Мембранные и экстракционно-хроматографические методы выделения, разделения и концентрирования трансурановых элементов в радиохимическом анализе объектов окружающей среды

• Автор: Новиков, Александр Павлович
• Шифр специальности: 02.00.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 237 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ТРАНСУРАНОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В РАЗЛИЧНЫХ СОСТОЯНИЯХ ОКИСЛЕНИЯ
1.1. Кинетика жидкостной экстракции трансурановых элементов ди2этнлгексилфосфорной кислотой .
1.1.1. Кинетика экстракции трехвалентных трансплутониевых и редкоземельных элементов из растворов комплексонов
1.1.2. Кинетика экстракции трансурановых элементов в различных состояниях окисления Д2ЭГФК из растворов минеральных кислот.

1.1.3. Кинетика экстракции ТУЭ Д2ЭГФК из растворов полифосфатов.

1.1.4. Влияние добавок поверхностноактивных веществ на кинетику экстракции ТУЭ в системах с Д2ЭГФК
1.2. Кинетика жидкостной экстракции нептуния IV, плутония IV и амсриция1У солями аминов и четвертичных аммониевых оснований

1.2.1. Кинетика экстракции нсптуния1У и плутония1У

1.2.2. Кинетика экстракции америция1У солями аминов.

1.3. Кинетика экстракции алкилпирокатехинатов ТПЭ из карбонатных растворов.
1.4. Экстракционнокинетический способ оценки форм нахождения радионуклидов в растворах
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. ЭКСТРАКЦИОННОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ПРИ АНАЛИЗЕ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.
2.1. Влияние межфазных явлений на экстракционнохроматографическое разделение ТПЭШ . .
2.1.1. Определение коэффициента диффузии ди2этилгексилфосфата европия в ТВЭКСД2ЭГФК.
2.1.2. Исследование кинетических факторов, влияющих на экстракционнохроматографическое разделение ТПЭ в системе Д2ЭГФК ЭДТА и ТАЛ ДТПА.
2.2. Селективное выделение радиостронция из объектов окружающей среды на ТВЭКСе с дициклогексанокраун6.
2.2.1. Назначение и область применения методики.
2.2.2. Основы методики
2.2.3. Проверка сопоставимости результатов экстракцоннохроматографического метода и классического метода карбонатнооксалатного осаждения.
2.2.4. Методика совместного определения 8г и РЬ0.
2.3. Экстракционнохроматографические системы с солями аминов и ЧАО для разделения и выделения трансурановых элементов.
2.4. Экстракционнохроматографические методы в изучении форм нахождения радионуклидов в объектах окружающей среды
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. МЕМБРАННОЭКСТРАКЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ, РАЗДЕЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ТРАНСУРАНОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
3.1.Физикохимические основы массопереноса актинидных элементов через жидкостные мембраны
3.1.1. Механическая, физико химическая и радиационная устойчивость жидкостных мембран
3.1.2. Кинетика мембранной экстракции трансурановых элементов.
3.1.3. Особенности рсдоксмембранного переноса трансурановых элементов
3.3. Редоксмембранное разделение нептуния и плутония.
3.4. Мембранноэкстракционное выделение америция и его отделение от других трансплутонневых и редкоземельных элементов.
3.5. Селективное выделение и концентрирование нептуния для люминесцентного анализа объектов окружающей среды.
3.6. Выделение непту ния и плутония из объектов окружающей среды обратными водными мембранами с фосфорвольфраматом калия.
3.7. Выделение актинидов из объектов окружающей среды с использованием мембран с нейтральными бифункциональными экстрагентами
3.7.1. Выделение плутония на твердопленочном экстрагенте
3.7.2. Селективное выделение и концентрированние америция для люминесцентного определения.
3.8. Применение жидкостных мембран для изучения форм нахождения актинидов в природных водах и почвенных вытяжках различной ирироды.
3.9. Выводы.
ГЛАВА 4. МЕМБРАННОФИЛЬТРАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ
КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И СЕЛЕКТИВНОГО ВЫДЕЛЕНИЯ АКТИНИДОВ
4.1. Физикохимическое поведение ТУЭ при мембранной фильтрации
4.1.1. Исследование процессов селективного концентрирования актинидных элементов при ультрафильтрации растворов водорастворимых полимеров
4.1.2. Разработка нового способа ультрафилырации актинидов
4.1.3. Разделение ТУЭ в различных состояниях окисления методом комлексообразовательной ультрафильтрации
4.2. Ультрафилы рационые методы определения форм нахождения радиоуклидов в природных водах.
4.3. Выводы.
ГЛАВА 5. ИЗУЧЕНИЕ ФОРМ НАХОЖДЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАДИОМОНИТОРИНГА ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗОН ФГУП ПО МАЯК И ФГУП ГХК
5.1. Мониторинг промышленной зоны ФГУП ПО Маяк
5.1.1. Распределение и формы нахождения ТУЭ в воде и донных отложениях промышленных водоемов ПО Маяк.
5.1.2. Содержание и формы нахождения радионуклидов в подземных водах и породах наблюдательных скважин Карачаевского ореола загрязнения.
5.2. Распределение и формы нахождения радионуклидов в пойменных почвах и донных отложениях реки Енисей.
5.2.1. Распределение плутония и америция между органическими и неорганическими компонентами пойменных почв и донных отложений
5.2.2. Связь ТУЭ с отдельными группами и фракциями органического вещества почв и дойных отложений
5.3. Выводы.
6. ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


