способ регенерации радия из его сульфата

Формула изобретения

1. Способ регенерации радия из его сульфата, заключающийся в том, что растворяют сульфат радия в щелочном растворе комплексообразователя с избытком карбоната щелочного металла или карбоната аммония, добавляют в раствор вытеснитель и фильтруют полученный осадок.

2. Способ регенерации радия по п.1, отличающийся тем, что в качестве комплексообразователя используют раствор этилендиаминтетраацетата щелочного металла.

3. Способ регенерации радия по п.1, отличающийся тем, что в качестве вытеснителей используют растворимые в воде соли свинца (II), никеля (II), марганца (II), меди (II) и кобальта (II).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в аналитической химии и в химической технологии. В частности, изобретение может быть использовано для переработки отработанных радиоактивных источников излучения.

Сульфат радия является труднорастворимым в воде соединением. Известны следующие способы перевода его в растворимые соединения радия. Сульфат радия можно растворить в концентрированной серной кислоте или щелочных растворах этилендиаминтетраацетов (ЭДТА) [Вдовенко В.М., Дубасов Ю.В. Аналитическая химия радия. 1973]. Но во многих случаях данные способы переведения сульфата радия в раствор неприемлемы, так как в случае изменения состава раствора (разбавление, изменение рН) происходит повторное выпадение осадка. Для переведения сульфата радия в карбонат используют сплавление сульфата радия с карбонатом натрия, полученный плав растворяют в воде и образовавшийся малорастворимый карбонат радия отделяют фильтрованием [Каралова З.К., Иванов Р.Н., Мясоедов Б.Ф. и др. Получение изотопов ²²⁷Ас и ²²⁸Th при облучении радия в реакторе СМ-2. // Атомная энергия. 1972, т.32, № 2, с.119-121]. Недостатком способа является использование большой температуры, что приводит к усилению эманации радона из радия.

Известен способ регенерации радия из сульфата радия (Curie М. Traite de Radioactivite, 1, 164 (1910)), заключающийся в многократном кипячении сульфата радия с раствором карбоната калия.

При этом в растворе устанавливается следующее равновесие (1), приводящее к тому, что часть сульфата радия в осадке переходит в карбонат. Затем раствор над осадком сливают и добавляют новую порцию раствора карбоната калия.

Недостатком способа является гетерогенность процесса, которая приводит к низкой скорости превращения сульфата в карбонат.

Известен способ растворения сульфата радия в 3-5% растворе NH₄-ЭДТА [V.Vebersik, K.Norova. Z.Anal. Chem, 1958, V.162, P.401] с последующим кипячением смеси в течение нескольких часов до полного растворения осадка сульфата радия. При этом в растворе устанавливается равновесие (2)

Основной недостаток способа заключается в том, что не происходит разделение ионов Ra²⁺ и и в случае изменения химического состава раствора комплексы радия смогут разрушиться, при этом радий повторно образует осадок сульфата.

Задачей данного технического решения является повышение скорости получения солей радия, растворимых в кислотах при одновременном увеличении безопасности процесса.

Вышеуказанная задача достигается тем, что в способе регенерации радия из его сульфата растворяют сульфат радия в щелочном растворе комплексообразователя с избытком карбоната щелочного металла или карбоната аммония, добавляют в раствор вытеснитель и фильтруют полученный осадок.

В качестве комплексообразователя используют щелочной раствор растворимых солей этилендиаминтетрауксусной кислоты со щелочными металлами.

В качестве вытеснителей используют растворимые в воде соли свинца (II), никеля (II), марганца (II) и меди (II) и кобальта (II).

При добавлении вышеуказанных солей происходит вытеснение радия из комплексов с ЭДТА с образованием более устойчивых этилендиаминтетраацетатных комплексов добавляемых металлов. Освободившиеся ионы радия реагируют с карбонат ионами, находящимися в растворе с образованием карбоната радия. Избытки солей вытеснителей образуют также осадки карбонатов или основных карбонатов. Карбонат радия способен соосаждаться с данными осадками, что повышает степень выделения радия из раствора.

К значимым преимуществам заявленного способа относится возможность проведения всего процесса при комнатной температуре, что позволит избежать эманации радона.

Проверка заявляемого способа проводилась экспериментально как с использованием индикаторных количеств радионуклидов ²²⁴Ra и ¹³³Ва, так и с использованием миллиграммовых количеств сульфата ²²⁶Ra. Для растворения препаратов были использованы 3% растворы ЭДТА и ДПТА в 0,02М КОН. Для смещения равновесия в сторону образования карбоната использовался 25-100-кратный избыток карбоната калия. В качестве вытеснителей использовались соли марганца (II), свинца (II), меди (II), никеля (II), цинка (II) и кобальта (II). Выпавший осадок растворяли в азотной кислоте на фильтре. Для определения количества непрорегенерировавшего остатка сульфата радия (бария) растворяли остаток на фильтре в концентрированной серной кислоте и определяли активность полученного раствора. Степень превращения сульфата в карбонат определяли радиометрически. Результаты регенерации радия из сульфата сведены в таблицу.

Вытеснитель	Потери за счет растворимости	Регенерировано	Остаток сульфата
Mn(II)	21%	79%	0,3%
Pb(II)	10%	90%	0,2%
Co(II)	11%	89%	0,2%
Ni(II)	27%	73%	0,2%
Cu(II)	34%	66%	0,2%
Zn(II)	26%	74%	0,4%

Наилучшие данные были получены при использовании в качестве вытеснителей солей свинца и кобальта.

Полученные осадки карбоната радия, соосажденного с неизотопным носителем, можно использовать как для получения препаратов радия в чистом виде, так и непосредственно в композитном виде.