Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы
Представлен способ концентрирования переходных металлов. В качестве метода апробируется сверхкритическая экстракция с помощью СО₂ и сорбционное концентрирование и разделение 3d-металлов. Отмечены особенности рентгенофлуоресцентного окончания для данной методики Представлено спосіб концентрування п...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90790 |
| 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: | Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы / В.А. Цымбал, В.А. Бочаров, О.В Полевич , Н.Д. Масалитин, А.Ф. Стоянов, Д.Ю. Шахов // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 212-214. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-90790 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Цымбал, В.А. Бочаров, В.А. Полевич, О.В Масалитин, Н.Д. Стоянов, А.Ф. Шахов, Д.Ю. 2016-01-04T15:26:28Z 2016-01-04T15:26:28Z 2009 Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы / В.А. Цымбал, В.А. Бочаров, О.В Полевич , Н.Д. Масалитин, А.Ф. Стоянов, Д.Ю. Шахов // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 212-214. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90790 543.62:544.58 Представлен способ концентрирования переходных металлов. В качестве метода апробируется сверхкритическая экстракция с помощью СО₂ и сорбционное концентрирование и разделение 3d-металлов. Отмечены особенности рентгенофлуоресцентного окончания для данной методики Представлено спосіб концентрування перехідних металів. У якості методу апробовується надкритична екстракція за допомогою СО₂ і сорбційне концентрування й розділення 3d-металів. Відзначені особливості рентгенофлуоресцентного закінчення для даної методики. The method for concentration of transitive metals is submitted. Supercritical extraction by means of СО₂ and sorbtional concentration and division of 3d-metals is approved as a method. The features of the roentgen fluorescent termination for the given technique are marked. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика и технология конструкционных материалов Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы Сорбційне концентрування і надкритична екстракція 3d-металів для рентгенофлуоресцентного визначення. стан проблеми Sorbtional concentration and supercritical extraction of 3d-metals for roentgen fluorescent definition. state of problem Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы |
| spellingShingle |
Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы Цымбал, В.А. Бочаров, В.А. Полевич, О.В Масалитин, Н.Д. Стоянов, А.Ф. Шахов, Д.Ю. Физика и технология конструкционных материалов |
| title_short |
Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы |
| title_full |
Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы |
| title_fullStr |
Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы |
| title_full_unstemmed |
Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы |
| title_sort |
сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы |
| author |
Цымбал, В.А. Бочаров, В.А. Полевич, О.В Масалитин, Н.Д. Стоянов, А.Ф. Шахов, Д.Ю. |
| author_facet |
Цымбал, В.А. Бочаров, В.А. Полевич, О.В Масалитин, Н.Д. Стоянов, А.Ф. Шахов, Д.Ю. |
| topic |
Физика и технология конструкционных материалов |
| topic_facet |
Физика и технология конструкционных материалов |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Сорбційне концентрування і надкритична екстракція 3d-металів для рентгенофлуоресцентного визначення. стан проблеми Sorbtional concentration and supercritical extraction of 3d-metals for roentgen fluorescent definition. state of problem |
| description |
Представлен способ концентрирования переходных металлов. В качестве метода апробируется сверхкритическая экстракция с помощью СО₂ и сорбционное концентрирование и разделение 3d-металлов. Отмечены
особенности рентгенофлуоресцентного окончания для данной методики
Представлено спосіб концентрування перехідних металів. У якості методу апробовується надкритична
екстракція за допомогою СО₂ і сорбційне концентрування й розділення 3d-металів. Відзначені особливості
рентгенофлуоресцентного закінчення для даної методики.
