CC BY
33ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 25 (64). 2012. № 2. С. 215-218.
УДК 66.081:544.135
СОРБЦИЯ СТРОНЦИЯ-90 ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ НОВЫМ СОРБЕНТОМ НА ОСНОВЕ ЭНДОРЕЦЕПТОРА ДИБЕНЗО-18-КРАУН-6
Бежин Н.А., Довгий И.И.
Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности, Севастополь, Украина E-mail: nickbezhin@yandex.ru
Изучены сорбционные свойства нового сорбента, полученного импрегнированием эндорецептора дибензо-18-краун-6 на полимерную матрицу «Поролас-Т», при извлечении радиоактивного 90Sr, а именно определены коэффициенты распределения, закономерность их изменения в зависимости от концентрации азотной кислоты.
Ключевые слова: дибензо-18-краун-6, Поролас-Т, стронций-90, сорбция, радиоактивность. ВВЕДЕНИЕ
90Sr, период полураспада (Т1/2) которого составляет 28,7 лет [1], является одним из долгоживущих изотопов, обуславливающих высокую активность отработанного ядерного топлива и радиоактивных отходов. Его селективное извлечение позволяет значительно снизить активность отходов, что упрощает их дальнейшую переработку и хранение. Кроме того, 90Sr широко применяют в качестве источников ß-излучения. Перспективным также является разделение изотопов стронция, в частности 90Sr и 90Y. Изотоп Y находит широкое применение в биологии и радиотерапии, благодаря короткому периоду полураспада (64 часа) и стабильности дочернего изотопа 90Zr [2].
Огромный интерес для извлечения стронция представляют сорбенты импрегнированные краун-эфирами, позволяющие селективно извлекать его из растворов чрезвычайно сложного солевого состава.
Для селективного сорбционного концентрирования стронция получен ряд сорбентов на основе дициклогексил-18-краун-6 [3-6] и его производных [3-8], однако они обладают рядом недостатков. Прежде всего, это достаточно высокая растворимость дициклогексил-18-краун-6 в воде, ведущая к его вымыванию из сорбционной системы. К тому же не следует забывать о его токсичности и дороговизне.
В отличие от дициклогексил-18-краун-6 дибензо-18-краун-6 (ДБ18К6) практически не растворим в воде, что значительно уменьшает процент вымывания его из сорбционной системы, к тому же он не токсичен и значительно дешевле.
Ранее нами было описано получение нового сорбента на основе эндорецептора ДБ18К6 с использованием в качестве исходной матрицы - смолы «Поролас-Т» [9]. Были изучены его сорбционные свойства по извлечению природного стронция из азотнокислых растворов различной концентрации. Было определено, что с повышением концентрации кислоты увеличивается коэффициент распределения стронция [10].
В связи с этим поставлена задача испытания сорбента в процессе сорбции радиоактивного изотопа 908г для подтверждения результатов, полученных на природном стронции.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Методика получения сорбента, импрегнированного ДБ 18К6, подробно описана в [9]. Эксперименты по определению активности 908г проводили в радиохимической лаборатории 2 класса исследовательского реактора ИР-100 (СНУЯЭиП, г. Севастополь).
Для сорбционного извлечения радиоактивного 908г обрабатывали посуду для сорбции 0,1 % раствором азотнокислого стабильного стронция, используемого в качестве изотопного носителя. После чего 10 мл исследуемого раствора радиоактивного 908г с исходной активностью порядка 105 Бк/л с различной концентрацией азотной кислоты 0,1, 1, 3, 5, 7 и 9 М смешивали с 0,1 г краунсодержащей смолы с содержанием эндорецептора ДБ18К6 5,5 %. Исследуемые растворы готовились из рассчитанных объемов концентрированной азотной кислоты и раствора радиоактивного 908г с активностью порядка 106 Бк/л. Полученные системы, периодически перемешивая, выдерживали в течение 48 ч. Время установления равновесия, было определено предварительно. После чего каждый раствор отфильтровывали.
Отбирали 1 мл каждого исходного и отфильтрованного раствора на металлическую подложку и высушивали под лампой «Соллюкс». После чего определяли их активность на радиометре в имп/с и пересчитывали в Бк/л по формуле:
N - N
А = *ср *ф Бк/л, V ■ Е
где N¿2 - среднее количество измеренных импульсов от одной пробы, имп/с; N - фоновое значение импульсов, имп/с; Е - коэффициент эффективности пересчетной установки; V - объем пробы, взятой для анализа, л. Коэффициент распределения вычисляли по формуле:
А - А V
К = апс*-мл/г,
р А т
кон сор
где Аисх - активность исходного радиоактивного раствора 908г, Бк/л; Акон - активность радиоактивного раствора 908г после сорбции, Бк/л; Vр - объем радиоактивного раствора, взятый на сорбцию, мл; тсор - масса сорбента, взятого на сорбцию, г.
СОРБЦИЯ СТРОНЦИЯ-90 ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ НОВЫМ.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты сорбционного извлечения радиоактивного импрегнированным ДБ18К6, представлены в табл. 1 и на рис. 1.
90
Результаты сорбционного извлечения 908г
8г сорбентом,
Таблица 1.
Исследуемый параметр Концентрация ЫК03
0,1 М 1 М 3 М 5 М 7 М 9 М
Аисх, Бк/л 2,51-105 2,51-105 2,51-105 2,51-105 2,51-105 2,51-105
АКоН, Бк/л 1,961 ■ 105 1,425-105 9,58-104 7,66-104 6,55-104 5,95-104
Кр, мл/г 27,985 76,098 161,914 227,694 283,4 321,85
350
300
к 250 х
150
100
50
0,1 М 1 М 3 М 5 М 7 М 9 М
Концентрация кислоты, моль/л
Рис. 1. Результаты сорбционного извлечения 908г.
