6.5.3 Екінші класты ионитгермен сорбциялау

2-ші класты иониттерге жататын кеңестік шайырлар: СГ-1-әлсіз қышқылдық катионит, АН-2-Ф-әлсіз негіздік анионит, сонымен қатар орта негізді аниониттер ЭФЭ -ІОП және вофатит -150.

Бұл кластың шайырларының технологиялық көзқарас тұрғысынан мынадай манызды касиеттері бар: олар ерітіндінің тұздық кұрамына аз тәуелді және белгілі жағдайларда неғұрлым сұрыпты.

СГ-1 - әлсіз қышқылға ұқсас СООН функционалдық топты, әлсіз қышқылдық карбоксилдык ионит. Оны акрил және метакрил қышкылдары негізінде синтездеп алады. Бұл иониттің әсері UO₂²⁺ ионының карбоксилдік топпен комплекс түзуіне негізделген. Оның КУ-2 -мен салыстырғандағы касиеттерін 6.7-суреттен көруге болады.

6.7-сурет. КУ-2 (1) және СГ-1 (2) катиониттерінің уран бойынша ион алмасу сыйымдылығынын натрий сульфатының концентрациясына тәуелділігі.

Әлсіз кышқылды катиониттің өзіндік ерекшеліктеріне сәйкес уранның СГ-1 шайырымен байқалатын сорбциясы тек рН=1,8-1,9 болған кезде басталады. рН-ты одан әрі көтергенде, ол күрт жоғарылайды. Оптималдық болып табылатын рН мәні 2,8 -3,5. 6.8-суретте кейбір катиондарды, құрамы: U 1: Fe³⁺ 0,005; Ғе²⁺ - 2,5; А1³⁺ - 1; Мn²⁺ - 5 г/л ерітіндіден СГ-1 катионитімен сорбциялау нәтижелері келтірілген. Яғни, суретте көрсетілгендей, рН=2,8 - 3,5 болған кезде шайырдың ион алмасулық сыйымдылығы жақсы және уран сорбциясының сұрыптығы жоғары. рН-тың керсетілген аумағында ерітіндіде үш валентті темірдің мөлшері аз, өйткені ол гидрототық түрінде тұнбаға түседі. Бұндай құбылыс Сu²⁺ мен Мn⁴⁺ иондарына да тән. А1³⁺ иондары аз және де ол шайырдан уранмен ығыстырылып шығады. Аниондық түрде болатын барлық элементтер СГ-1 шайырмен мүлдем сорбцияланбайды. Сонымен қатар, рН-тың қажет мәнін әдетте, алдын-ала әк қосу арқылы жеткізеді («рН-тық өндеу»). Бұл кезде Ғе(ОН)₃-пен бірге As, Sb, P және т.б. қоспалар тұнбаға түседі және де сорбцияға жіберілетін ерітіндіде олардың мөлшері аз болады.

6.8-сурет. СГ-1 шайырының уран және оған серіктес қоспалар бойынша ион алмасулық сыйымдылығының ортаның рН-на тәуелділігі

Нитрат-, хлорид- және ацетат иондары, олардың мөлшері 100 г/л-ден асып кеткен жағдайдың өзінде де шайырдың сыйымдылығына әсер етпейді. Демек, СГ-1 шайырының көмегімен сұйытылған хлоридтік және азот қышқылдық ерітінділерден сорбциялауды жүргізуге болады. Алайда, уранның комплекс түзгіштерінің көп мөлшері (РО₄^3-, F^-, C₂O₄^2-) шайырдың уран бойынша сорбциялық сыйымдылығын төмендетеді, сондықтан олардың ерітіндідегі мөлшерін катаң бақылап отыру керек.

СГ-1 шайырініц салыстырмалы төмен бағасы, оның механикалық және химиялық тұрактылығы, уран бойынша жақсы сорбциялык сыйымдылығы, бұл катионитті КСРО-дағы уран өнеркәсібінде кең колдануға і^мкіндік берді. Бірак оның кемшілігі - сорбцияның біршама «баяуланған» кинетикасы және сорбция алдында ерітінділерді «рН-тық өндеудің» кажеттілігі.

СГ-1 шайырімен уранды регенерациялау H₂S0₄ ерітінділерінін көмегімен рН<1 жағдайында жүргізіледі. Осындай шарттарда қышқылдың аз көлеміне уранның 95%-ға дейінгі мөлшерін бөліп алуға және уран бойынша кұрамы 25-30 г/л өте таза регенерат алуға болады.

2-ші класты иониттердің тағы бір өкілі - әлсіз негізді АН-2-ф аниониті. Оның құрамына мынадай белсенді ионогендік топтар –NH₂ = NH және = N– кіреді. АН-2-ф шайырының қасиеттері 6.9 -суретте сипатталған.

Қышқылдықты 10 -нан 30 г/л- ге дейін ұлғайтқанда, иониттік уран бойынша сорбциялық сыйымдылығы онша көп өзгермейді. Ерітіндініұ тұздық құрамы сорбцияға аз әсер етеді. Шайырды 2%-дық H₂SО₄-пeн қаныққаннан кейін шаюдың әсерінен темірдің қосымша мөлшері жуылып әкетіледі. Яғни, Ан-2-ф шайырының қызметі өте сұрыпты. Амберлит IRA-400 шайырмен салыстырғанда, Ан-2-ф шайырының сорбциялық сыйымдылығына қоспалардың әсері бірнеше есе аз. Тіпті ванадийдің болуы еш әсер бермейді.

6.9-сурет. АН-2-ф шайырынын уран (1) және темір (2) бойынша сорбциялық сыйымдылығының күкірт қышқылының концентрациясына тәуелділігі

Карбонаттық ерітінділерден сорбциялау кезінде тек күшті негізді аниониттерді қолдануға болады. Бірақ бұнда, ерітіндіде уран сорбциясын депрессиялайтын СО₃^2-,НСО₃^- және сілтілік ортада күкірт қосылыстарының SO₄^2- - иондарының теріс әсері мен уранның сұйық фазаны құрайтын аниондардың жалпы қосындысындағы аз эквиваленттік үлесін ескеру қажет.

Яғни жоғарыда көрсетілгендей, иониттің урандық кеннің белгілі бір типін қайта өңдеу үшін тандап алынуы шаймалаудың оптималдық шарттарын және алынған ерітінділердің тұздық құрамын анықтағаннан кейін жасалуы керек.