Выделение цезия-137

Цезий-137 был первым из продуктов деления ²³⁵U, который нашел применение в больших количествах. Сырьем для его выделения служат высокоактивные отходы, которые получаются при химической переработке продуктов деления урана.

Для выделения ¹³⁷Cs из слабощелочного раствора с высоким содержанием натрия (9 М NaNO₃), получающегося на одной из стадий пурекс-процесса в промышленных масштабах, исполь­зуют искусственный алюмосиликат «декалзо». Он представляет собой пермутит состава N₂O^.А1(ОН)₃^.6Si(OH)₄^.H₂O. Обмен­ный ион в «декалзо» Na⁺. Через колонку, заполненную ионообменником, пропускают примерно восемь колоночных объемов раствора, имеющего рН=12,6, до накопления 50000 кюри ¹³⁷Cs. При этом коэффициент очистки от натрия равен 300. Колонку промывают, а цезий десорбируется тремя колоночными объе­мами 5 М раствора NaNO₃, нагретого до 80° С. При этом в рас­твор переходило до 97% Cs.

Имеются и другие природные и синтетические алюмосилика­ты, способные избирательно поглощать ионы цезия. К ним отно­сятся минералы со слоистой структурой: глины и слюды и неко­торые цеолиты.

Особенно широко в последние годы исследуют сорбенты, со­держащие соли легкогидролизующихся элементов с многооснов­ными кислотами: фосфорнокислые соли Zr, Ti, Sn, U(VI), Sb(V), соли полифосфорных кислот. Из сорбентов подобного типа наиболее исследован фосфат циркония, сорбция на кото­ром происходит в результате обмена водорода группы Р-ОН. Ценно свойство сорбента поглощать цезий из кислых растворов. Избирательность поглощения цезия позволяет сорбировать его из растворов, содержащих значительные количества Na, Al, Fe. Десорбция осуществляется при 50-90° С растворами NH₄NO₃, NH₄Cl или HNO₃. Другие щелочные металлы десорбируются значительно легче цезия, что используют для их разделения. Селективность фосфатциркониевого сорбента по отношению к цезию увеличивается при введении в его состав 20% фосфоровольфрамата или фосфоромолибдата аммония.

Обычные сульфокатиониты (КУ-2) увеличивают селектив­ность по отношению к цезию с ростом процента дивинилбензола (в соответствии с общим правилом увеличения селективно­сти по мере роста жесткости смолы). Избирательность сорбции связана с тем фактом, что в группе щелочных металлов цезий обладает максимальным ионным радиусом, но минимальным радиусом гидратированного иона (исключая Франции). Повы­шенной селективностью по отношению к ионам щелочных ме­таллов обладают фенольные смолы (КУ-1, амберлит IR-100 и др.). Емкость их возрастает в щелочной среде вследствие дис­социации OH^--rpynn фенола. Применение органических иони-тов ограничено их малой радиационной устойчивостью.

Повышенной селективностью по отношению к цезию обла­дают также неорганические сорбенты, включающие вещества, образующие с цезием труднорастворимые соединения, например ферро- и феррицианиды. В качестве таких сорбентов используют осадки ферроцианидов тяжелых металлов, гранулированных с применением связующих веществ - цемента, поливинилового спирта и др. Такие сорбенты способны извлекать цезий из ней­тральных или слабокислых растворов, а сорбенты на основе ферроцианидов никеля или кобальта - даже из щелочных рас­творов.

Десорбция с сорбентов этого класса возможна лишь раство­рами HNO₃ или NH₄NO₃ высокой концентрации (не ниже 6 М). Повышенной селективностью обладают ферроцианиды Мо, W, V и особенно ферроцианид уранила.