Ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида
Розроблено метод ультрафiльтрацiйного очищення рiдких радiоактивних вiдходiв вiд трансуранових елементiв i урану з використанням селективного мiцелярного комплексоутворювача тетрапропоксикалiкс[4]арен-тетрафосфiноксиду. Коефiцiєнти затримання радiонуклiдiв на полiсульфоновiй мембранi ПС-100 з середн...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8665 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида / Л.И. Руденко, О.В. Джужа, В.Е. Хан, С.И. Мирошниченко, В.И. Кальченко // Доп. НАН України. — 2009. — № 6. — С. 164-167. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-8665 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Руденко, Л.И. Джужа, О.В. Хан, В.Е. Мирошниченко, С.И. Кальченко, В.И. 2010-06-14T10:43:43Z 2010-06-14T10:43:43Z 2009 Ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида / Л.И. Руденко, О.В. Джужа, В.Е. Хан, С.И. Мирошниченко, В.И. Кальченко // Доп. НАН України. — 2009. — № 6. — С. 164-167. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8665 541.49:546.791.6+546.73 Розроблено метод ультрафiльтрацiйного очищення рiдких радiоактивних вiдходiв вiд трансуранових елементiв i урану з використанням селективного мiцелярного комплексоутворювача тетрапропоксикалiкс[4]арен-тетрафосфiноксиду. Коефiцiєнти затримання радiонуклiдiв на полiсульфоновiй мембранi ПС-100 з середнiм дiаметром пор 0,08 мкм дорiвнюють 96–99,7% для трансуранових елементiв та 94–97% для урану. An ultrafiltration method of purification of liquid radioactive waste from transuranium elements and uranium, based on the use of selective micellar complex-forming tetrapropoxycalix [4]arenetetraphosphinoxide, is developed. The coefficients of detention of radionuclides on polysulphone membranes PS-100 with a middle diameter of pores of 0.08 mkm are 96–99.7% for transuranium elements and 94–97% for uranium. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Хімія Ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида Ultrafiltration purification of liquid radioactive waste from transuranium elements and uranium with the use of micelle calyx[4]arene-phosphineoxide Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида |
| spellingShingle |
Ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида Руденко, Л.И. Джужа, О.В. Хан, В.Е. Мирошниченко, С.И. Кальченко, В.И. Хімія |
| title_short |
Ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида |
| title_full |
Ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида |
| title_fullStr |
Ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида |
| title_full_unstemmed |
Ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида |
| title_sort |
ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида |
| author |
Руденко, Л.И. Джужа, О.В. Хан, В.Е. Мирошниченко, С.И. Кальченко, В.И. |
| author_facet |
Руденко, Л.И. Джужа, О.В. Хан, В.Е. Мирошниченко, С.И. Кальченко, В.И. |
| topic |
Хімія |
| topic_facet |
Хімія |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Ultrafiltration purification of liquid radioactive waste from transuranium elements and uranium with the use of micelle calyx[4]arene-phosphineoxide |
| description |
Розроблено метод ультрафiльтрацiйного очищення рiдких радiоактивних вiдходiв вiд трансуранових елементiв i урану з використанням селективного мiцелярного комплексоутворювача тетрапропоксикалiкс[4]арен-тетрафосфiноксиду. Коефiцiєнти затримання радiонуклiдiв на полiсульфоновiй мембранi ПС-100 з середнiм дiаметром пор 0,08 мкм дорiвнюють 96–99,7% для трансуранових елементiв та 94–97% для урану.
