ГЕТЕРОФАЗНОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ОКСИДОВ ТРИТИЯ (2024)
При переработке тритийсодержащих водных отходов можно получить тритиевый продукт высокой практической и товарной ценности. Для этого необходимо: 1) кондиционирование (предварительное обогащение) сырьевого водно-тритиевого раствора посредством обратного осмоса; 2) концентрирование оксида трития путѐм солевой ректификации тритиевой воды; 3) получение тритиевого льда. В работе определены физико-химические условия осуществления каждой из этих трѐх технологических ступеней. Особое внимание уделено возможности получения изотопа 3He (гелия-3).
Идентификаторы и классификаторы
В работе [7] подчёркивалось, что экономическая целесообразность такой переработки предопределяется технологией обогащения сырья – способом концентрирования трития (точнее, его оксида) в тритиевой воде. Классическое решение этой технологической задачи – каталитический изотопный обмен в системе “вода–водород” [8], но его чрезвычайная взрывоопасность вынуждает искать альтернативные решения. На современном этапе наиболее перспективным направлением считается усовершенствование мембранных технологий. Для отделения радиоактивных изотопологов воды от её стабильных изотопологов, т.е. для разделения веществ с идентичным строением молекулы, фракционирующая мембрана должна иметь ультрамикроскопические (предпочтительно наноразмерные) цилиндрические поры с контролируемым углом наклона их оси к плоскости мембраны [9]. Этим требованиям удовлетворяют трековые мембраны, чаще всего изготавливаемые из полиэтилентерефталата [10]. Технология изготовления таких мембран и методология контроля их качества уже отработаны [10, 11]. Для дальнейшего продвижения в этом направлении применительно к обезвреживанию тритийсодержащих водных отходов необходимо определение оптимального режима их баромембранного кондиционирования (первичного концентрирования оксида трития), что и является одной из целей нашей работы. Помимо этого, в последующих разделах мы также выявим предпочтительные пути вторичного концентрирования оксидов трития, имея конечной целью получение их компактных концентратов с высокой практической и товарной ценностью.
Список литературы
- Беловодский Л. Ф., Гаевой В. К., Гришмановский В. И. Тритий. – М.:
Энергоатомиздат, 1985. – 247 с. - Перевезенцев А.Н., Розенкевич М.Б. Технология трития для
термоядерного реактора. – Долгопрудный: ИД “Интеллект”, 2019. –
336 с. - Магомедбеков Э.П., Растунова И.Л. Обращение с
тритийсодержащими водными отходами // Химическая
промышленность. 2019. № 3. С. 62–68. - Пахомов П.М., Хижняк С.Д., Овчинников М.М., Комаров П.В.
Супрамолекулярные гели. Тверь: ТвГУ, 2011. 270 с. - Кондакова Ю.В., Шестаков И.А., Сазонов А.Б. Термодинамические
изотопные эффекты трития в амидах и аминокислотах // Успехи в
химии и химической технологии. 2017. Т. 31, № 10. С. 34–36. - Баранова О.А., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Супрамолекулярный
гидрогель на основе L-цистеина и наночастиц серебра // Журнал
структурной химии. 2014. Т. 55. № 1. С. 176–180. - Магомедбеков Э. П., Растунова И. Л. Проблемы детритизации
водных радиоактивных отходов // Радиоактивные отходы. 2022. № 2
(19). С. 17–24. - Андреев Б.М., Магомедбеков Э.П., Розенкевич М.Б., Сахаровский
Ю.А. Гетерогенные реакции изотопного обмена трития. Под общ.
ред. Б. Ф. Мясоедова. – М.: Эдиториал УРСС, 1999. – 206 с. - Sun D., Run L. Hydrogen isotopic water separation in membrane
distillation // Separation and Purification Technology. 2023. Vol. 314,
№ 1. Р. 123634-1– 123634-19. - Пахомов П.М., Маланин М.Н., Круглова Е.В., Хижняк С.Д. Трековые
мембраны из полиэтилентерефталата // Высокомолекулярные
соединения. Серия Б. 2001. Т. 43. № 4. С.764–768. - Пахомов П.М., Круглова Е.В., Хижняк С.Д. Изучение пористости
полимеров методом ИК-спектроскопии // Высокомолекулярные
соединения. Серия Б. 2000. Т. 42, № 6. С. 1081–1088. - Ρrabhakar S., Misra Β. M., Ramami M. P. S. Relative transport of water
(H2O) and tritiated water (HTO) across cellulose acetate membranes //
Radiochimica Acta. 1986. Vol. 39, № 2. Р. 93–96. - Nelson D. A., Duncan J. B., Jensen G. A., Burton S. D. Isotopomeric
water separations with supported polyphosphazene membranes // Journal
of Membrane Science. 1996. Vol. 112, № 2. Р. 105–113. - Lott P. F., Millich F. Instrumentation for osmometry // Journal of
Chemical Education. 1966. Vol. 43, № 3. Р. A191–A208. - Соботович Э.В., Пушкарёв А.В., Литовченко А.С., Пушкарёва Р.А.,
Долин В.В. Феномен изотопного осмоса при использовании
бентонитовых мембран // Доклады НАН Украины. 2007. № 1. С. 179– - Сазонов А. Б. Радиационно-индуцированные реакции трития:
кинетика и механизмы реакций // Вопросы атомной науки и техники.
