Растворимость щелочноземельных продуктов деления в кислых растворах уранилнитрата
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?ение систематических данных по растворимости нитрата бария в растворах уранилнитрата при различных температурах (25; 50; 95 оС). Эксперименты проводили по описанной выше методике. Полученные экспериментальные данные были сопоставлены с имеющимися литературными данными (рисунок 7). Характер кривых при различных температурах одинаков: растворимость нитрата бария в растворах уранилнитрата плавно снижается с увеличением суммарной концентрации нитрат-иона. Видно, что литературные и экспериментальные данные при перекрывании удовлетворительно совпадают между собой в пределах погрешности измерений. По данным рисунка отчетливо видно влияние температуры - с ростом температуры растворимость нитрата бария в уранилнитрате увеличивается.
Также было проведено сравнение растворимости нитрата бария в уранилнитрате с его растворимостью в азотной кислоте (рисунок 8А). При этом данные по растворимости нитрата бария в азотной кислоте в процессе работы были уточнены. Было выявлено, что растворимость нитрата бария в системах с уранилнитратом в пределах его растворимости при температурах 25 и 50 оС совпадает с таковой в азотной кислоте при равной концентрации нитрат-иона.
Для анализа полученных результатов представим общие данные растворимости нитрата бария в растворах UO2(NO3)2 и в HNO3 для различных температур (25; 50; 95 оС), в логарифмических координатах (рисунок 8Б). На рисунке видно, что на кривой растворимости Ba(NO3)2 в UO2(NO3)2, как и на кривой растворимости Ba(NO3)2 в HNO3 [10], имеется характерный излом с резким увеличением отрицательного угла наклона от -2 до -6, однако это изменение пришлось на более низкую концентрацию нитрат-иона, чем в азотной кислоте, что связано, по-видимому, с более низкой концентрацией воды в растворе в случае уранилнитрата.
Экспериментальные данные: 1 - 95 оС; 2 - 50 оС; 3 - 25 оС
Литературные данные: 4 - 50 оС; 5 - 25 оС
Рисунок 7 - Растворимость нитрата Ва в растворах UO2(NO3)2 для различных температур и ее сравнение с литературной.
Растворимость в растворах UO2(NO3)2: 1 - 95 оС; 2 - 50 оС; 3 - 25 оС
Растворимость в растворах НNO3: 4 - 95 оС; 5 - 50 оС;6 - 25 оС
- углы наклона кривых
Рисунок 8 - Растворимость нитрата Ва в растворах UO2(NO3)2 для различных температур и ее сравнение с таковой в растворах HNO3.
Следующим этапом работы было получение аналогичных данных по растворимости нитрата стронция в растворах уранилнитрата при различных температурах (25; 50; 95 оС). Полученные данные были сопоставлены с имеющимися данными по растворимости нитрата стронция в кислоте (рисунок 9). Из этих данных следует, что характер кривых при различных температурах одинаков, однако характер кривой для стронция оказывается различным на различных ее участках. В начальной части для Sr наблюдается обратный ход кривой, так что одной и той же концентрации суммарного нитрат-иона соответствует два разных значения растворимости в зависимости от содержания соли и азотной кислоты. На остальном участке зависимости тангенс угла наклона в системе Sr(NO3)2 - HNO3 - H2O равен - 6 для всего прямолинейного участка логарифмической зависимости. Это, по-видимому, свидетельствует о том, что химизм процесса кристаллизации для нитратов бария и стронция в области средней концентрации азотной кислоты различен [15].
В работе была проведена также серия экспериментов по совместному влиянию UO2(NO3)2 и HNO3 на растворимость Ba(NO3)2 и Sr(NO3)2 при температуре 90 оС (таблица 11). Данные показали, что совокупное влияние уранилнитрата и азотной кислоты на остаточное содержание нитрата бария в растворе при высоком суммарном содержании нитрат-иона не является аддитивным, тогда как для нитрата стронция оно, по-видимому, отсутствует в пределах точности эксперимента. При умеренной суммарной концентрации нитрат иона эффект отсутствует и для нитрата бария.
Растворимость в растворах UO2(NO3)2: 1 - 25 оС; 2 - 50 оС; 3 - 95 оС
Растворимость в растворах НNO3: 4 - 25 оС; 5 - 50 оС; 6 - 95 оС
- углы наклона кривых
Рисунок 9 - Растворимость нитрата стронция в растворах UO2(NO3)2 для различных температур и ее сравнение с таковой в растворах HNO3.
Таблица 11 - Совместное влияние UO2(NO3)2 и HNO3 на растворимость Ba(NO3)2 и Sr(NO3)2 при температуре 90 оС.
U, г\лКонцентрация компонентов, в растворе, моль/лU, г\лКонцентрация компонентов, в растворе, моль/лUHNO3?NO3-BaUHNO3?NO3-Sr005,15,10,044---500,214,65,00,0501000,424,25,10,0432000,843,35,10,053---3001,32,55,10,0524001,71,655,10,049---5702,404,80,053---001010,10,0028009,89,80,0614001,76,610,10,00473001,27,510,10,0646002,55,010,10,00855002,15,810,20,0557603,23,710,00,00727002,94,210,20,0569003,82,09,60,00439003,82,510,20,04611404,809,60,002411184,709,40,070
Полученные данные позволяют дать оценку распределению нитратов бария и стронция при кристаллизации из растворов ОЯТ, в том числе при кристаллизации из высококонцентрированных растворов ОЯТ по схеме NEXT-процесса. Оценочные данные представлены в таблице 13. Из них следует, что при кристаллизации уранилнитрата из раствора с содержанием урана порядка 900 г/л может осаждаться до 87% нитрата бария при температуре процесса порядка 30 оС. Осаждения нитрата стронция не наблюдается, однако его содержание в растворе близко к пределу растворимости. Уже при концентрации раствора 500 г/л по урану и 1,5 моль/л по HNO3 осаждение нитрата бария не наблюдается. Такая концентрация урана в исходном растворе и взята в качестве базовой концентрации для технологии Супер-Пурекс [37].
Таблица 13 - Оценка осаждения нитратов бария и стронция при кристаллизации уранилнитрата из растворов ОЯТ
Исходный растворОсадокМаточниый растворРастворимость% осаждения BaV, м3/тU г/лHNO 3