An ultrafiltration method of purification of liquid radioactive waste from transuranium elements and uranium, based on the use of selective micellar complex-forming tetrapropoxycalix [4]arenetetraphosphinoxide, is developed. The coefficients of detention of radionuclides on polysulphone membranes PS-100 with a middle diameter of pores of 0.08 mkm are 96–99.7% for transuranium elements and 94–97% for uranium.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8665 |
| citation_txt |
Ультрафильтрационная очистка жидких радиоактивных отходов от трансурановых элементов и урана с использованием мицеллярного каликс[4]арен-тетрафосфиноксида / Л.И. Руденко, О.В. Джужа, В.Е. Хан, С.И. Мирошниченко, В.И. Кальченко // Доп. НАН України. — 2009. — № 6. — С. 164-167. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT rudenkoli ulʹtrafilʹtracionnaâočistkažidkihradioaktivnyhothodovottransuranovyhélementoviuranasispolʹzovaniemmicellârnogokaliks4arentetrafosfinoksida AT džužaov ulʹtrafilʹtracionnaâočistkažidkihradioaktivnyhothodovottransuranovyhélementoviuranasispolʹzovaniemmicellârnogokaliks4arentetrafosfinoksida AT hanve ulʹtrafilʹtracionnaâočistkažidkihradioaktivnyhothodovottransuranovyhélementoviuranasispolʹzovaniemmicellârnogokaliks4arentetrafosfinoksida AT mirošničenkosi ulʹtrafilʹtracionnaâočistkažidkihradioaktivnyhothodovottransuranovyhélementoviuranasispolʹzovaniemmicellârnogokaliks4arentetrafosfinoksida AT kalʹčenkovi ulʹtrafilʹtracionnaâočistkažidkihradioaktivnyhothodovottransuranovyhélementoviuranasispolʹzovaniemmicellârnogokaliks4arentetrafosfinoksida AT rudenkoli ultrafiltrationpurificationofliquidradioactivewastefromtransuraniumelementsanduraniumwiththeuseofmicellecalyx4arenephosphineoxide AT džužaov ultrafiltrationpurificationofliquidradioactivewastefromtransuraniumelementsanduraniumwiththeuseofmicellecalyx4arenephosphineoxide AT hanve ultrafiltrationpurificationofliquidradioactivewastefromtransuraniumelementsanduraniumwiththeuseofmicellecalyx4arenephosphineoxide AT mirošničenkosi ultrafiltrationpurificationofliquidradioactivewastefromtransuraniumelementsanduraniumwiththeuseofmicellecalyx4arenephosphineoxide AT kalʹčenkovi ultrafiltrationpurificationofliquidradioactivewastefromtransuraniumelementsanduraniumwiththeuseofmicellecalyx4arenephosphineoxide |
| first_indexed |
2025-11-25T11:50:40Z |
| last_indexed |
2025-11-25T11:50:40Z |
| _version_ |
1850514105849348096 |
| fulltext |
УДК 541.49:546.791.6+546.73
© 2009
Л.И. Руденко, О. В. Джужа, В.Е. Хан, С. И. Мирошниченко,
член-корреспондент НАН Украины В.И. Кальченко
Ультрафильтрационная очистка жидких
радиоактивных отходов от трансурановых элементов
и урана с использованием мицеллярного
каликс[4]арен-тетрафосфиноксида
Розроблено метод ультрафiльтрацiйного очищення рiдких радiоактивних вiдходiв вiд
трансуранових елементiв i урану з використанням селективного мiцелярного комплек-
соутворювача тетрапропоксикалiкс[4]арен-тетрафосфiноксиду. Коефiцiєнти затриман-
ня радiонуклiдiв на полiсульфоновiй мембранi ПС-100 з середнiм дiаметром пор 0,08 мкм
дорiвнюють 96–99,7% для трансуранових елементiв та 94–97% для урану.
Развитие ядерной энергетики привело к накоплению большого количества радиоактивных
отходов высокой и средней активности, требующие разработки эффективных методов их
переработки и безопасного хранения [1]. Актинидные элементы с длительными времена-
ми жизни, в частности америций и плутоний, являются наиболее опасными компонентами
отходов атомных станций [2–3].
Селективное выделение актинидов из радиоактивных отходов, которые содержат боль-
шое количество элементов с подобными химическими свойствами, прежде всего лантанидов,
является сложной научной и технологической проблемой. Использование высокоселектив-
ных комплексообразователей для актинидов — наиболее перспективный подход к реше-
нию этой проблемы [4]. К таким комплексообразователям принадлежат каликсарены [5] —
легко доступные макроциклические продукты циклоконденсации паразамещенных фено-
лов и формальдегида, функционализированные фосфиноксидными катионоакцепторными
группами. В модифицированных таким способом каликсаренах фосфиноксидные группы
образуют предорганизованные полости с размерами и топологией, комплементарными акти-
нидам, и обеспечивают их селективное (кооперативное) связывание на фоне других эле-
ментов (рис. 1) [6–9].
Рис. 1. Энергетически минимизированная структура комплекса каликс[4]арен-фосфиноксида с катионом
металла: а — проекция сбоку; б — проекция сверху
164 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №6
Целью настоящего исследования является разработка метода ультрафильтрационной
очистки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) объекта “Укрытие” Чернобыльской АЭС
от трансурановых елементов и урана с использованием тетрапропоксикаликс[4]арен-тетра-
фосфиноксида:
Ранее этот каликсарен был использован для жидкостной экстракции америция из азот-
нокислых сред [9].
Нами установлено, что благодаря наличию гидрофобных алкильных групп на нижнем
ободе и гидрофильных фосфиноксидных групп на верхнем ободе макроцикла, каликсарен
является амфифильным и образует мицеллы в водных растворах. Такие мицеллы способны
селективно образовывать наноразмерные комплексы с актинидами, которые можно отде-
лить ультрафильтрацией.
