallen ebenso mit diesen Sulfiden aus.Such a simultaneous failure on a barium rals, however r> hr> n is useful with Sr, Ra and Ce, it can cannot be achieved with all ions which are to be extracted. This is the best way to knock down cobalt with the help of MnS, CuS or PeS as adsorbent “Ruthenium and antimony also precipitate with these sulfides.
Erfindungsgemäß sollten die Metallsulfide in diesem Fall mit einen; Überfluß von Sulfiden bzw. Sulfidionen bereitet werden und die Adsorption sollte in einem beinahe neutralen Medium (beispielsweise mit einem pH-Wert = 5) durchgeführt werden, da in einem stark sauren Medium die Sulfidionen als Schwefelwasserstoff freigesetzt würden. Die erhaltenen Kd-V/erte sind in Tabelle 3 dargestellt fürAccording to the invention, the metal sulfides should in this case with one; Prepares an abundance of sulfides or sulfide ions and the adsorption should be carried out in an almost neutral medium (for example with a pH value = 5) because in a strongly acidic medium the sulfide ions would be released as hydrogen sulfide. The received Kd values are shown in Table 3 for
a) MnS, hergestellt durch Verwendung gleicher Volumeninengena) MnS produced by using the same volume
von MnSO. und Na?S ;by MnSO. and well ? S;
b) MnS, hergestellt mit einem Überfluß von Sulfidionenb) MnS made with an abundance of sulfide ions
( 2 Volumina Na3S auf 1 Volumen MnSO.);(2 volumes of Na 3 S to 1 volume of MnSO.);
c) PeS, hergestellt unter Verwendung von 2 Voluminac) PeS made using 2 volumes
auf 1 Volumen PeSo..on 1 volume PeSo ..
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Tabelle 3
Adsorption von Co, Ru und Sb an Metallsulfiden Table 3
Adsorption of Co, Ru and Sb on metal sulfides
Testwasser = demineralisiertes Wasser mit Co, Ru und Sb und 40 ppm CaTest water = demineralized water with Co, Ru and Sb and 40 ppm Ca
KdKd
Ru SbRu Sb
2.000 1.6002,000 1,600
50.000 26.00050,000 26,000
7.000 9.5007,000 9,500
Es ist festzuhalten, daß Cer und Radium auch an Sulfiden adsorbiert werden; ein Metallsulfid kann also auch für die Extraktion dieser El'emente aus dem Wasser benutzt werden.It should be noted that cerium and radium are also adsorbed on sulfides; a metal sulfide can also be used for Extraction of these elements from the water can be used.
Für das Verhältnis von Sulfidionen zu Metallionen im Adsorbens ist ein Überfluß von Sulfidionen" notwendig und ein Verhältnis von 2/1 wird vorzugsweise gewählt. Größere Mengen von Sulfidionen verbessern die Ergebnisse nicht.For the ratio of sulfide ions to metal ions in the adsorbent, an excess of sulfide ions "is necessary and a The ratio of 2/1 is preferably chosen. Larger amounts of sulfide ions do not improve the results.
Der Adsorptionsmechanismus basiert bei der Verwendung von Sulfiden auf der Niederschlagsbildung. Da die erdalkalischen Sulfide wasserlöslich sind, werden Kalzium und Magnesium, welche im allgemeinen in großen Mengen in dem zu reinigenden Wasser vorhanden sind, nicht ausgefällt. Der Adsorptionsmechanismus ist also sehr selektiv.When using sulfides, the adsorption mechanism is based on the formation of precipitates. Since the alkaline earth Sulphides are water soluble, calcium and magnesium, which are generally found in large quantities in the area to be cleaned Water are present, not precipitated. The adsorption mechanism so is very selective.
Erdalkalimetall-Ionen beeinflussen aber die Adsorption von Kobalt an Metallsulfiden. Mit dem gleichen Testwasser, dem auch 100 ppm Ka zugefügt wurden, durchgeführte Experimente ergeben für das wie vorstehend hergestellte PeS einen Kd-Wert für Co = 7.800 anstatt von 30.000.However, alkaline earth metal ions influence the adsorption of cobalt on metal sulfides. With the same test water as that 100 ppm Ka were added, experiments carried out give a Kd value for the PeS prepared as above Co = 7,800 instead of 30,000.
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Die Kobaltadsorption kann jedoch entscheidend durch Zufügen von CaCIp während der Herstellung von FeS verbessert werden. Die Konzentration des einzusetzenden CaCIp variiert im Bereich von 1 Ca - Ion für 1 bis- 18 Fe - Ionen. Die Wirkung einer solchen Aktivierung auf die Co-Adsorption ist in Tabelle 4 dargestellt.The cobalt adsorption, however, can be critical by adding CaCIp can be improved during the production of FeS. The concentration of the CaClp to be used varies in the range from 1 Ca ion for 1 to 18 Fe ions. The effect such activation on co-adsorption is shown in Table 4.
Adsorption von Co an Metallsulfiden. Adsorption of Co on metal sulfides.