The method for concentration of transitive metals is submitted. Supercritical extraction by means of СО₂ and
sorbtional concentration and division of 3d-metals is approved as a method. The features of the roentgen fluorescent
termination for the given technique are marked.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90790 |
| citation_txt |
Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3d-металлов для рентгенофлуоресцентного определения. состояние проблемы / В.А. Цымбал, В.А. Бочаров, О.В Полевич , Н.Д. Масалитин, А.Ф. Стоянов, Д.Ю. Шахов // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 212-214. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT cymbalva sorbcionnoekoncentrirovanieisverhkritičeskaâékstrakciâ3dmetallovdlârentgenofluorescentnogoopredeleniâsostoânieproblemy AT bočarovva sorbcionnoekoncentrirovanieisverhkritičeskaâékstrakciâ3dmetallovdlârentgenofluorescentnogoopredeleniâsostoânieproblemy AT polevičov sorbcionnoekoncentrirovanieisverhkritičeskaâékstrakciâ3dmetallovdlârentgenofluorescentnogoopredeleniâsostoânieproblemy AT masalitinnd sorbcionnoekoncentrirovanieisverhkritičeskaâékstrakciâ3dmetallovdlârentgenofluorescentnogoopredeleniâsostoânieproblemy AT stoânovaf sorbcionnoekoncentrirovanieisverhkritičeskaâékstrakciâ3dmetallovdlârentgenofluorescentnogoopredeleniâsostoânieproblemy AT šahovdû sorbcionnoekoncentrirovanieisverhkritičeskaâékstrakciâ3dmetallovdlârentgenofluorescentnogoopredeleniâsostoânieproblemy AT cymbalva sorbcíinekoncentruvannâínadkritičnaekstrakcíâ3dmetalívdlârentgenofluorescentnogoviznačennâstanproblemi AT bočarovva sorbcíinekoncentruvannâínadkritičnaekstrakcíâ3dmetalívdlârentgenofluorescentnogoviznačennâstanproblemi AT polevičov sorbcíinekoncentruvannâínadkritičnaekstrakcíâ3dmetalívdlârentgenofluorescentnogoviznačennâstanproblemi AT masalitinnd sorbcíinekoncentruvannâínadkritičnaekstrakcíâ3dmetalívdlârentgenofluorescentnogoviznačennâstanproblemi AT stoânovaf sorbcíinekoncentruvannâínadkritičnaekstrakcíâ3dmetalívdlârentgenofluorescentnogoviznačennâstanproblemi AT šahovdû sorbcíinekoncentruvannâínadkritičnaekstrakcíâ3dmetalívdlârentgenofluorescentnogoviznačennâstanproblemi AT cymbalva sorbtionalconcentrationandsupercriticalextractionof3dmetalsforroentgenfluorescentdefinitionstateofproblem AT bočarovva sorbtionalconcentrationandsupercriticalextractionof3dmetalsforroentgenfluorescentdefinitionstateofproblem AT polevičov sorbtionalconcentrationandsupercriticalextractionof3dmetalsforroentgenfluorescentdefinitionstateofproblem AT masalitinnd sorbtionalconcentrationandsupercriticalextractionof3dmetalsforroentgenfluorescentdefinitionstateofproblem AT stoânovaf sorbtionalconcentrationandsupercriticalextractionof3dmetalsforroentgenfluorescentdefinitionstateofproblem AT šahovdû sorbtionalconcentrationandsupercriticalextractionof3dmetalsforroentgenfluorescentdefinitionstateofproblem |
| first_indexed |
2025-11-25T22:51:58Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:51:58Z |
| _version_ |
1850575275386994688 |
| fulltext |
УДК 543.62:544.58
СОРБЦИОННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ И СВЕРХКРИТИЧЕСКАЯ
ЭКСТРАКЦИЯ 3d-МЕТАЛЛОВ
ДЛЯ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ.
СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Часть 1
В.А. Цымбал, В.А. Бочаров, О.В Полевич1, Н.Д. Масалитин,
А.Ф. Стоянов, Д.Ю. Шахов
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
Харьков, Украина
E-mail: bocharov@kipt.kharkov.ua;
1Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Харьков, Украина
E-mail: Oleg.V.Polevich@univer.kharkov.ua
Представлен способ концентрирования переходных металлов. В качестве метода апробируется сверхкри-
тическая экстракция с помощью СО2 и сорбционное концентрирование и разделение 3d-металлов. Отмечены
особенности рентгенофлуоресцентного окончания для данной методики
Развитие атомной и исследования в области
термоядерной энергетики предполагают использо-
вание различных металлов, как правило, высокой
степени очистки. Особое место занимают изотопы и,
в частности их прикладное значение, особенно в
медицине [1]. Проведенные исследования показали
принципиальную возможность использования экс-
тракции в диоксиде углерода для переработки, на-
пример отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Ос-
новным достоинством данного сухого низкотемпе-
ратурного процесса растворения ОЯТ может быть
значительное снижение объема жидких радиоактив-
ных отходов.
