173499. lajstromszámú szabadalom • Eljárás radioaktív szennyezések eltávolítására alkalmas amorf cirkónium-foszfát alapú szorbens előállítására
3 173499 4 Figyelembe véve azt a tényt, hogy a maghasadás eredményeként keletkező radioizotópok mindegyike, valamint a gyakorlatban előforduló izotópok túlnyomó hányada a periódusos rendszer negyedik sorában, illetve az alatt helyezkedik el, ugyanakkor a természetes vizekben oldott inaktív ionok a periódusos rendszer első három sorából kerülnek ki, célszerűnek látszott olyan szorbenst keresni a radioaktív ionok széles spektrumú eltávolítására, amely preferenciális szorpciót mutat a nagyobb tömegszámú atommagokat tartalmazó ionokra. Kísérleteink folyamán tehát arra törekedtünk, hogy olyan szorbenst dolgozzunk ki, amely a szokásos vízszennyezőkre nézve lehetőleg nem hatásos, ugyanakkor a legkülönbözőbb radioaktív hasadási termékekre nézve nagymértékű szorpciót mutat. A találmányunk szerinti megoldáshoz vezető kísérleteink során azt a meglepő jelenséget vettük észre, hogy a bizonyos körülmények között leválasztott amorf cirkónium-foszfát csapadék széles sávú szorpciót mutat a radioaktív hasadási termékekre nézve és ez az előnyös tulajdonságok speciális felületkezeléssel még növelhető. Eljárásunk szerint a szorbenst oldható cirkónium(IV)-vegyületek - pl. ZrOCl2 • 8H20 - és foszforsav vizes oldatának elegyítésével állítjuk elő. A reagensek mennyiségi viszonyaival és koncentrációival, valamint az elegyítés módjával, továbbá az oldott adalékok mennyiségével és minőségével érzékenyen befolyásolható a szorbens struktúrája, tehát változtathatók szorpciós jellemzői. Cirkónium-oxiklorid helyett természetesen más vízoldható sókat is használhatunk, így pl. cirkónium-IV-hidrátot vagy cirkónium-IV-szulfátot is. A lecsapott szorbenst 20—90 C*-on 1 óra — 1 hét közötti időtartamon keresztül szárítjuk. A kísérleteinkben a cirkónium-foszfátot mintegy egy centiméter vastagságban kiterítve szárítottuk és a felület és a szárító tér térfogatának aránya mintegy 1 dm1 2 :5 dm3 volt. Felületkezelésen azt a műveletet értjük, amellyel a félkésztermék felületének legalább egy részén további aktív helyeket állítunk elő. Például a szárított készítményt híg ezüst-nitrát majd kálium-jodid vagy kalcium-klorid alkáli-szulfát vagy ferri-klorid majd alkáli-szulfid oldatokkal érintkeztetjük. Adott esetben az amorf - és esetleg felületkezelt — szorbenst önmagában ismert hordozó — pl. aktívszén — felületén is kialakíthatjuk, esetlegesen könnyebb kezelés végett. Találmányunk lényegének jobb megvilágítására példákkal támasztjuk alá leírásunkat, de szabadalmi igényünket nem korlátozzuk a példákra. 1. példa 41,6 g cirkónium-oxiklorid - ZrOCl2 • 8H2 O— 250 cm3 térfogatú — 2,4 mólos sósavval készült oldatához állandó intenzív keverés mellett hozzáfolyatunk 108 cm3 85 s%-os foszforsavat. A csapadékot 24 órás pihentetés után leszűrjük, majd 1 liter ioncserélt vízzel mossuk, szobahőmérsékleten 6 napig, majd szárítószekrényben 90 C°-on 5—9 óráig szárítjuk 1 cm-es rétegvastagságban. Az így nyert féíkészterméket aprítjuk, majd szitálással osztályozzuk. Célszerűen a 0,2—1 mm szemcseméretű frakciót használjuk fel. 2. példa Az 1. példa szerint járunk el, de az alkalmazott cirkónium-vegyület: cirkónium-szulfát, Zr(S04)2. 3. példa Kiindulási anyag az 1. példa szerint előállított szorbens. 10 g szorbenst feliszapolunk 100 ml 2 s%-os ezüstnitrát oldatban. A szuszpenziót — időnként összekeverve - 12 óráig állni hagyjuk, majd dekantáljuk az oldat tisztáját, a szilárd fázist 3 x 20 ml desztillált vízzel átmossuk és a mosófolyadékokat ugyancsak dekantálással távolítjuk el. A kimosott szilárd fázist 100 ml 2 s%-os káliumjodid oldatában szuszpendáljuk, majd időnkénti keveréssel 12 óráig állni hagyjuk. Ezután az előzőekben ismertetett módon dekantálással jodidmentesre mossuk az anyagot, majd szobahőmérsékleten szárítjuk 36 óráig, ezt követően 45-50 C°-on 3 óráig. A szárítási feltételek ugyanazok mint az előző példában. 4. példa A példa megegyezik a 3. példával azzal az eltéréssel, hogy a felületkezelést 3 s%-os kalcium-klorid és 3 $%-os nátrium-szulfát-oldattal végezzük. 5. példa A példa megegyezik a 3. példával azon eltéréssel, hogy a felületkezelést 3 s%-os ferri-klorid és 3 s%-os nátriumszulfid-oldattal végezzük. 6. példa 23,2 g cirkónium-oxikloridot feloldunk 250 ml 2,5 n sósavban. 350 g célszerűen 0,2-1 mm szemcseméretűre aprított aktívszenet — kereskedelemben mint NUXIT AL3 ismeretes — 160 ml 11,4%-os foszforsavval megnedvesítünk, majd összekeverjük a cirkónium-oxiklorid-oldattal. A keletkezett sűrű szuszpenziót leszűrjük és 1 liter ioncserélt vízzel mossuk. A nyerstermékből az 1. példában ismertetett módon végzett szárítással nyerjük a félkészterméket. A félkésztermékből a 3. példában ismertetett módon 2s%-os ezüstnitrát és 2 s%-o$ kálium-jodid oldattal nyerjük a szorbenst. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
