Избирательная адсорбция урана из воды.

Земные океаны содержат в своих водах в растворённом состоянии миллиарды тонн соединений ценнейших металлов. Например, урана в них 4 миллиарда тонн, что во много раз больше, чем в разведанных месторождениях на суше. Проблема состоит в том, что ценные вещества содержатся в морской воде в очень низких концентрациях. Для выделения 3,4 тонны урана надо переработать кубический километр морской воды. Если принять во внимание затраты энергии на перекачивание такого гигантского объёма воды, а также требуемые для выделения соединений урана затраты реактивов, то станет совершенно очевидно, что традиционные гидрометаллургические методы совершенно непригодны для решения этой задачи. Выход в том, чтобы найти такие вещества, которые будучи помещены в самопроизвольно перемещающиеся океанические воды смогли бы избирательно поглощать из них необходимые соединения. В пятидесятые годы в британском ядерном центре Харуэлл проводились эксперименты с ионообменными смолами, способными избирательно адсорбировать из растворов ионы урана и некоторых других металлов. Но оказалось, что процесс адсорб-ции шёл слишком медленно, смолы плохо выдерживали длительный контакт с морской водой и были слишком дороги. Лучшие результаты харуэлловские химики получили с гидроксидом титана, поглощённые соединения урана десорбировались при промывке адсорбента раствором кислоты. Позднее японские химики предложили защищать гранулы гидроксида титана от разрушения кислотой полиакриламидным гелем. Но и этот адсорбент по своей эффективности, устойчивости и дешевизне пока не удовлетворяет требованиям. Предложены и иные адсорбенты. Китайские химики обнаружили, что высокой поглотительной способностью по отношению к урану обладает смесь гидроксида алюминия и гидроксида железа (III), она достигает 112 мг на 1 г. Однако проблема использования таких адсорбентов не сводится лишь к обеспечению достаточной скорости адсорбционного процесса. Необходимо ведь ещё организовать поток воды через поглотитель, а это, как показал опыт, совсем не просто. Нужно строить дамбу в которой будут установлены кассеты с адсорбентом. Только в этом случае во время прилива и отлива через них будет просачиваться вода, а кроме того принять меры предотвращающие засорение адсорбента водорослями и другими частицами имеющимися в морской воде.

Оригинальное решение предложено японскими и английскими специалистами, они разработали полимер, содержащий функциональные группы (например, сульфоновой кислоты ), способные как клешни захватывать между собой ионы определённых металлов. Из такого хелирующего полимера (от греческого хела - клешня) можно сделать ткань, а из ткани бесконечную транспортёрную ленту. Если эту ленту протягивать через морскую воду, а с другого конца обрабатывать кислым раствором десорбирующим уран, можно создать промышленную установку. По оценкам исследователей лента из хелирующего полимера шириной 10 м, длиной 400 м и толщиной 1 см, опущенная в океанское течение со скоростью 7 км/ч, сможет добывать за год 6 т урана. Данный метод выделения урана из морской воды рассматривается сегодня как наиболее перспективный, поэтому продолжаются работы по созданию ещё более эффективных хелирующих полимеров. Так в Японии разработаны волоконные полимерные мембраны со специальным адсорбционным слоем, 1 кг которых за 20 дней способен поглотить 2,7 кг урана из морской воды [ Уран из морской воды (По материалам журнала “Спектрум”). Наука и жизнь, 1986, №5. -С.157-158; New Materials Japan, 1995, №2, p.2].

Дата добавления: 2015-10-29