Интерес к сверхкритической флюидной экстрак-
ции (СКЭ) металлов обусловлен несколькими при-
чинами.
Во-первых, комплексоны растворяются не в во-
де, а в жидком или сверхкритическом СО2, который
после насыщения радионуклидами может быть лег-
ко переведен в газообразное состояние, что позволя-
ет резко (в 20…200 раз) снизить объем жидких ра-
диоактивных отходов.
Во-вторых, испаренный диоксид углерода не бу-
дет содержать радионуклидов и может быть легко
рециклирован.
В-третьих, растворившиеся в сверхкритическом
или жидком СО2 комплексоны и радионуклиды по-
сле испарения диоксида углерода могут быть полу-
чены в компактной форме.
Для растворения оксидов урана в сверх-
критическом или жидком СО2 можно использовать
смесь бета-дикетонов и трибутилфосфата (ТБФ).
Выполненные исследования показали высокую рас-
творимость (превышающую 50 г/л по металлу) сме-
шанных комплексов урана, плутония и нептуния с
гексафторацетилацетоном и ТБФ. Аналогичные ре-
зультаты были получены при использовании CO2,
содержащего другие лиганды.
Использование предварительного концен-
трирования перед СКЭ позволит в несколько раз
поднять эффективность извлечения металлов из сы-
рья.
В данной работе апробируется метод сорбцион-
ного концентрирования и разделение 3d-металлов,
при этом надо отметить, что его использование оп-
ределяется только порядковыми номерами («химиз-
мом») элементов и не зависит от изотопного соста-
ва, что определяет его «универсальность» для реше-
ния этих задач.
При определении малых содержаний 3d-
металлов в разнородных образцах существующими
аналитическими методами используются различные
способы предварительного концентрирования и раз-
деления элементов.
Для концентрирования и разделения микро-
компонентов применяются различные методы: экс-
тракция, осаждение и соосаждение, сорбция, субли-
мация и дистилляция, флотация, кристаллизация,
электрохимические методы и др. Каждый из мето-
дов имеет определенные достоинства и недостатки.
Сравнительные характеристики методов концентри-
рования, их сочетание с методами конечного опре-
деления, применение в анализе различных объектов
описаны в [2]. Количественные критерии выбора
метода концентрирования отсутствуют. Качествен-
но выбор методики концентрирования определяется
следующими факторами:
− числом и средним содержанием определяемых
элементов;
− природой анализируемого объекта;
− основными характеристиками метода конечно-
го определения (предел обнаружения метода, его
метрологические характеристики, влияние состава
матрицы на точность и правильность результатов
измерений и т.п.);
− требуемыми метрологическими параметрами
методики концентрирования и определения;
− экономическими критериями и требованиями
техники безопасности.
212 Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (18), с. 212-214.
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2009. №6.
mailto:bocharov@kipt.kharkov.ua
mailto:Oleg.V.Polevich@univer.kharkov.ua
В ряде случаев определяющее значение могут
иметь и другие критерии, такие как возможность
концентрирования в специальных условиях, напри-
мер, при радиационном воздействии, продолжи-
тельность стадии концентрирования, возможность
автоматизации методики, доступность оборудова-
ния и т.д.
Немаловажным фактором является выбор анали-
тического окончания. При использовании в качестве
метода конечного определения рентгенофлуорес-
центного анализа (РФА) как одного из спектраль-
ных методов основными критериями выбора мето-
дики концентрирования являются:
− природа определяемых компонентов;
− высокая степень концентрирования, опреде-
ляемая соотношением между пределом обнаруже-
ния метода и средним содержанием определяемых
элементов;
− метрологические характеристики методики
концентрирования;
− агрегатное состояние концентрата.