Testwasser = demineralisie.zrtes Wasser rait Go (Ru und Sb), 40 ppm Oa und 100 NaTest water = demineralisie.zrtes water rait Go (Ru and Sb), 40 ppm Oa and 100 Na
Sulfidecomposition
Sulphides
Die Adsorption von radioaktiven Ionen, welche unlösliche Sulfide bilden, die aus den Regenerierflüssigkeiten von Ionenaustauschern kommen, ist auch mit Metallsulfiden getestet worden und es wurden ausgezeichnete Ergebnisse mit natürlichen Eisensulfiden wie Troilit und Pyrit erzielt. Die Adsorption von Ce, Ra, Co, Ru und Sb von den Regenerationswässern von Ionenaustauschern an Troilit ist nachstehend in Tabelle 5 dargestellt.The adsorption of radioactive ions, which form insoluble sulphides from the regeneration fluids of Ion exchangers have also been tested with metal sulfides and have been given excellent results with natural iron sulfides such as troilite and pyrite. The adsorption of Ce, Ra, Co, Ru and Sb from the regeneration waters of ion exchangers on Troilit is shown in Table 5 below.
Sechs Liter einer Regenerationsflüssigkeit, welcher2M NaCl und 0,05 M CaCl2, zu~-dem Na2SO. bis zu 0,1 N zugesetzt wurde, wurden mit 10 Gramm Troilit gemischt.Six liters of a regeneration liquid, which 2 M NaCl and 0.05 M CaCl 2, to ~ -the Na 2 SO. up to 0.1 N was added, were mixed with 10 grams of Troilit.
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Regeneriert" lüssigkeit mit Spuren vonRegenerates "fluid with traces of
Cercerium
Radiumradium
Kobaltcobalt
RutheniumRuthenium
Antimonantimony
Prozent der Adsorption an Troilit (FeS)Percent of adsorption on Troilit (FeS)
99,1 97,3 96,899.1 97.3 96.8
96,3 99,396.3 99.3
9696
Diese Tabelle zeigt, daß Troilit mit Vorteil für solche radioaktiven Wässer verwendet werden kann, welche kein Gs oder Sr enthalten. Es ist klar, daß dann, wenn Cs oder Sr vorhanden sind, auch Troilit verwendet werden könnte, unter der Voraussetzung, daß auch noch ein weiteres Adsorbens für diese Ionen verwendet wird.This table shows that Troilit is beneficial for such radioactive Waters can be used which contain no Gs or Sr. It is clear that when Cs or Sr is present Troilit could also be used, provided that that another adsorbent is also used for these ions.
Die Adsorption von Caesium wird vorzugsweise ausgeführt,indem man Kupferferrocyanid verwendet, welches durch Mischen von zwei Volumenteilen CuSO. mit einem Volumenteil K.Pe (CN)r hergestellt wird. Dieses Produkt hält praktisch 100 % aller Cs-Ionen zurück. Das angegebene Volumenverhältnis führt zu den besten Resultaten. Wenn es erforderlich ist, könnte die Adsorption an Kupferferrocyanid durch Zufügen von CaCIp zum CuSO, während der Herstellung des CUpFe(CN)r aktiviert werden.The adsorption of cesium is preferably carried out using copper ferrocyanide, which is obtained by mixing two parts by volume of CuSO. with a volume part of K.Pe (CN) r is produced. This product retains practically 100% of all Cs ions. The specified volume ratio leads to the best results. If required, adsorption on copper ferrocyanide could be activated by adding CaClp to the CuSO during the manufacture of the CUpFe (CN) r.
Die obigen Überlegungen zeigen die Selektivität der genannten Produkte ganz klar.The above considerations clearly show the selectivity of the products mentioned.
Es ist tatsächlich möglich, durch Verwendung eines Bariumsalzes, eines Metallsulfids und Kupferferrocyanid die radioaktiven Ionen aus verunreinigtem Wasser zu extrahieren.It is actually possible to make the radioactive ones by using a barium salt, a metal sulfide and copper ferrocyanide Extracting ions from contaminated water.
Um den industriellen Gebrauch dieser Produkte zu erleichtern, sollten sie eine Struktur besitzen, welche ihre Verwendung in industriellen Apparaten, beispielsweise in Säulen oderIn order to facilitate industrial use of these products, they should have a structure that allows them to be used in industrial apparatus, for example in columns or
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2U35052U3505
IC 097 - 1.1 - 26.August 1971IC 097 - 1.1 - August 26, 1971
Rührwerken erleichtert.Agitators made easier.
Erfindunpsgemäß werden diese Substanzen bei der Herstellung durch geeignete Verfahren vonjselbst erzeugt« Sulfide wie PeS, CuS und MnS haben bereits eine körnige Struktur, BaSO, und BaCO, sind als feine Pulver verfügbar und in dieser Porm ungeeignet für die Verwendung in industriellen Säulen. Srfindungsgemäß wird dem BaSO. eine geeignete Porm gegeben, indem es als Mischprodukt bereitet wird. So haben BaSO- und CUpFe(GN)^, die als Mischsubstanz bereitet sind, eine gute körnige Struktur und können dazu verwendet werden, gleichzeitig Strontium, Radium, Cer und Caesium zu extrahieren; Ruthenium und Antimon werden auch extrahiert.According to the invention, these substances are used during production self-generated sulphides such as PeS, CuS and MnS already have a granular structure, BaSO, and BaCO, are available as fine powders and in this form unsuitable for use in industrial columns. According to the BaSO. given a suitable porm, by preparing it as a mixed product. So BaSO- and CUpFe (GN) ^, which are prepared as a mixed substance, have a good one granular structure and can be used to simultaneously extract strontium, radium, cerium and cesium; Ruthenium and antimony are also extracted.
