Роль радиационно-химических эффектов в сорбционных процессах на анионите ВП-1Ап

• Автор: Стрелков, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Перечень условных обозначений

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1Л. Поведение анионитов при нагревании

4 1.2. Поведение анионитов при воздействии ионизирующего излучения

1.3. Заключение

ГЛАВА 2. Методики и результаты экспериментов

2.1. Методики эксперимента

2.2. Результаты экспериментов

ГЛАВА 3. Влияние радиационно-химических эффектов на структуру

анионита ВП-1 Ап

3.1. Изменение структуры пиридиновых ядер

3.2. Изменение структуры матрицы анионита ВП-1 Ап
ГЛАВА 4. Влияние радиационно-химических эффектов на сорбционное
поведение актиноидов и эксплуатационные параметры анионообменных процессов на анионите ВП-1Ап
4.1. Сорбционное поведение плутония
4.2. Эксплуатационные параметры анионообменного процесса
ГЛАВА 5. Влияние продуктов деструкции анионита ВП-1 Ап на сорбционные
процессы
5.1. Образование легколетучих продуктов деструкции..,
5.2. Водорастворимые продукты деструкции
5.3. Влияние водорастворимых продуктов радиолиза анионита ВП-1 Ап на сорбционное поведение актиноидов (IV)
ГЛАВА 6. Влияие радиационно-химических эффектов на термическую
устойчивость анионита ВП-1 Ап и безопасность анионообменных процессов
6.1. Термогравиметрические исследования анионита бП-1Ап в нитратной форме
6.2. Динамика термохимического разложения анионита ВП-1Ап
Заключение
Литература
Приложение
Характеристики исследуемых образцов анионита ВП-1 Ап
Данные ИК спектрометрии
Перечень условных обозначений
ко - колоночный объем, т.е. объем, равный объему набухшего сорбента в хроматографической колонне т - время контакта, т.е. время прохождения 1 ко раствора через сорбционную.колонку
- коэффициент распределения Есог ~ емкость сильноосновных групп Еног - емкость низкоосновных групп ПОЕ - полная обменная емкость по СГ иону ДОЕ - динамическая обменная емкость Кн - коэффициент набухаемости 5>уД - удельная поверхность ПОД - продукты деструкции анионита ПР - продукты радиолиза анионита ДСотн - относительная десорбирующая способность О - поглощенная доза, Гр ИКС - инфракрасный спектр ЭТА - дифференциальный термический анализ БТв - дифференциальный термогравиметрический анализ у(АБ) - валентные колебания связи А-Б 5(АБ) - деформационные колебания связи А-Б
Актуальность проблемы. Сорбционные процессы нашли широкое применение в радиохимической практике. Условия эксплуатации ионообменных материалов, как правило, являются достаточно жесткими и связаны с воздействием ионизирующего излучения, состава раствора и температуры на иониты. В связи с этим большое значение приобретает обеспечение надежности и безопасности работы ионитов.
Требования, предъявляемые к ионитам, используемым в радиохимической практике, выдвигают ряд теоретических и практических задач, связанных с изучением действия радиации на ионообменные материалы. Одной из таких задач является изучение влияния радиационно-химических эффектов на работоспособность сорбентов и безопасность сорбционных процессов.
Имеющиеся в литературе данные по радиационно-химической устойчивости анионитов относятся, в основном, к сорбентам с тетраалкиламмонийны-ми группами (марка АВ-17). Литературных данных, относящихся к радиационно-химической стойкости винилпиридиновых анионитов, значительно меньше. Следует отметить, что в работах, посвященных исследованию радиационнохимической стойкости ионитов, контролировался обычно узкий круг параметров, часто несовпадающий между собой. Поэтому провести сопоставление изменений физико-химических характеристик в зависимости от различных факторов (условия, вид обработки сорбентов и т. д.) не представляется возможным.
К моменту начала данной работы было установлено, что радиационнохимические процессы, проходящие в системах ионит - растворы азотной кислоты, приводят к изменению физико-химических свойств сорбента, его структуры и сорбционных свойств. Однако химия этих превращений, особенно для винилпиридиновых анионитов, изучена недостаточно, а влияние их на сорбционные процессы извлечения актиноидов и работоспособность ионита не исследовалось. Вместе с тем, именно винилпиридиновые аниониты наиболее часто используются в процессах извлечения плутония и нептуния.
• • • •

Таблица 2.1 Физико-химические свойства образцов анионита ВГЫАп, термообработанных в растворах азотной кислоты
Условия Насыпная масса, г/л Удельный объем, мл/г Коэффициент набухания Влаго- емкость ПОЕ, Есог’, Удельная поверхность,
н о о [НШ3], моль/л г/л ДМ, % мл/г ДУ, % ДКн, % Д,% мг-экв/г % мг-экв/г % м2/г %
Исх. смола в | 8С>42'форме 3.5 1.36 - 4.4 3.7 10.8
Исх. смола в [ N03' форме 0.67 3.26 1.90 1.44 4.8 4.8 15.70
40 4.0 0.73 9,0 3.31 1.53 2.47 30.0 1.50 4.2 4.1 -14.6 4.2 -12.5 17.90 14
40 7.0 0.73 9,0 3.34 2.45 2.61 37.4 1.53 6.2 4.1 -14.6 4.1 -14.6 19.10 21
40 12.0 0.73 9,0 3.50 7.36 2.80 47.4 1.67 16.0 3.9 -18.8 3.8 -20.8 18.90 20
60 4.0 0.76 13.4 3.30 1.23 2.44 28.4 1.56 8.3 4.1 -14.6 3.9 -18.8 18.50 17
60 7.0 0.77 14.9 3.40 4.29 2.87 51.1 1.61 11.8 3.9 -18.8 3.6 -25.0 10.60 -32
60 12.0 0.81 20.9 3.50 7.36 2.88 51.6 1.59 10.4 3.9 -18.8 3.6 -25.0 7.00 -55
-100 4.0 0.80 19.4 3.30 1.23 3.21 69.0 1.56 8.3 3.8 -20.8 3.5 -27.1 7.60 -51
-100 7.0 0.81 20.9 3.60 10.43 3.27 72.1 1.75 21.5 3.7 -22.9 3.4 -29.2 3.70 -76
-100 12.0 0.82 22.4 5.00 53.37 4.11 116.3 2.75 91.0 3.5 -27.1 3.1 -35.4 1.20 -92
По ОСТ 95.291-81 <3.5 >4.3 >3.7 >10