Серия: Термоядерный синтез. 2013. Т. 36, № 2. С. 25–50. - Бугаенко, В. Л. Количественная модель радиолиза жидкой воды и
разбавленных водных растворов: дис. … канд. хим. наук: 02.00.09 –
М.: НИФХИ, 1992. – 232 с. - Кулов Н.Н., Полковниченко А.В., Лупачев Е.В., Вошкин А.А.,
Магомедбеков Э.П. Распределение изотопов водорода между фазами
при парожидкостном равновесии водных солевых растворов //
Теоретические основы химической технологии. 2020. Т. 54, № 1. С.
3–9. - Tanaka, H., Negita H. The fractionation of tritium in the crystallization of
inorganic hydrates from a tritiated solution // Bulletin of the Chemical
Society of Japan. 1970. Vol. 43, № 10. Р. 3079–3082. - Tanaka, H., Kado T., Negita H. The fractionation of tritiated water in an
equilibrium between organic hydrates and their aqueous solutions / H.
Tanaka, T. Kado, H. Negita // Bulletin of the Chemical Society of Japan. - Vol. 47, № 2. Р. 278–280.
- Baumgärtner F., Kim M.-A. Isotope effects in the equilibrium and nonequilibrium vaporization of tritiated water and ice // International Journal
of Radiation Applications and Instrumentation. Part A. Applied Radiation
and Isotopes. 1990. Vol. 41, № 4. P. 395–399. - Matsunaga N., Nagashima A. Saturation vapor pressure and critical
constants of H2O, D2O, T2O, and their isotopic mixtures / N. Matsunaga,
A. Nagashima // International Journal of Thermophysics. 1987. Vol. 8, № - Р. 681–694.
- Шумахер И. Перхлораты: свойства, производство и применение. –
М.: Государственное научно-техническое издательство химической
литературы, 1963. – 276 с. - Liu J., Wang Z.X., Chen C., Lei Y.A. Diamond DT methane impact fusion
// Nuclear Fusion. 2009. Vol. 49. Р. 065021-1– 065021-5. - Бондаренко В.Л., Графов А.П. Оценка затрат на получение изотопа
3He из природного гелия криогенными методами // Вестник МГТУ
им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012. Спец. выпуск № 8:
“Холодильная и криогенная техника”. С. 54–61. - Shea D. A., Morgan D. The Helium-3 shortage: supply, demand, and
options // Congressional Research Service Report for Congress № 7-
5700/R41419, December 22, 2010. – 27 р. - Heinze, S., Stolz T., Ducret D., Colson J.-C. Self-radiolysis of tritiated
water: experimental study // Fusion Science and Technology. 2005. Vol.
48, № 1. P. 673–679.
Выпуск
Другие статьи выпуска
22 февраля 2024г. исполняется 85 лет со дня рождения доктора химических наук, профессора, заслуженного работника высшей школы РФ Людмилы Ивановны Ворончихиной. Талантливый педагог и ученый она подготовила целую плеяду педагогов, специалистов-химиков, работающих в различных областях народного хозяйства.
На основе анализа материалов наблюдений дана оценка современного состояния р. Волги в районе г. Ржева. Прослежена динамика гидрохимических показателей и основных загрязняющих компонентов на изучаемом участке по пунктам мониторинга за 2020-2022 гг.
Проведено количественное определение основного нитрата висмута и основного карбоната магния в исследуемом образце препарата Викаир (производитель АО «Фармстандарт»). В качестве метода анализа был выбран титриметрический анализ. Определен количественный и качественный состав препарата. В препарате «Викаир» содержание катиона висмута определено меньше заявленного.
На основании результатов исследования солей 2(4)-октиламинопиридинов (2(4)-ОАП) физическими методами обсуждается специфика межионного взаимодействия в ассоциатах с неорганическими анионами. Перераспределение электронной плотности в ароматическом катионе в зависимости от природы аниона связывается с наблюдаемыми нарушениями обменно-экстракционного ряда анионов и избирательностью экстракции «мягких» (по Пирсону) анионов 2(4)-ОАП из водных сред.
В работе исследовано воздействие комплексов бора и кобальта с комплексонами N-(карбоксиметил)аспарагиновая кислота и иминодиянтарная кислота на увеличение биомассы растений, содержание хлорофиллов и каротиноидов в шпинате и в укропе. Рассмотрена возможность применения этих экологически безопасных комплексонатов в сельском хозяйстве для предпосевной обработки семян.