Das folgende Beispiel gibt ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für diese Mischsubstanz an: 300 Volumenteile 1-molares KanSO^1 werden zu 150 Volumenteilen 0,1-molares CuSO* hinzugefügt. Beim Umrühren werden dieser Mischung 945 Volumenteile 1-molares BaCl2 zugegeben. 75 Volumenteile 0,1-molares K-Pe(CIfL (0)-g werden dann dem entstehenden Niederschlag von BaSO. zugesetzt und 2 Minuten lang heftig umgerührt. Der Niederschlag kann sich dann 1 bis 2 Stunden lang bilden, bevor er abgefiltert wird. Ohne Waschprozeß wird der Niederschlag dann bei 100 C get-rocknet. Der auf diese V/eise erhaltene Kuchen wird dann in Körner der gewünschten Größe zermahlen (im vorliegenden Fall Siebgröße mehr als 80 Maschen). Die theoretische Zusammensetzung der Körner beträgt 97,7 $ BaSO. mit einem Kolarverhältnis Ba/SO. von 3/1 und 2,3 $ Cu2Fe(CN)6 mit einem !■'.olarverhältnis Cu2/Pe(CN)g von l/l. Das Granulat wird in eine Säule eingesetzt, durch welche das Testwasser hindurchfließt. The following example indicates a preferred production process for this mixed substance: 300 parts by volume of 1 molar Ka n SO ^ 1 are added to 150 parts by volume of 0.1 molar CuSO *. While stirring, 945 parts by volume of 1 molar BaCl 2 are added to this mixture. 75 parts by volume of 0.1 molar K-Pe (CIfL (0) -g are then added to the resulting precipitate of BaSO. And vigorously stirred for 2 minutes. The precipitate can then form for 1 to 2 hours before it is filtered off. Without a washing process, the precipitate is then dry-dried at 100 ° C. The cake obtained in this way is then ground into grains of the desired size (in the present case sieve size more than 80 meshes). The theoretical composition of the grains is 97.7 $ BaSO. With a Ba / SO. Ratio of 3/1 and 2.3 $ Cu 2 Fe (CN) 6 with a Cu 2 / Pe (CN) g molar ratio of 1 / 1. The granulate is divided into a Column used through which the test water flows.
Me erhaltenen Kd-Werte sind in Tabelle 6 aufgeführt.The Kd values obtained are shown in Table 6.
Außerdem ist das gleiche Beispiel wiederholt worden, wobei
:-a.;ov in einem Vi
züge sets ζ w.i r d.In addition, the same example has been repeated with: -a.; O v in a Vi
trains sets ζ wi r d.
::a.;cu in einem Verhältnis von 3 Barium-Ionen auf 1 Natriumion:: a.; cu in a ratio of 3 barium ions to 1 sodium ion
- 12 -- 12 -
209810/1362 BAD ORIGINAL 209810/1362 BAD ORIGINAL
2H35052H3505
10 097 - 12 - . 26.August 197110 097 - 12 -. August 26, 1971
Schließlich wird das gleiche Beispiel wiederholt, wobei das NaNO, durch GaGIp in einem Ve:
ein Kalziumion ersetzt wird.Finally, the same example is repeated, using the NaNO, by GaGIp in a Ve:
a calcium ion is replaced.
NaNO, durch GaGIp in einem Verhältnis von 3 Bariumionen aufNaNO, by GaGIp in a ratio of 3 barium ions
Tabelle 6
Adsorption von Sr, Ce und Cs an gemischtem Adsorbens Table 6
Adsorption of Sr, Ce and Cs on a mixed adsorbent
Testwasser = demineralisiertes Wasser mit Sr, Ra, Ce und Cs, 100 ppm Na und 30 ppm Ca, H3SO4 zugefügt bis pH-Wert = 2Test water = demineralized water with Sr, Ra, Ce and Cs, 100 ppm Na and 30 ppm Ca, H 3 SO 4 added up to pH = 2
ÄST AktivierungÄST activation
SrSr
keine 2.560none 2,560
97,7 1o BaSO4/ NaNO3 : Na/Ba=l/3 1"5.8OO 2,3* Cu2Fe(CN)6 OaG1^ . 0a/Ba=l/3 9.150 31.500 63.75097.7 10 BaSO 4 / NaNO 3 : Na / Ba = 1/3 1 "5,800 2.3 * Cu 2 Fe (CN) 6 OaG1 ^ . 0a / Ba = 1/3 9,150 31,500 63,750
Kd für Ra wurde nicht bestimmt.Kd for Ra was not determined.
Diese Beispiele zeigen klar die Bedeutung der Aktivierung der Adsorbentien.These examples clearly show the importance of the activation of the adsorbents.
Die gemischten Adsorbentien aus BaSO4 und MnS haben eine gute Granulatstruktur, wobei MnS die Struktur von BaSO. bildet.The mixed adsorbents of BaSO 4 and MnS have a good granular structure, MnS being the structure of BaSO. forms.