Выбор критериев обусловлен следующими ос-
новными характеристиками РФА [3]:
− сравнительно низкий предел обнаружения;
− зависимость чувствительности и точности от
порядкового номера элемента;
− предпочтительность определения в твердой и
по возможности однородной пробе.
Определение элементов методом РФА имеет до-
полнительные преимущества:
− простота аппаратурного оформления способа
концентрирования;
− возможность проведения концентрирования в
нестационарных условиях и в автоматическом ре-
жиме;
− высокие метрологические характеристики
методики концентрирования в широком интервале
концентраций.
С учетом вышеуказанных требований к мето-
дике концентрирования с конечным определением
методом РФА и на основании характеристик раз-
личных методов концентрирования можно сде-
лать вывод, что для решения поставленной задачи
наиболее перспективными из известных методов
являются методы соосаждения и сорбционного
концентрирования. Данный выбор обусловлен
высокими степенями концентрирования этих ме-
тодов (до 104…105), простым аппаратурным
оформлением при достаточно высоких метроло-
гических характеристиках, принципиальной воз-
можностью их автоматизации и возможностью
исследования при проведении анализа в неста-
ционарных условиях. Из сравнительной характе-
ристики методов соосаждения и сорбционного
концентрирования следует, что более перспектив-
на группа сорбционных методов. Данный вывод
основан на следующих соображениях:
− при проведении анализа сорбционные мето-
ды по эффективности концентрирования не усту-
пают методам соосаждения;
− сорбционные методы проще в исполнении,
требуют меньших затрат энергии, могут быть реа-
лизованы в нестандартных условиях, легче подда-
ются автоматизации;
− интенсивное развитие теории и совершенст-
вование экспериментальной техники сорбционных
методов, работа по созданию новых сорбционных
материалов позволяет ожидать резкого повышения
эффективности методов концентрирования.
Анализ способов сорбционного концентрирова-
ния позволяет сформулировать следующие основ-
ные принципы рационального выбора и разработки
методики этого типа:
− выбор группы наиболее перспективных сор-
бентов с учетом характера задачи, природы опреде-
ляемых микрокомпонентов и анализируемого объ-
екта;
− определение и сравнение основных сорбци-
онных и кинетических характеристик сорбентов по
группе определяемых компонентов;
− исследование влияния различных параметров
на эффективность процесса концентрирования;
− определение оптимальных условий сорбции и
десорбции;
− оценка точности и правильности метода.
Выбор сорбента производится с учетом следую-
щих основных факторов:
− необходимой степени концентрирования;
− природы анализируемых микрокомпонентов и
тех их форм, в виде которых они находятся в иссле-
дуемом объекте;
− метода конечного определения содержания
микрокомпонентов;
− состава матрицы анализируемого объекта.
В общем случае сорбционный материал должен
удовлетворять следующим требованиям:
− высокая избирательность к определяемым
компонентам;
− достаточная емкость по сорбируемым соеди-
нениям;
− высокая скорость сорбции и десорбции (если
она имеет место).
Высокую избирательность по отношению к ио-
нам переходных металлов проявляют сорбенты, об-
разующие прочное комплексное соединение с иона-
ми переходных металлов в фазе сорбента. Таким
свойством обладают синтетические сорбционные
материалы: слабоосновные аниониты, некоторые
слабокислотные катиониты и полиамфолиты. Изби-
рательность сорбентов этого типа пропорциональна
устойчивости образующихся в фазе сорбентов ком-
плексных соединений, и в этом плане особого вни-
мания заслуживают хелатообразующие сорбенты.
Сильноосновные аниониты АВ-17, АП-2 находят
широкое применение в основном для разделения
многих металлов, предварительно переведенных в
форму анионных комплексов.
