Исследование сорбционных свойств скорлупы урюка

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ___________________2007, том 50, №1____________

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 632.349.5

И.У.Мирсаидов, Н.Хакимов, Х.М.Назаров ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ СКОРЛУПЫ УРЮКА

Эффективность сорбционного извлечения компонента, в данном случае урана, определяется степенью его извлечения (%), очистки и концентрирования. Основное требование к процессу: максимальная ёмкость сорбента и селективность при хороших кинетических показателях сорбции и регенерации урана.

Минимально необходимые параметры, которые должны интересовать технолога: сорбционная ёмкость Е, число ступеней сорбции, единовременная загрузка сорбента, продолжительность контакта раствора, условия десорбции [1,2].

Все эти параметры прямо или косвенно связаны между собой и отражают основные физико-химические закономерности статики и кинетики сорбции, а также во многом зависят от аппаратурного оформления процесса.

Учитывая всё это, для выбора сорбента нами использован активированный уголь и скорлупа урюка. Результаты исследования обобщены в табл.1.

Скорлупа урюка является отходами консервного комбината на севере Таджикистана, которые составляют сотни тонн каждый год. В Таджикистане, как видно из табл.1, скорлупа урюка обладает лучшей сорбционной способностью по сравнению с активированным углём и является дешёвым, доступным материалом [3].

Для определения оптимального режима сорбции провели ряд опытов. На рис.1 приведена зависимость процесса сорбции урана от крупности частиц скорлупы урюка. Показано, что сорбция лучше протекает на скорлупе урюка диаметром 1 мм, чем на - 2 мм. Также установлено, что процент сорбции урана больше при подогреве раствора до температуры 40500С.

Далее изучали свойства скорлупы урюка и закономерности их применения в технологии урана для его извлечения из сернокислых растворов.

В кислых растворах наиболее вероятная форма нахождения урана [ИО2(8О4)3]4-. В таком виде уран в основном и сорбируется на анионитах, особенно при рН<2 [4].

При высокой кислотности особенно сказывается конкурентная сорбция И28О4-, заметно снижающая ёмкость сорбента по урану. Поэтому сорбция урана идёт лучше при относительно высоких рН среды (рис.1а).

Рис.1. Зависимость процента сорбции урана от среды рН (а) и размера частиц (б).

Для изучения процесса сорбции в динамическом режиме выбран раствор рН=3.9 с содержанием урана 0.023 г/л, и пропущенный через 20 г скорлупы урюка (размер частиц ё=1 мм) со скоростью потока воды 100 мл/час в течение 25 ч. (табл.1). При этом содержание урана в сорбенте достигло 1.721 кг/т, что в абсолютных граммах = 0.0344 г (табл.2).

Таблица 1

Сорбционные свойства активированного угля и скорлупы урюка

№ опы та Сорбент рН ^с V, мл и, г/л И, абс.г 8С>4-2, г/л 8С4-2, абс.г. Насыщение сорбента, абс. г Процент сорбции

И 8С4'2 И 8042

1 Актив. уголь 0 2 мм вход 8.0 20 300 0.023 0.0069 8.72 2.616 0.000195 0.387 2.82 14.79

выход 8.5 20 298 0.0225 0.006705 7.48 2.229

2 Скорлупа урюка - 0 2 мм вход 8.0 20 300 0.023 0.069 8.72 2.616 0.000366 1.325 5.3 50.64

выход 8.35 20 297 0.022 0.006534 4.35 1.291

3 Скорлупа урюка - 0 1 мм вход 8.0 20 300 0.023 0.0069 8.72 2.616 0.00063 1.8408 9.13 70.36

выход 7.7 20 285 0.022 0.00627 2.72 0.775

4 Скорлупа урюка - 0 1 мм вход 8.0 50 300 0.023 0.069 5.44 1.63 0.00168 0.4 24.34 24.53

выход 7.25 40 290 0.018 0.00522 4.24 1.23

5 Скорлупа урюка - 0 1 мм вход 3.6 20 300 0.023 0.069 8.69 2.607 0.0006 2.405 8.69 92.25

выход 4.4 20 294 0.0215 0.0063 0.69 0.202

6 Скорлупа урюка - 0 1 мм вход 3.65 50 300 0.023 0.0069 9.53 2.759 0.00104 2.461 15.07 86.0

выход 4.4 40 293 0.020 0.00586 1.36 0.398

7 Скорлупа урюка - 0 1 мм вход 1.8 20 300 0.024 0.0072 12.8 3.84 0.00005 2.53 0.694 65.88

выход 1.9 20 286 0.035 0.00715 4.57 1.31

8 Скорлупа урюка - 0 1 мм вход 1.8 50 300 0.024 0.0072 12.8 3.84 0.00027 1.5 3.75 39.06

выход 1.85 40 295 0.0230 0.00693 7.95 2.34

Таблица 2

Сорбция скорлупы урюка в динамическом режиме

Выдержка, час Выход рН и, г/л И, абс.г Б04'2, г/л Б04'2, абс.г Насыщение сорбента, абс.г, И Процент сорбции, И