Ein anderes Adsorbens, das erfindungsgernäß verwendet werden kann, besteht aus BaCO, und Cu2Fe(CN)6. Im Gegensatz zu dem oben erwähnten gemischten, BaSO4 enthaltenden Produkt ist das auf BaCO^ basierende gemischte Salz weiterhin ein feines Pulver, so daß der Kontakt zwischen dem gemischten Produkt und den zu behandelnden Abwässern chargenweise auszuführen sein wird. Das Adsorbens kann beispielsweise wie folgt bereitet werden:Another adsorbent that can be used according to the invention consists of BaCO and Cu 2 Fe (CN) 6 . In contrast to the above-mentioned mixed product containing BaSO 4, the BaCO 4- based mixed salt is still a fine powder, so that the contact between the mixed product and the waste waters to be treated will have to be carried out batchwise. The adsorbent can be prepared, for example, as follows:
- 13 -- 13 -
209810/1362209810/1362
10 097 - 13 - 26.A10 097-13-26 A.
Einerseits wird ein Volumenteil 1-molares BaGl2 einem Volumen teil 1-molar em Na0OO., zugesetzt und ein homogenes Niederschlagen wird zugelassen. Andererseits wird ein Volumenteil 1-molares K-Pe(GN)6 zwei Volumenteilen 0,1-molarem CuSO-zugesetzt und homogenes Ausfällen zugelassen. Beide Niederschläge werden gemischt, gerührt und ohne Waschprozeß getrocknet. Diese Herstellung führt' zu einem gemischten Adsorbens, das 91fo BaGO., mit einem molaren Verhältnis Ba/Co., von 1/1 und 9$ Gu2Pe(CN)6 mit einem molaren Verhältnis Cu2/Pe(GN)6 von 1/1 enthält. Die Kd-Werte an diesen Adsorbentien werden mit dem gleichen Testwasser bestimmt, wie es bei Tabelle 6 verwendet wurde und diese Werte werden nachstehend in Tabelle aufgeführt.On the one hand, a part by volume of 1-molar BaGl 2 is added to a part by volume of 1-molar em Na 0 OO., And homogeneous precipitation is allowed. On the other hand, one part by volume of 1-molar K-Pe (GN) 6 is added to two parts by volume of 0.1-molar CuSO-2 and homogeneous precipitation is permitted. Both precipitates are mixed, stirred and dried without a washing process. This preparation leads to a mixed adsorbent, the 91fo BaGO., With a molar ratio Ba / Co., Of 1/1 and 9 $ Gu 2 Pe (CN) 6 with a molar ratio Cu 2 / Pe (GN) 6 of 1/1 contains. The Kd values on these adsorbents are determined with the same test water as used in Table 6, and these values are shown in the table below.
Der pH-Wert 2 wurde in einem Medium gemäß ""Spl^ate 2 erzielt (5 g Adsorbens wurden 15 min mit 1 1 gemischt und dann 'zentrifugiert) The pH value 2 was achieved in a medium according to "" Spl ^ ate 2 (5 g of adsorbent were mixed with 1 1 for 15 min and then centrifuged)
Zusammensetzung
Adsorbens Mediumcomposition
Adsorbent medium
91 $ BaCO, und H3SO4 91 $ BaCO, and H 3 SO 4
9 % Cu2Fe(CN)6 0,0IN Na3SO4 9 % Cu 2 Fe (CN) 6 0.0IN Na 3 SO 4
0,IN Na2SO4 20.460 59.600 77.0000, IN Na 2 SO 4 20,460 59,600 77,000
Auch Ruthenium, Antimon und Kobalt werden an diesem Adsorbens adsorbiert. Weitere■Beispiele werden das erzielte Ergebnis erläutern«, Diese Tabelle zeigt die ausgezeichneten Ergebnisse in einem Kedium von 0,1 N Na2SO40 Wie bereits in der Beschreibung erwähnt wurde, ist es nicht immer wirtschaftlich, große Inenden von Abwässern in einem Medium von 0,1 N Na0SO- zu behandeln. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Abwässer in Ionenaustauschern zu behandeln und die später aus den Ionenaustauschern erhaltenen Regenerierflüssigkeiten mitRuthenium, antimony and cobalt are also adsorbed on this adsorbent. Further examples will explain the result obtained. This table shows the excellent results in a medium of 0.1 N Na 2 SO 40 As already mentioned in the description, it is not always economical to use large amounts of waste water in a medium of 0.1 N Na 0 SO- to be treated. According to the invention, it is therefore proposed to treat the waste water in ion exchangers and also to treat the regeneration liquids later obtained from the ion exchangers
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209810/1362209810/1362
10 097 - 14 - 26AUgUS-PTgTl10 097 - 14 - 26 AUgUS-PTgTl
diesem Adsorbens zu behandeln.treat this adsorbent.
Da das Adsorbens in einer konzentrierten Salzlösung wirksam ist, gibt es eine Antwort auf das Problem der Dekontaminierung von RegenerierflUssigkeiten für Ionenaustauscher.Since the adsorbent is effective in a concentrated saline solution, there is an answer to the problem of decontamination of regeneration fluids for ion exchangers.
