Растворимость щелочноземельных продуктов деления в кислых растворах уранилнитрата
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?оримости Ba(NO3)2 - UO2(NO3)2
t, oCUO2(NO3)2, (NO3)2, %? р-ра, кг/м3t, oCUO2(NO3)2, (NO3)2, %? р-ра, кг/м3250,009,21080500,001411105,26,211107,99,311508,24,81120146,61190113,61140213,91250143,11160311,71350172,41180390,931460192,11200480,431610211,61220540,381730231,51250670,002060310,741330330,651370400,401470490,251630560,001770
С развитием технологии переработки ОЯТ вопрос нитратного осадкообразования на стадии растворения ОЯТ становится все более актуальным, в связи с этим появилась необходимость в проведении работы по получению систематических данных по растворимости щелочноземельных продуктов деления в кислых растворах уранилнитрата. Такая база данных позволит нам более детально разобраться в вопросе осадкообразования и подбирать наилучшие условия для проведения процесса.
2 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Задачей нашей работы являлось получение систематических данных по растворимости нитратов щелочноземельных продуктов деления в кислых растворах уранилнитрата при различной температуре.
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Методика эксперимента.
Экспериментальная часть выполнялась в НПО "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" в Отделении прикладной радиохимии.
В работе использовались реактивы: Ba(NO3)2 марки осч, Sr(NO3)2 марки чда, UO2 марки ч, HNO3 марки осч, CCl4 марки осч, ТБФ марки ч.
Так как для работы был необходим UO2(NO3)2, то предварительным этапом работы было его приготовление. Для приготовления уранилнитрата расчетное количество порошка UO2 растворяли в 8 моль/л HNO3:
2UO2 + 8НNO3= 2UO2(NO3)2 + 4NO2 + 4H2O
Приготовление проводилось следующим образом: диоксид урана помещали в термостойкий стакан, объемом 1 литр, с небольшим добавлением дистиллированной воды. Затем, нагревая и при постоянном перемешивании, добавляли небольшими порциями НNO3 до полного растворения UO2 в НNO3. Получившийся раствор упаривали для отгонки НNO3 до образования кристаллов UO2(NO3)2 6Н2О, после чего отделяли маточный раствор, а кристаллы UO2(NO3)2 6Н2О помещали в эксикатор над щелочью на 20 часов iелью их высушивания.
Остаточную концентрацию азотной кислоты в уранилнитрате определяли потенциометрическим титрованием раствором 0,1 моль/л NaOH в среде 20 г/л NaF на pH-метре-милливольтметре марки pH-150МА со стеклянным электродом ЭСК - 10603.
Концентрацию урана определяли по методу Сахарова [20]:
Затем приготовили исходные растворы 3,5 моль/л Sr(NO3)2 и 0,36 моль/л Ba(NO3)2.
Рабочие растворы приготавливали двумя способами в пробирках на 15 мл, причем состав рабочего раствора при необходимости корректировали добавлением воды. Первый вариант: в приготовленные рабочие растворы вводили точную навеску нитратов бария и стронция, превышающую их растворимость в воде при комнатной температуре, эти растворы помещались на кипящую водяную баню и выдерживались при периодическом перемешивании до достижения полной гомогенности растворов. Второй вариант в нагретый на водяной бане рабочий раствор добавляли горячие растворы Sr(NO3)2 или Ba(NO3)2, после чего пробирки переносились на термостатирование при соответствующей температуре (50 и 95 С). Схема установки представлена на рисунке 5. За время термостатирования (порядка 6 часов), при периодическом перемешивании выпадали осадки нитратов бария или стронция.
На заключительном этапе работы исследовали растворимость указанных элементов в изомолярных системах. Опыты были поставлены по методике, описанной выше, разница состояла лишь в приготовлении рабочих растворов, которые получали смешением растворов концентрированных кислотных и солевых растворов с получением рабочих растворов с фиксированной кислотностью. Корректировку составов растворов проводили добавлением воды.
Остаточную концентрацию Ba и Sr в растворах уранилнитрата определяли по методу ICP AES на приборе Varian 725 (производство Австралия) после отделения урана экстракцией в 30% ТБФ до остаточного содержания < 1 г/л U.
Рисунок 5 - Установка для проведения опыта по определению растворимостей нитратов бария и стронция
Полученные по вышеописанной методике экспериментальные данные приведены в следующем разделе в виде графиков зависимости молярных растворимостей от суммарной концентрации нитрат-ионов в системе при фиксированных температурах.
4 Результаты и обсуждение
Предварительным, но необходимым этапом работы являлась обработка имеющихся литературных данных для получения базовой информации по растворимости в солевых системах Ba(Sr)(NO3)2 - Me(NO3)x, в том числе с UO2(NO3)2, данные о которых также содержатся в справочной литературе [14]. Эти данные представлены в таблице 9.
При обработке литературных данных, iелью их сопоставления с экспериментальными, отсутствующие данные по плотности растворов восполняли расчетом по формуле 1
?= ?о+??Аiаi - [??Bi2/3аi]3/2,(1)
где ?-плотность раствора
а - концентрация соли или кислоты в % массы;
А= (М- ?о ?*)/100М ;
В= ?оК/1000[10/M]3/2 [8]
Обработанные литературные данные представлены в таблице 10 и на рисунке 6.
Таблица 10 - Преобразованные литературные данные
Состав растворов при температуреtoCUO2(NO3)2 моль/лU г/лBa(NO3)2 моль/л? NO3-моль/лtoCUO2(NO3)2 моль/лU г/лBa(NO3)2 моль/л? NO3-моль/л250,0000,000,380,76500,000,000,621,20,14350,260,810,23550,411,30,23560,200,880,431020,301,50,33790,160,980,681600,191,70,41980,131,091,082570,0882,30,501190,101,21,53480,0523,00,591400,0931,41,94690,0274,00,651550,0751,52,45670,0254,80,741750,0691,63,58390,0007,11,042470,0382,21,12740,0342,41,53560,0223,02,04890,0164,12,56000,0005,0
1 - 25 оС, 2 - 50 оС
Рисунок 6 - Обработанные литературные данные растворимости нитрата бария в растворе уранилнитрата
Первым этапом данной работы являлось полу