Из полученных результатов видно, что коэффициенты распределения стронция при сорбции радиоактивного 908г близки к коэффициентам на природной смеси изотопов [10]. Также это косвенно может указывать на радиационную стойкость полученного сорбента, поскольку сорбция происходит в течение двух суток, а растворы использованные для сорбции являются среднеактивными. Радиолиз в протекающей системе не приводит к значительным структурным изменениям в сорбенте. Следствием этого является сохранение коэффициентов распределения по сравнению с природной смесью изотопов.
ВЫВОДЫ
1. Изучены сорбционные свойства нового сорбента импрегнированого эндорецептором ДБ18К6 на полимерную матрицу «Поролас-Т» для извлечения радиоактивного 908г из растворов с различной концентрацией азотной кислоты.
0
2. Определены коэффициенты распределения стронция, оценена закономерность их изменения в зависимости от концентрации азотной кислоты.
3. Подтверждено сохранение закономерности сорбционного извлечения стронция, как для нерадиоактивных, так и для радиоактивных изотопов стронция, что может указывать на радиационную стойкость полученного сорбента.
Список литературы
1. Аналитическая химия стронция / Полуэктов Н.С. [и др.]. - М.: Наука, 1978. - 223 с.
2. Несмеянов А.Н. Радиохимия / Несмеянов А.Н. - М.: Химия, 1972. - 592 с.
3. Якшин В.В. Твердые гранулированные поглотители металлов на основе макроциклических полиэфиров / В.В. Якшин, О.М. Вилкова, Н.А. Царенко, Б.Н. Ласкорин // Доклады Академии наук. - 1992. - Т. 324, № 1. - Р. 144-146.
4. Якшин В.В. Методы получения твердых экстрагентов на основе краун-эфиров в полимерных матрицах / В.В. Якшин, Н.А. Царенко, Н.Г. Жукова, Б.Н. Ласкорин // Доклады Академии наук. -1992. - Т. 325, № 4. - Р. 748-750.
5. Yakshin V.V. Metal extraction from nitric acid solutions by the macrocyclic endoreceptor dicyclohexyl-18-crown-6 immobilized in a polymer matrix / V.V. Yakshin, O.M. Vilkova, N.A. Tsarenko, A.Yu. Tsivadze // Doklady Chemistry. - 2010. - Vol. 430, No 2. - Р. 54-57.
6. Kremlyakova N.Y. Determination of radiostrontium in environmental objects by extraction chromatography using TVEX-DCH18C6 / N.Y. Kremlyakova // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. - 1993. - Vol. 170, № 1. - P. 189-196.
7. Zakurdaeva O.A. An ESR study of radiation-chemical transformation of 4,4'(5')-di(tertbutylcyclohexano)-18-crown-6 and its solution in 1-octanol at 77 K / O.A. Zakurdaeva, S.V. Nesterov, V.I. Feldman // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. - 2010. - Vol. 284. - Р. 641-645.
8. Horwitz E.Ph. A novel strontium-selective extraction chromatographic resin / E.Ph. Honvitz, R. Chiarizia, M.L. Dietz // Solvent Extraction and Ion Exchange. - 1992. - Vol. 10, №. 2. - P. 313-336.
9. Бежин Н.А. Получение нового сорбента на основе эндорецептора дибензо-18-краун-6 / Н.А. Бежин, И.И. Довгий, А.В. Балиоз // Зйрник наукових праць СНУЯЕтаП. - 2012. - № 1 (41). - С. 115-119.
10. Бежин Н.А. Сорбционное концентрирование стронция из азотнокислых растворов новым сорбентом на основе эндорецептора дибензо-18-краун-6 / Н.А. Бежин, И.И. Довгий, А.Ю. Ляпунов // Збiрник наукових праць СНУЯЕтаП. - 2012. - № 2 (42). (в печати).
Бежин М.О. Сорбщя стронщю-90 з азотнокислих розчишв новим сорбентом на ochobí ендорецептору дiбензо-18-краун-6 / М.О. Бежин, I.I. Довгий // Вчеш записки Тавршського нацюнального ушверситету iм. В.1. Вернадського. Сeрiя „Бюлопя, хiмiя". - 2012. - Т. 25 (64), № 2. -С. 215-218.
Вивчеш сорбцшш властивост нового сорбенту, який отриманий импрегнуванням эндорецептору дiбензо-18-краун-6 на полiмерну матрицю «Поролас-Т», при витягу радюактивного 90Sr, а саме визначеш коефщенти розподшу, закономiрнiсть !х змши залежно вщ концентрацп азотно! кислоти. Ключовi слова: дiбензо-18-краун-6, Поролас-Т, стронцш-90, сорбщя, радюактившсть.
Bezhin N.A. Sorption strontium-90 of new sorbent on the base of endoreceptor dibenzo-18-crown-6 / N.A. Bezhin, I.I. Dovgyy // Scientific Notes of Taurida V.Vernadsky National University. - Series: Biology, chemistry. - 2012. - Vol. 25 (64), No. 2. - Р. 215-218.
The sorption properties of new sorbent which was obtained by impregnation of endoreceptor dibenzo-18-crown-6 in the polymer matrix "Porolas-T" was studied on the respect of the extraction of radioactive 90Sr, namely the distribution coefficients and pattern their changes depending on the concentration of nitric acid. Keywords: dibenzo-18-crown-6, Porolas-T, strontium-90, sorption, radioactivity.
Поступила в редакцию 17.05.2012 г.