Ionenaustauscher sind schon häufig zum Dekontaminieren radioaktiver Flüssigkeiten vorgeschlagen worden. Bis heute sind sie jedoch nicht praktisch gewesen, und zwar infolge der Probleme, die sich aus der Dekontaminierung ihrer Regenerierflüssigkeiten ergeben haben. Dies sind tatsächlich Abwässer mit radioaktiven Ionen in einer konzentrierten Salzlösung. Mit Hilfe eines gemischten BaGO., - Cu2Fe(CN)/- - Adsorbens können diese Regene rierflüssigkeiten einfach und wirksam ohne weitere Probleme behandelt werden.Ion exchangers have often been proposed for decontaminating radioactive liquids. To date, however, they have not been practical due to the problems that have arisen from the decontamination of their regeneration fluids. This is actually waste water with radioactive ions in a concentrated saline solution. With the help of a mixed BaGO., - Cu 2 Fe (CN) / - - adsorbent, these regenerating liquids can be treated easily and effectively without any further problems.
Das Adsorbens wird in einem Sulfatmedium verwendet, wenn Strontium in den zu behandelnden Abwässern vorhanden ist. Tatsächlich wurde gefunden, daß die Sulfatkonzentration die Adsorption verschiedener radioaktiver Ionen beeinflußt. Tabelle 8 zeigt den Einfluß der Sulfatkonzentration bei der Benutzung des obenerwähnten BaCO^-Cu2Fe(CN)g-Adsorbens. Das Testwasser enthält eine Konzentration von 2-molarem NaCl und 0,05-molarem CaCl2 sowie Spuren von Cs, Sr, Ce, Ra, Co, Ru und Sb. 3 g Adsorbens wurden 1 1 Testwasser beigegeben und eine Stunde lang vor dem Filtern gemischt.The adsorbent is used in a sulphate medium when strontium is present in the wastewater to be treated. In fact, it has been found that the sulfate concentration affects the adsorption of various radioactive ions. Table 8 shows the influence of the sulfate concentration when using the above-mentioned BaCO ^ -Cu 2 Fe (CN) g adsorbent. The test water contains a concentration of 2 molar NaCl and 0.05 molar CaCl 2 as well as traces of Cs, Sr, Ce, Ra, Co, Ru and Sb. 3 g of adsorbent were added to 1 l of test water and for one hour before filtering mixed.
In Spuren in Prozent der Adsorption m:j.t einer Sulfatkonzen-' Regenerier- tration vonIn traces in percent of the adsorption m: j.t a sulfate concentrate- ' Regeneration of
flüssigkeitliquid
enthaltene 0,01 N 0,025 N 0,05 N 0,1 N 0,125 N 0,15 NIncluded 0.01 N 0.025 N 0.05 N 0.1 N 0.125 N 0.15 N
QEsium 99,0 % 99,3 1" 99,5 # 99,5 # 99,2 # 99,5 #QEsium 99.0 % 99.3 1 " 99.5 # 99.5 # 99.2 # 99.5 #
Strontium 36,5 0A 80,0 % 94,1 "/> 97,0 fo 97,7 i> . 98,0 f Strontium 36.5 0 A 80.0 % 94.1 "/> 97.0 fo 97.7 i> . 98.0 f
Cer 98,5 $ 98,9 % 99,3 # 99,5 1° 99,2. % 99,3 % Cer 98.5 $ 98.9 % 99.3 # 99.5 1 ° 99.2. % 99.3 %
Radium 97,0 <fa 97,2 # 97,6 $> 97,4 # 97,6 $ 97,3 % Radium 97.0 <fa 97.2 # 97.6 $> 97.4 # 97.6 $ 97.3 %
Kobalt 94,2 <f° 93,4 # 93,1 # 95,3 $ 95,1 $ 94,7 #Cobalt 94.2 <f ° 93.4 # 93.1 # 95.3 $ 95.1 $ 94.7 #
Ruthenium 96,4 % 97,1 £ 97,5 % 97,0 £ 97,1 % 96,8 % Ruthenium 96.4 % 97.1 £ 97.5 % 97.0 £ 97.1 % 96.8 %
Antimon 97,2 $> 97,9 # 97,8 % 97,9 1» 97,8 <?<> 98,0 %Antimony $ 97.2> 97.9 # 97.8 % 97.9 1 » 97.8 <? <> 98.0%
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209810/1362,,.209810/1362 ,,.
ΠΟ 097 - 15 -ΠΟ 097 - 15 -
liior.c Ta-hp]l(? zeigt klar, daß die Adsorption von Sr besonders eine Punktion der £ujfatkonzentration ist. Eine Konzentration von O,1N IJa2SO. ist vorzuziehen, da höhere Konzentrationen zu der Bi 1:1 uns; von OaSO. führen könnten. Weiterhin ist festzuhalten, daß Karbonate im allgemeinen in einem sauren Medium löslich sind, so daß ein pH-Wert von mehr als 3,5 angezeigt ist. C'b'.vohl die oben beschriebenen Experimente mit einem gemischten Adsorbens durchgeführt wurden, welches 91 $> BaOO- und 9 io CUpFe(ON)6 enthielt, können auch andere Verhältnisse dieser Salze verwendet werden.liior.c Ta-hp] l (? shows clearly that the adsorption of Sr is particularly a puncture of the ujfat concentration. A concentration of 0.1N IJa 2 SO. is preferable, since higher concentrations lead to the Bi 1: 1 us; von OaSO .. It should also be noted that carbonates are generally soluble in an acidic medium, so that a pH of more than 3.5 is indicated, especially the experiments described above with a mixed adsorbent were carried out which 91 $> BaOO- and 9 contained io CUpFe (ON) 6, other ratios of these salts.