В. Тарасовым 5, имеет ограничения, связанные с кондуктометрическим определением состава водной фазы, что существенно сужает круг изучаемых систем. Вывод о диффузионном режиме экстракции 0ТшП1 из солянокислых сред с более 1,0 ,1 был сделан в работе , а 0ТЬШ из азотнокислых растворов в работе . Введение сильных комплексообразующих реагентов, например комплексонов, в водную фазу существенно замедляет процесс экстракции ТПЭ и РЗЭ ,,,. Авторы практически всех перечисленных работ указывают на строгую зависимость скорости процесса от удельной межфазной поверхности. Установлено, что скорость экстракции уменьшается с ростом атомного номера в рядах ТПЭ и РЗЭ и интенсифицируется добавками оксикарбоновых кислот. Наиболее подробно механизм Талспикпроцесса был рассмотрен в работах Р. К. Гапс1 8, , , на примере экстракции европия, в которых сделано предположение, что скорость определяющей стадией процесса является медленная поверхностная реакция разрушения металл полиаминополиацетатного комплекса МеУ. Роль лактатионов была объяснена образованием смешанных комплексов с вытеснением молекул воды из внешней сферы МеУ. Существование таких комплексов было ранее доказано термодинамическими методами . Несмотря на сложные порядки реакции экстракции по всем компонентам системы экстрагент, комплсксону, ионам водорода Р. Я. ИапеБ смог описать процесс экстракции европия, используя уравнения формальной химической кинетики . Основной целью всех указанных выше работ было исследование природы катализа экстракции РЗЭ так как в технологии извлечение ТПЭ проводят после разрушения их комплексов с ДТПА азотной кислотой. Поэтому подробного исследования кинетики экстракции ТПЭ Д2ЭГФК проведено не было. Задачей наших исследований стало определение динамических факторов внутригруппового разделения РЗЭ и ТПЭШ. Для этого была изучена кинетика экстракции ряда РЗЭ и ТПЭШ в широком диапазоне концентраций компонентов водной и органической фаз. В работе использовали диффузионные ячейки объемом от до 0 см2. При применении пробоотбора из фаз относительная ошибка определения коэффициентов массопередачи составляла . Использование изотопов 0Ьа, 1Се, 7Ш, ш, 2Еи, ТЬ, 8Тш, 1Аш, 9СГ позволило в некоторых случаях применить непрерывное измерение содержание элементов в фазах по их гамма излучению, что существенно снижало ошибку определения коэффициентов массопередачи. I время процесса. Если данная зависимость оказывается линейной стационарный режим, то коэффициент массонередачи постоянен и равен тангенсу угла се наклона. Идентификация режима экстракции является необходимым этапом на пути описания кинетики массопереноса. Несмотря на то, что эта задача при использовании метода диффузионных ячеек с перемешиванием достаточно сложна, мы выполняли все стандартные процедуры 7,8 каждый раз при изменении составов фаз. Это объясняется тем, что вклады диффузионного и химического сопротивлений массопередаче, а также вклады объемных и поверхностных реакций могут изменяться при изменении концентраций реагирующих компонентов а. По нашему мнению, именно неоправданно ограниченные концентрационные условия при идентификации режима экстракционного процесса, причем часто несовпадающие с последующими рабочими содержаниями реагентов, приводят к наблюдаемым в литературе противоречиями в представлении о механизме экстракции. Обсуждаемый факт можно проиллюстрировать данными по кинетике экстракции европия в системе ДТПА 1М Н,ЫаМ рН2,5 вода ССЦ 0,1М Д2ЭГФК Рис. Величина параметрической чувствительности наклон линии тренда для зависимости без добавки ДТПА близок к 1. Другие кривые имеют типичные для переходного режима плато, причем при высоком содержании ДТПА в водной фазе интенсивность перемешивания практически не влияет на скорость процесса при постоянной поверхности границе раздела фаз. Таким образом при изменении содержания ДТПА в системе практически сменился режим экстракции. Отметим, что содержание экстрагента также будет влиять на режим процесса. Поэтому, как уже было отмечено выше, исследовать механизм экстракции необходимо в строго установленных концентрационных пределах.