Поставленным в настоящей работе задачам в
большой степени удовлетворяют слабоосновные
аниониты АН-22, АН-25, АН-31 и другие, которые
проявляют высокую избирательность к ионам Cu2+,
Zn2+, Ni2+ и другим переходным металлам за счет
комплексообразования с аминогруппами, содержа-
щимися в матрице ионита. Закономерности ком-
213
Вышеуказанное позволяет наметить план экспе-
риментальных работ по сорбционному извлечению
некоторых 3d-металлов из реальных матриц.
плексообразования переходных металлов с низкоос-
новными анионитами изучены, систематизированы
и обобщены в работе [4].
Ионы непереходных металлов этой группой ио-
нитов не поглощаются. Это дает возможность раз-
работать методики селективного концентрирования
некоторых компонентов слабоосновными аниони-
тами. Следует подчеркнуть, что увеличение ионной
силы раствора не только не подавляет сорбцию
микроэлементов, а наоборот, увеличивает ее. Это
подтверждено экспериментально [5] и позволяет
утверждать, что сорбция микроколичеств переход-
ных металлов наиболее перспективна именно на
низкоосновных анионитах.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.А. Цымбал, В.А. Бочаров, А.В. Воронко,
Н.Д. Масалитин, Д.Ю. Шахов. Выделение медицин-
ских изотопов меди-67 и астата-211 // Сесія
Наукової ради НАН України з проблеми
«аналітична хімія», 14-17 травня 2007, Харків, с. 74.
2. Ю.А. Золотов, Н.М. Кузьмин. Концентриро-
вание микроэлементов. М.: «Химия», 1982, 284 с.
3. О.В. Полевич, А.В. Шперер, Т.И. Углова. Ин-
формационные технологии рентгенофлуоресцентно-
го анализа состава жидкостей // Вестн. Нац. техн.
ун-та «ХПИ». 2004, № 45, с. 158-165.
Синтезированы волокнистые слабоосновные
сорбенты, такие как ВИОН, АН-3, АН-31(В), кото-
рые имеют высокоразвитую поверхность и характе-
ризуются повышенной (по сравнению с гелиевыми
ионитами) скоростью сорбции и десорбции. Это
облегчает регенерацию сорбента, сокращает время
концентрирования, а также позволяет легко гото-
вить гомогенные тонкие (∼0,5 мм) образцы-
излучатели для дальнейшего рентгенофлуоресцент-
ного определения сорбировавшихся микроэлемен-
тов.
4. В.Д. Валова. Комплексообразование переход-
ных металлов с низкоосновными анионитами: Докт.
дис. М.: ИФХ АН СССР, 1978, 147 с.
5. О.В. Полевич, Н.С. Демченко, О.Л. Машке-
вич. Рентгенофлуоресцентное определение меди
после сорбционного концентрирования на волокни-
стом анионите АН-31 // УХЖ, 1997, т.53, № I, с. 64-
68.
Статья поступила в редакцию 27.01.2009 г.
СОРБЦІЙНЕ КОНЦЕНТРУВАННЯ І НАДКРИТИЧНА ЕКСТРАКЦІЯ 3d-МЕТАЛІВ
ДЛЯ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ВИЗНАЧЕННЯ.
СТАН ПРОБЛЕМИ
Частина 1
В.О. Цимбал, В.О. Бочаров, О.В. Полєвич, Н.Д. Масалітін, О.Ф. Стоянов, Д.Ю. Шахов
Представлено спосіб концентрування перехідних металів. У якості методу апробовується надкритична
екстракція за допомогою СО2 і сорбційне концентрування й розділення 3 d-металів. Відзначені особливості
рентгенофлуоресцентного закінчення для даної методики.
SORBTIONAL CONCENTRATION AND SUPERCRITICAL EXTRACTION OF 3d- METALS
FOR ROENTGEN FLUORESCENT DEFINITION.
STATE OF PROBLEM
Part 1
V.A. Tsymbal, V.A. Bocharov, O.V. Polevich, N.D. Masalitin, A.F. Stoyanov, D.Yu. Shaкhov
The method for concentration of transitive metals is submitted. Supercritical extraction by means of СО2 and
sorbtional concentration and division of 3d-metals is approved as a method. The features of the roentgen fluorescent
termination for the given technique are marked.
214
|