Tabelle 9 zeigt die Adsorption radioaktiver Ionen an Cu0Fe(CN)r auf einer Seite, an BaCO., auf der anderen Seite und an einer Mischung aus 91 i° BaCO, und 9 °/° Cu2Fe(CN)6. Das Testwasser enthielt 2-molares NaCl und 0,2-molares CaCIp zusätzlich zu Cs, Sr, Ce, Ra, Co, Ru und Sb. Na?S0. wurde bis zu 0,1 N zugesetzt und das Adsorbens wurde in einem Verhältnis von 7 g Adsorbens pro Liter Wasser zugesetzt.Table 9 shows the adsorption of radioactive ions on Cu 0 Fe (CN ) r on one side, on BaCO., On the other side and on a mixture of 91 ° BaCO, and 9 ° / ° Cu 2 Fe (CN) 6 . The test water contained 2 molar NaCl and 0.2 molar CaClp in addition to Cs, Sr, Ce, Ra, Co, Ru and Sb. Na ? S0. was added up to 0.1 N and the adsorbent was added in a ratio of 7 g of adsorbent per liter of water.
Dekontaminierunf? in ProzentDecontamination? in percent
)r BaCO, 91% BaCO, & 9% Cu0F ) r BaCO, 91% BaCO, & 9% Cu 0 F
26,11 io 99,77 io 26.11 io 99.77 io
86,79 io 95,05 %86.79 io 95.05%
99,42 io 99,76 %99.42 io 99.76%
97,57 % 99,64 %97.57% 99.64%
47,49 % 94,60 %47.49% 94.60%
96,81 % 98,90 %96.81% 98.90%
■ 98,69 0Jo 98,90 %■ 98.69 0 Jo 98.90%
Diese Tabelle zei^t, daß Ru und Sb durch beide Komponenten adsorbiert v/erden, während Gs hauptsächlich durch Cu2Fe(CN)6 adsorbiert wird. Ce und Ra andererseits werden hauptsächlich durch naCü^ adsorbiert. Das Verhältnis des gemischten Adsor-T-I-TiS sollte speziell im Hinblick auf die Adsorption vonThis table shows that Ru and Sb are adsorbed by both components, while Gs is mainly adsorbed by Cu 2 Fe (CN) 6 . Ce and Ra, on the other hand, are mainly adsorbed by NaCü ^. The ratio of the mixed adsorber-TI-TiS should be specific with regard to the adsorption of
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209810/1362
BAD ORIQtNAt 209810/1362
BAD ORIQtNAt
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Sr und Oo gesehen werden. Es wurde gefunden, daß für eine gute Adsorption von Sr mindestens 90 fo BaCO, im gemischten Adsorbens vorhanden sein muß.Sr and Oo are seen. It has been found that for good adsorption of Sr least 90 fo BaCO, mixed adsorbent must be present.
Für Co führt das gleiche Verhältnis zu guten Ergebnissen, es könnte auch noch bis auf ein Verhältnis von 85 % BaCO, und 15 cp CUpFe(CN)g angehoben werden. Im Hinblick auf die radiologische Toxizität ist aber ein gemischtes Adsorbens mit mindestens 90 fo BaCO., vorzuziehen, damit die Adsorption einer maximalen Menge von Sr sichergestellt ist.The same ratio leads to good results for Co; it could also be increased to a ratio of 85 % BaCO and 15 c p CUpFe (CN) g. In view of the radiological toxicity, however, a mixed adsorbent containing at least 90 fo BaCO., Is preferable in order to ensure the adsorption of a maximum amount of Sr.
Weitere Beispiele für die Adsorption radioaktiver Ionen, welche in den Regenerierflüssigkeiten von Ionenaustauschern enthalten sind, die zum Dekontaminieren radioaktiver Abwasser benutzt werden, werden nachstehend beschrieben.Further examples for the adsorption of radioactive ions, which in the regeneration fluids of ion exchangers used to decontaminate radioactive wastewater are described below.