1 4.7 0.0021 0.00021 1.74 0.174 0.00209 90.86

2 4.75 0.0011 0.00011 9.74 0.974 0.00219 95.21

3 4.75 0.0021 0.00021 8.25 0.825 0.00209 90.86

4 4.75 0.0031 0.00031 9.63 0.963 0.00199 86.52

5 4.15 0.0052 0.00052 9.29 0.929 0.00178 77.39

6 4.65 0.0052 0.00052 7.44 0.744 0.00178 77.39

7 3.96 0.0063 0.00063 9.09 0.909 0.00167 72.61

8 4.6 0.0084 0.00084 9.29 0.929 0.00146 63.47

9 4.5 0.0089 0.00089 10.95 1.095 0.00141 61.30

10 4.7 0.0126 1.00126 14.03 1.403 0.00104 45.21

11 4.4 0.0157 0.00157 12.24 1.224 0.00073 31.74

12 4.37 0.0178 0.00178 8.6 0.86 0.00052 22.6

На рис.2 показана зависимость процента извлечения и сорбции урана от времени: с увеличением длительности процесса сорбции до 20 ч. при оптимальной температуре извлечение урана возрастёт от 4.8 до 95.7%. Дальнейшее увеличение продолжительности процесса извлечения урана снижается.

Рис.2. Зависимость процента сорбции (а) и процент извлечения (б) урана от продолжительности процесса.

В дальнейших серийных опытах было изучено влияние скорости потока растворов на извлечение урана. Данные табл.3 показывают, что уменьшение скорости потока раствора повышает процент сорбции. Процесс сорбции можно также контролировать показаниями рН выходом. При рН 7-8 выхода можно снять сорбент из колонки, так как в этом случае завершается насыщение сорбента ураном.

Максимальное извлечение урана достигается при 10-12 сутках выдержки сорбента в растворе.

Таблица 3

Сорбция скорлупы урюка в динамическом режиме

Выдержка, час Выход рН И, г/л И, абс.г 804-2, г/л 804-2, абс.г Насыщение сорбента, абс.г, И Процент сорбции, И

1 5.0 0.0032 0.00032 1.43 0.143 0.00198 86.1

2 5.6 0.0011 0.00011 8.17 0.817 0.00219 95.22

3 5.72 0.00157 0.000157 4.67 0.467 0.00214 93.04

4 6.6 0.00157 0.000157 3.86 0.386 0.00214 93.04

5 6.95 0.00157 0.000157 4.67 0.467 0.00214 93.04

6 7.35 0.0021 0.00021 5.39 0.539 0.00209 90.86

7 7.35 0.00315 0.000315 3.63 0.363 0.00198 86.30

8 7.35 0.00315 0.000315 6.40 0.640 0.00198 86.30

9 7.1 0.0042 0.00042 5.09 0.509 0.00185 80.43

10 7.25 0.00947 0.000947 - - 0.00135 41.17

11 7.65 0.215 0.00215 - - 0.00015 6.52

12 7.4 0.23 0.0023 - - 0.0000 0.00

Суммарное насыщение сорбента 0.02002 72.53

Агентство по ядерной и радиационной Поступило 8.01.2007 г.

безопасности АН Республики Таджикистан

ЛИТЕРАТУРА

1. Шевченко В.Б., Судариков Б.Н. Технология урана. М.: Госатомиздат, 1961, 340 с.

2. Циборовский Я. Основы процесса химической технологии. Л.: Химия, 1967.

3. Хакимов Н., Назаров Х.М. Мирсаидов И.У - ДАН Республики Таджикистан, 2005, т.48, № 9-10, с.100-104.

4. Громов. Введение в химическую технологию урана. М.: Атомиздат, 1978, 312 с.

И.У.Мирсаидов, Н.Х,акимов, Х.М.Назаров ТАЭДИЦОТИ ХОСИЯТ^ОИ СОРБСИОНИИ ПУЧОЦИ ЗАРДОЛУ

Дар мадола натичахои тахкидоти хосиятхои сорбсионии пучоди зардолу ва ан-гишти фаъол оварда шудаанд. Кинетикаи раванди сорбсионии чудокунии уран аз обхои чох ва техникаи партовхои саноати уран тахкид карда шудааст. Нишон дода шудааст, ки хосияти сорбсионии пучоди зардолу бехтар аз ангишти фаъол аст. Параметрхои оп-тималии сорбсия мударрар карда шудааст.

I.U.Mirsaidov, N.Khakimov, Kh.M.Nazarov INVESTIGATION OF SORPTION CHARACTERISTICS OF DRIED APRICOTS SHELL

The results of sorption characteristics of dried apricots shell and activated carbon are presented in this article. The kinetics of sorption process of uranium extraction from mine and technical waters of uranium waste industry is investigated. It is discovered that sorption characteristics of dried apricots shell is better than activated carbon. The optimal sorption parameters are defined.