Введение к работе
Актуальность проблемы. Мембранная экстракция является эффективным методом выделения, концентрирования и разделения различных органических н неорганических веществ. Особенно перспективно использовать этот метод для переработки разбавленных по целевым компонентам растворов сложного состава. Вместе с тем ъ аналитической химии и технологии трансурановых элементов (ТУЭ) жидкостные менбраны в настоящее время не находят должного применения, поскольку систематических исследований их радиационной устойчивости и эффективности извлечения разнообразных комплексных соединений ТУЭ (для которых характерны состояния окисления от +3 до +6) не проводилось ./ Поэтому изучение физико-химических закономерностей переноса ТУЭ в различных состояниях, окисления через жидкостные мембраны является актуальной задачей, решение которой создаст основу для разработки мембранно-экстракционных методов выделения ТУЭ.
Работа выполнена в соответствии с Координационным планом научно-исследовательских работ по направлению "радиохимия" (раздел 2.18.3.2.- аналитическая химия радиоактивных элементов) и научно-технической программой министерства науки "Экологически безопасные процессы химии и химической технологии" (распоряжение N1548 от 15.06.92).
Цель работы состояла в разработке способов выделения, концентрирования и разделения ТУЭ методой мембранной экстракции для их определения в различных обьектах. Для выполнения поставленной задачи была исследована устойчивость эмульсионных и импрегнированных жидкостных мембран, кинетика и механизм трансмембранного переноса ТУЭ в различных состояниях окисления, а также создана электрохимическая ячейка с жидкостной мембраной.
Научная новизна. Изучена устойчивость эмульсионных и импрегнированных мембран, селективных по отношению к ТУЭ, в зависимости от состава, условий приготовления, способа стабилизации и радиационной нагрузки. Впервые исследован массоперенос через динамические (устойчивые только определенное время с начала процесса) жидкостные мембраны. Изучен механизм мембранной экстракции ТУЭ в различных состояниях окисления из растворов минеральных кислот,
'4
неорганических и органических комплексообразующнх веществ с
использованием в качестве переносчиков ди-2-этилгексилфосфорной
кислоты (Д2ЭГФК) и три-н-октиламина (ТОА). Установлено, что инду
цированный Д23ГФК трансмембранний перенос грансплутониевых (ТПЭ) и
редкоземельных (РЗЭ) элементов из растворов комплексонов протекает
в переходном режиме и характеризуется коэффициентами динамического
разделения, превышающими равновесные значения. Предложено в экспе
риментально обосновано математическое описание квазистационарного
переноса ТУЭ через видкосгные мембраны по схеме редокс-процесса.
Модель учитывает характеристики применяемых мембран, кинетические
к равновесные параметры окислительно-восстановительных процессов и
процессов комплексообразования. Предложен принцип работы ячейки,
который состоит в совмещении электрохимической стабилизации экс
трагируемых форм целевого элемента я меибранного извлечения, что .
позволяет использовать этот подход для реиения задач аналити- .
ческого определения ТУЭ даке в ограниченно устойчивых состояних
окисления . . " -
Практическая значимость. На основании проведенных физико-химических исследований предлонекы экстракционные системы для выделения, концентрирования и разделения -ТУЭ в различных состояниях окисления. Разработан сиособ стабилизации импрегни-рованных вшдкостных мембран с повышенной устойчивость!) и улучшенными динамическими характеристиками. Определены коэффициенты диффузии комплексов ТУЗ с Д2ЭГФК. Разработан способ группового выделения ТПЭ(Ш) и отделения 'их от РЗЭ методом эмульсионной мембранной экстракции из растворов диэтилеитриаиивпеатауксусвой кислоты (ДТПЛ). Разработаны ячейка и способ селективного . выделения америция, заключающийся в электрохимической окислении Аш(Ш) до Аи(У1) и экстракции последнего через надкостную мембрану с Д2ЭГФК.
На зашиту выносятся:
-способ стабилизации жидкостных мембран, отличающихся высокими
динамическими характеристиками:; '
экспериментальные данные по химической и радиационной устой- чмвости эмульсионных я нмпрегнврованных мембран;
данные по кинетике и механизмам извлечения трансурановых элементов (Ш, IV, V, VI) через мембраны с Д2ЭГФК и ТОА;
способ выделения трансплутоняевых элементов (И) с одновременной очисткой от редкоземельных элементов из растворов комплексонов;
- способ разделения нептуния и плутония при значительном различии
их концентрация;
- способ и ячейка для редокс-мембракного выделения америция с
целью определения его содержания в растворах трансплутониевых
элеиентов.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Третьей всесоюзной конференции по химии трансплутониевых элементов (Димитровград, 1988 г.), на международном симпозиуме "Мембраны и мембранные процессы разделения" (Торун,1989 г.'), на международной конференции "Актиниды-89" (Ташкент^ 1989 г.), на международной конференции по экстракции "ISEC-90" (Киото, 1990 г.), на IX всесоюзной конференции по экстракции (Адлер, 1991).
Публикации,. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи, 6 тезисов докладов на конференциях и получено авторское свидетельство.
Обьем и структура работы: Диссертация изложена на 168 страницах иаппнописяого текста, содержит 24 таблицы и 32 рисунка. Она включает ' в себя введение, литературный обзор, четыре главы, посвященных получении и обсуждению экспериментальных данных, выводы п список литературы из 181 наименования.