Ein Abwasser mit den Metallionen B 2 pp"m, Mn 0,16 ppm, Fe 0,2 ppm, Mg 1,15 ppm, Si 2,55 ppm Ca 41 ppm, lia 112 ppm, Sr 0,06 ODm und K 6,4 ppm,die es zusätzlich zu den Isotopen Ce 144' Ru106' Os157, Zr95, Nb95' Co58, Co60, Mn^ und Sr9°A wastewater with the metal ions B 2 pp "m, Mn 0.16 ppm, Fe 0.2 ppm, Mg 1.15 ppm, Si 2.55 ppm, Ca 41 ppm, generally 112 ppm, Sr 0.06 ODm and K 6 , 4 ppm, which is in addition to the isotopes Ce 144 'Ru 106 ' Os 157 , Zr 95 , Nb 95 'Co5 8 , Co 60 , Mn ^ and S r 9 °
enthielt, wurde mit einem pH-Wert von 3 durch eine Säule geschickt, die einen synthetischen Ionenaustauscher in Natriumform (amberlite IR-120) enthielt. Nachdem 350 Volumeneinheiten des Abwassers durchgelaufen waren, war das Wasser bis auf die W folgenden Werte dekontaminiert:was passed through a column at pH 3 which contained a synthetic ion exchanger in sodium form (amberlite IR-120). After 350 volumes of waste water were gone, the water was up to the following values W decontaminated:
Sr90 = 99,7 io
Ru106 = 95,6 io
Cs137 = 94,1Sr 90 = 99.7 io
Ru 106 = 95.6 io
Cs 137 = 94.1
58 = 100 % und Co60 = 98,3 144 58 = 100 % and Co 60 = 98.3 144
CoCo
Ce144 = 100 % Ce 144 = 100 %
Zr95 + Nb95 = 100 io Zr 95 + Nb 95 = 100 io
Mn54 = 100 io Mn 54 = 100 io
Der Ionenaustauscher wurde mit sieben Volumenteilen von 4-molarem j\iaül regeneriert. Der pH-Wert der Regenerierflüssigkeit wird auf 3,5 angehoben und Na0SO. wird bis zu O,1N zur-·: Γ.ηΐ ;_t.The ion exchanger was regenerated with seven parts by volume of 4 molar j \ iaül. The pH value of the regenerant fluid is raised to 3.5 and 0 Na SO. becomes up to 0.1N to- ·: Γ.ηΐ; _t.
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209810/1382
BAD ORIGINAL 209810/1382
BATH ORIGINAL
10 097 - 17 - 26,10 097 - 17 - 26,
10 g des gemischten Adsorbens 91 1° BaCO, - 9 1° werden 1 1/2 1 des Abwassers zugesetzt, eine Stunde gerührt und 10 min zentrifugiert. Das Wasser wurde geprüft und man fand eine G-amma-Dekontamini erung von 95,1 $, eine Be ta-Dekontamin 10 g of the mixed adsorbent 91 1 ° BaCO, - 9 1 ° , 1 1/2 l of the waste water are added, the mixture is stirred for one hour and centrifuged for 10 minutes. The water was tested and found a G-amma decontamination of $ 95.1, a Beta decontamin
taminiert.taminated.
Dekontaminierung von 98,7 % und für Sr waren 98,6 % dekon98.7 % decontamination and 98.6 % decontamination for Sr
Ein weiteres Abwasser, welches die Metallionen Bl ppm, Mh 0,09ppm, Pe 1,3 ppm, Mg 0,9 ppm, Si 2 ppm, Al 1,95 ppm, Ca 61,5 ppm, Na 38 ppm, Sr 0,1 ppm und K 6,5 ppm, zusätzlich mit den Isotopen Ce144, Ru106, Cs157, Zr95, Nb95, Co58, Co60, Mn54 und Sr enthielt, wurzle durch eine Säule, die den gleichen Ionenaustauscher enthielt wie im vorhergehenden Beispiel, geschickt. Nachdem 625 Volumenteile des Abwassers durchgelaufen waren, war das Wasser mit 94,8 $ Gamma-Beta-Dekontaminierung gereinigt und mit 97,8 Jo Sr - Dekontamini erung.Another wastewater, which contains the metal ions Bl ppm, Mh 0.09 ppm, Pe 1.3 ppm, Mg 0.9 ppm, Si 2 ppm, Al 1.95 ppm, Ca 61.5 ppm, Na 38 ppm, Sr 0, 1 ppm and K 6.5 ppm, additionally containing the isotopes Ce 144 , Ru 106 , Cs 157 , Zr 95 , Nb 95 , Co 58 , Co 60 , Mn 54 and Sr, rooted through a column containing the same ion exchanger as in the previous example. After 625 parts by volume of the wastewater had run through, the water was purified with 94.8 $ gamma-beta decontamination and 97.8 Jo Sr - decontamination.
Dann wurde der Ionenaustauscher mit 12,5 Volumenteilen von 2-irolarem NaCl regeneriert. Der pH-Wert der Regenerationsflüssigkeit wurde durch Zusatz von NaOH auf 6,5 angehoben und Na?SO. wurde bis auf 0,1 N zugesetzt. 10 g des gemischten Adsorbens 91 $> BaCO,- 9 $> Cu2Pe(CN)6 wurden 2 Litern des Abwassers zugesetzt, eine Stunde lang gerührt und anschließend gefiltert. Bei dem anschließenden Test fand man eine Gamma-The ion exchanger was then regenerated with 12.5 parts by volume of 2-irolar NaCl. The pH of the regeneration liquid was raised to 6.5 by adding NaOH and Na ? SO. was added to 0.1N. 10 g of the mixed adsorbent 91 $> BaCO, - 9 $> Cu 2 Pe (CN) 6 were added to 2 liters of the waste water, stirred for one hour and then filtered. In the subsequent test, a gamma
90 iieta-Dekontaminierung von 97,7 % und eine Sr - Dekontami-90 iieta decontamination of 97.7 % and one Sr - decontamination
90 nierung von 99,8 <fo. Das letzte Beispiel zeigt, daß die Sr Dekontaminierung wirksamer mit einem pH-Wert von 6,5 war.90 renation of 99.8 <fo. The last example shows that Sr decontamination was more effective with a pH of 6.5.