Объектами исследования были образцы ЖРО объекта “Укрытие”. В пробы ЖРО из по-
мещений 012/16 (точка отбора 6), 012/5 (точка отбора 31) и 012/7 (точка отбора 32)1, отли-
чающихся химическим и радионуклидным составом, добавляли 0,5% раствор каликсарена
в количествах, обеспечивающих массовое соотношение каликсарен : уран от 5 : 1 до 12,5 : 1.
Концентрация урана в ЖРО составляла 29–65 мг/дм3. Полученные смеси перемешивали
и их pH доводили до 6. Смеси выдерживали на протяжении от 1–3 ч до 1 сут. После это-
го проводилось разделение указанных проб на разработанной нами ультрафильтрационной
установке, описанной в статье [11]. Использовались умеренно гидрофобные мембраны на
основе ароматического полисульфона ПС-100 со средним диаметром пор 0,08 мкм произ-
водства фирмы Мифил (г. Минск) [12], показавшие наилучшие результаты.
Концентрацию урана в растворах определяли: а) по стандартной методике фотометри-
ческого определения урана в виде комплекса уранила с арсеназо III с использованием фо-
тометра КФК-2 при длине волны 670 нм [13]; б) методом измерения интенсивности лю-
минесценции ионов уранила при их возбуждении ультрафиолетовым излучением азотного
импульсного лазера [14]. Для усиления люминесценции в раствор вводили полисиликат
натрия, в присутствии которого при pH 6–10 наблюдалось интенсивное излучение урана
с максимумом 530 нм. Активность изотопов Pu, 241Am и 244Cm находили на α-спектроме-
трическом комплексе фирмы Canberra после хроматографического их выделения. Фильтрат
после очистки на мембране и исходный раствор направляли на измерение концентрации
урана и активности трансурановых элементов. С использованием этих данных определяли
коэффициент задержания (либо степень очистки) радионуклидов (R). R — отношение раз-
ности исходной и конечной концентрации урана в фильтрате к исходной его концентрации,
выраженной в процентах.
1Схема помещений с указанием точек пробоотбора приведена в работе [10].
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №6 165
Таблица 1. Эффективность очистки ЖРО каликс[4]арен-тетрафосфиноксидом
Объект
исследования
Массовое
соотношение
каликсарен : уран
Концентрация
урана, мг/дм3
(R, %)
Активность, Бк/дм3 (R, %)
238,239,240Pu 241Am 244Cm
ЖРО пом. 012/16: — 29 4,0 · 10
3
2,7 · 10
4
1,2 · 10
3
очищенная проба ЖРО 5,0 : 1 15 (48,3) — — —
очищенная проба ЖРО 10,0 : 1 0,8 1,3 · 10
2
3,2 · 10
2
1,3 · 10
1
(97,2) (96,7) (98,8) (98,9)
ЖРО пом. 012/5: — 32 2,1 · 10
3
2,3 · 10
4
1,2 · 10
3
очищенная проба ЖРО 12,5 : 1 2,5 9,4 · 10
1
2,0 · 10
2
1,0 · 10
1
(92,2) (95,5) (99,1) (99,2)
ЖРО пом. 012/7: — 65 8,8 · 10
3
1,3 · 10
5
6,6 · 10
3
очищенная проба ЖРО 12,5 : 1 3,4 2,0 · 10
2
4,5 · 10
2
2,8 · 10
1
(94,8) (97,7) (99,7) (99,6)
Коэффициент задержания нуклидов комплексными соединениями радионуклида с ка-
ликсареном и последующей ультрафильтрации определяется массовым соотношением ка-
ликсарен : уран (β). Коэффициент R достигает максимального значения при β 10–12,5 : 1
(табл. 1) и составляет 94–97% по урану и 96–99,7% по трансурановым элементам.
При массовом соотношении каликсарен : уран > 10 : 1 наблюдается достаточно полная
очистка от 238,239,240Pu на 95,5–97,7% от (2,1–8,8) · 103 до 9,4 · 101–2,0 · 102 Бк/дм3, 241Am на
98,8–99,7% от 2,3 ·104–1,3 ·105 до (2,0–4,5) ·102 Бк/дм3, 244Cm на 98,9–99,6% от (1,2–6,6) ·103
до (1,0–2,8) · 101 Бк/дм3 и урана от 29–65 до 0,8–3,4 мг/дм3.
Таким образом, разработанный ультрафильтационной метод, основанный на использо-
вании селективного мицеллярного комплексообразователя тетрапропоксикаликс[4]арен-тет-
рафосфиноксида, может быть использован для очистки ЖРО объекта “Укрытие” от транс-
урановых элементов и урана [15].