Die obenerwähnten Adsorbentien können auch für die Extraktion anderer radioaktiver Ionen verwendet werden, die in einigen Arten radioaktiver Wasser enthalten sein können, wie TJ, Pu und I.Versuche haben gezeigt, daß II und Pu mit Hilfe eines gemischten Adsorbens, das aus BaSO. und einem Metallsulfid besteht, extrahiert v/erden können. Andererseits kann Jod an CuSp und CuJ/, niedergeschlagen werden. In diesem Pail muß CuS mit einemThe above-mentioned adsorbents can also be used for the extraction of other radioactive ions contained in some Types of radioactive water may be included, such as TJ, Pu and I. Experiments have shown that II and Pu are mixed with the help of a Adsorbent made from BaSO. and a metal sulfide, can be extracted. On the other hand, iodine on CuSp and CuJ /, being knocked down. In this pail, CuS must have a
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Überfluß an Gu-Ionen hergestellt werden. Wenn Jod in radioaktiven Flüssigkeiten enthalten ist, aus denen Ruthenium, Kobalt und Antimon ebenfalls extrahiert werden sollen, könnte CuS zunächst mit einem Überfluß an Cu-Ionen und dann mit einem Überfluß an Sulfid-Ionen hergestellt werden.Abundance of Gu ions can be produced. When iodine in radioactive It contains liquids from which ruthenium, cobalt and antimony could also be extracted CuS first with an abundance of Cu ions and then with one Abundance of sulfide ions can be produced.
Beide Kupfersulfidkörnungen können gemischt werden und halten Jod ebenso wie Ruthenium, Kobalt und Antimon zurück.Both copper sulfide grains can be mixed and hold back iodine as well as ruthenium, cobalt and antimony.
Es ist klar, daß die Erfindung von einem Fachmann auf viele verschiedene Arten und für viele unterschiedliche Anwendungen benutzt werden kann.It will be understood that the invention can be used by one skilled in the art in many different ways and for many different applications can be used.
Als Beispiel einer solchen speziellen Anwendung könnte Radium aus Lösungen mit einer hohen Na-Ionenkonzentration extrahiert werden. Solche Lösungen kommen in den Abfallflüssigkeiten vor, die sich aus der Trennung ergeben, welche ausgeführt wird nach der Produktion von Aktinium, ausgehend von Radium. Solche Lösungen haben eine 6-molare Na-Konzentration und enthalten Radium in Mengen, welche die Wiedergewinnung lohnen. Für diesen Zweck wurde ein gemischtes Adsorbens, das 50 i<> BaSO. mit einem Verhältnis von Ba/SO, von 2/1 und 50■% MnS mit einem Verhältnis von Hn/S von l/l enthielt, hergestellt. Der erhaltene Kuchen wurde bei einer Temperatur von ca. 300° 0 getrocknet, um einen harten Niederschlag zu bekommen. Danach wurde er in eine für den Gebrauch in Säulen geeignete Körnung gemahlen. Von der hochkonzentrierten Natriumlösung, welche durch die Säulen lief, wurden mehr als 99 "/> der Radiumionen getrennt.As an example of such a special application, radium could be extracted from solutions with a high concentration of Na ions. Such solutions appear in the waste liquids resulting from the separation carried out after the production of actinium starting from radium. Such solutions have a 6 molar Na concentration and contain amounts of radium that are worth recovering. For this purpose a mixed adsorbent, the 50 i <> BaSO. with a ratio of Ba / SO, of 2/1 and 50 % MnS with a ratio of Hn / S of 1 / l. The cake obtained was dried at a temperature of about 300 ° 0 to obtain a hard precipitate. It was then ground into a grain size suitable for use in columns. From the highly concentrated sodium solution which ran through the columns were more> radium ions separated than 99 "/.
Die Tabelle 10 zeigt zusammenfassend die bevorzugten aktivierten Adsorbentien"zum Entfernen radioaktiver Ionen aus verunreinigten Flüssigkeiten.Table 10 summarizes the preferred "activated adsorbents" for removing radioactive ions from contaminated ones Liquids.
- 19 -- 19 -
209810/1362209810/1362
097097
- 19 Tabelle - 19 table
2U35052U3505
26.August 1971August 26, 1971
AdsorbensAdsorbent
BaGO5
MetallsulfideBaGO 5
Metal sulfides
Kationen Sr Ra Ce Ru Sb Go GsCations Sr Ra Ce Ru Sb Go Gs
•■:p :'O4/Metallsulfide χ• ■: p: 'O 4 / metal sulfides χ
Auch andere Ionen, beispielsweise U, Pu, I, Zr, Wb und Mn können mit dom erfindungsgemäßen Verfahren adsorbiert werden,Also other ions, for example U, Pu, I, Zr, Wb and Mn can be adsorbed with the inventive method,
- Patentansprüche - - patent claims -
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