1. Davies C. (Ed.). Radioactive Waste Management Strategies and Issue. – Luxembourg: Eur. Com., 2000. –
Hugon M. (Ed.), Overview of the EU Research Projects on Partitioning and Transmutation of Long-lived
Radionuclides. – Brussels: Euroatom, 2000.
2. Choppin G.R., Khankhasayev M. Kh. (Eds.). Chemical Separation Technologies and Related Methods of
Nuclear Waste Managements. – Dordrecht: Kluwer, 1999. – 135 p.
3. Ключников А.А., Краснов В.А., Рудько В.М., Щербин В.Н. Объект “Укрытие”: 1986 — 2006. –
Чернобыль: Ин-т пробл. безопасности АЭС НАН Украины, 2006. – 168 с.
4. Babain V.V., Shadrin A.Yu. Chemical Separation Technologies and Related Methods of Nuclear Wastes
Management. – Dordrecht: Kluwer, 1999. – 135 p.
5. Lumetta G. J., Rogers R.D., Gopalan A. S. Calixarenes for separation. – Washington: Amer. Chem. Soc.,
2000. – 73 p.
6. Atamas L., Klimchuk O., Rudzevich V. et al. New organophosphorus calix[4]arene ionophores for trivalent
lanthanide and actinide cations // J. Supramol. Chem. – 2002. – 2. – P. 421–427.
7. Smirnov I., Babain V., Efremova T., Kalchenko V. Extraction of Americium and Europium by Phosphory-
lated Calix-Arenes // J. Nucl. Sci. and Technol. – 2002. – 3. – P. 321–324.
8. Klimchik O., Atamas L., Miroshnichenko S. et al. New wide rim phosphomethylated calix[4]arenes in
extraction of americium and europium // J. Incl. Phenom. – 2004. – 49. – P. 47–56.
9. Smirnov I., Karavan M., Babain V. et al. Effect of alkyl substituents on extraction properties and solubility
of calix[4]arene dialkylphosphine oxide // Radiochim. Acta. – 2007. – 95. – P. 97–102.
10. Корнеев А.А., Криницын А.П., Стрихарь О.Л., Щербин В.Н. Жидкие радиоактивные отходы внут-
ри объекта “Укрытие” // Радиохимия. – 2002. – 44, № 6. – С. 545–552.
11. Руденко Л.И., Хан В. Е. Мембранные методы очистки жидких радиоактивных отходов из объекта
“Укрытие” // Доп. НАН України. – 2004. – № 10. – С. 203–208.
166 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №6
12. Святченко В.В., Бильдюкевич А.В. Пористая структура промышленных и экспериментальных ульт-
рафильтрационных мембран // Журн. прикл. химии. – 1991. – 64, № 7. – С. 1571–1573.
13. Лукьянов В.Ф., Саввин С.Б., Никольская И.В. Фотометрическое определение микроколичеств урана
с реагентом арсеназо III // Журн. аналит. химии. – 1960. – 15, № 3. – С. 311–314.
14. Романовская Г.И., Погонин В.И., Чибисов А.К. Лазерно-люминесцентный метод определения мик-
роколичеств урана в природных водах // Определение нормируемых компонентов в природных и
сточных водах. – Москва: Наука, 1987. – 200 с.
15. Пат. 28405 Україна. МПК. – G 21.F9/00. – № u 200708004. Спосiб очищення рiдких радiоактивних
вiдходiв вiд трансуранових елементiв i урану / Л. I. Руденко, О.В. Джужа, В. Є.-I. Хан, С. I. Мiро-
шниченко, В. I. Кальченко. – Опубл. 25.05.06.
Поступило в редакцию 27.11.2008Институт биоорганической химии
и нефтехимии НАН Украины, Киев
Институт органической химии
НАН Украины, Киев
L. I. Rudenko, О. V. Dzhuzha, V. Е. Khan, S. I. Miroshnichenko,
Corresponding Member of the NAS of Ukraine V. I. Kalchenko
Ultrafiltration purification of liquid radioactive waste from
transuranium elements and uranium with the use of micelle
calyx[4]arene-phosphineoxide
An ultrafiltration method of purification of liquid radioactive waste from transuranium elements
and uranium, based on the use of selective micellar complex-forming tetrapropoxycalix [4]arene-
tetraphosphinoxide, is developed. The coefficients of detention of radionuclides on polysulphone
membranes PS-100 with a middle diameter of pores of 0.08 mkm are 96–99.7% for transuranium
elements and 94–97% for uranium.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №6 167
|