Ферментам, иммобилизованным на наноструктурированные носители, уделяется большое внимание, поскольку у них отсутствуют недостатки традиционных биокатализаторов: низкая эффективность массопереноса, нестабильность во время каталитических реакций и возможная дезактивация. Наноструктурированные носители обеспечивают большую площадь поверхности, повышенную ферментативную нагрузку и благоприятную среду для повышения эффективности целлюлазы и ее стабильности, что приводит к созданию перспективных нанобиокатализаторов для получения биотоплива. В работе приводятся примеры наноструктурированных носителей таких как, пористые наноматериалы, наногели, полимерные наночастицы, магнитные наночастицы.
В лабораторных условиях при t = 22 ± 10С исследовано влияние комплексонов моноаминного типа: иминодиуксусной кислоты, иминодиянтарной кислоты и взятой для сравнения аминоуксусной кислоты на гликолитическую активность Saccharomyces cerevisiae. Обнаружено, что добавки в среду культивирования комплексонов и аминоуксусной кислоты из расчѐта 0,5 ммоль на 1 г прессованных дрожжей вызывают увеличение гликолитической активности дрожжей. В варианте с добавкой иминодиянтарной кислотой масса выделенного диоксида углерода возрастает на четверть, а в вариантах с иминодиуксусной кислотой и аминоуксусной кислотой - более, чем в 2,5 и 3 раза, соответственно.
Изучена суммарная антиоксидантная активность и определено количественное содержание некоторых биоантиоксидантов в экстрактах хвои сосны обыкновенной и сосны сибирской, собранных в начале и конце периода вегетации. Антиоксидантная активность, определенная методом FRAP, составила 18-52 ммоль Fe2+; общее содержание фенольных соединений - 13-17 мг-экв галловой кислоты на 1 г хвои. Результаты настоящего исследования показывают, что лучшим антиоксидантом является осенний образец сосны обыкновенной. Была получена достаточно высокая линейная корреляция (R2 = 0,9104) между результатами антиоксидантной активности, определенными двумя методами (перманганатным и FRAP). Изучено влияние экстрактов хвои на окисление липидного компонента в субстрате, моделирующем структуру биомембран. Рассчитанные индексы окисленности свидетельствуют о том, что водные экстракты хвои на 40% снижают образование первичных продуктов окисления по сравнению с контрольной пробой
В работе представлены основные жизненные этапы известных инженеров и ученых, имеющих прямое отношение к становлению и развитию нефтепромышленности в России. В 2024 году исполняется 190 лет со дня рождения Дмитрия Ивановича Менделеева, а в 2023 году исполнилось 175 лет со дня рождения Александра Александровича Летнего и Владимира Григорьевича Шухова.
Получены и проанализированы спектры кристаллической решетки политетрафторэтилена при температурах близких к твердотельному фазовому переходу (ФП) в этом частично кристаллическом полимере. Повышенная чувствительность спектральных параметров полос внешних трансляционных и вращательных мод этих спектров к кристаллическим эффектам позволила связать ФП при 292К (190С) не только со структурной реорганизацией, но и с последующим ориентационным разупорядочением кристаллической решетки при 304К.
В статье показана возможность использования рутенийсодержащих каталитических систем, синтезированных с использованием цеолитов, в процессе гидрирования мальтозы до мальтита. В качестве носителей для рутения применялись различные цеолиты в Н-форме: Zeolite β, Zeolite Y, Zeolite mordenite, Zeolite ZSM-5. Полученные на их основе рутениевые катализаторы показали активность в процессе гидрирования. Наиболее селективным катализатором является Ru/Н-Zeolite Y, который способен проводить процесс гидрирования до высокой конверсии мальтозы (98,4%), при этом селективность по мальтиту составляет 99,2%. Кроме кинетического тестирования, катализаторы были исследованы методом низкотемпературной адсорбции азота и РФЭС. Установлено, что после пропитки цеолитов их удельная площадь поверхности, так и удельная площадь микро и мезо-макропор уменьшается. Данные, полученные с помощью РФЭС, показали, что на поверхности катализаторов присутствуют различные формы рутения (RuO2, Ru(OH)3, Ru0), среди которых преобладали RuO2 и Ru(OH)3, в то время как Ru0 составлял всего около 0,1 ат.%.
В рамках «квантовой теории атомов в молекулах» (QTAIM) с помощью программного пакета AIMALL рассчитаны заряды (q) и объемы (V) атомных групп (R) фторсодержащих молекул n-бутанов C4HmFk. Оптимизация геометрического строения и нахождение распределения электронной плотности молекул выполнены в программе GAUSSIAN 03 методом B3LYP с использованием базиса 6-311++G(3df,3pd) 6d10f. Исследовано влияние атомов фтора на электронное строение. Показано отсутствие переносимых (стандартных) функциональных групп в исследованных соединениях. Энтальпии образования (Δ Hf0) n-фторбутанов (55 значений) рассчитаны методом G4.
Гидрирование моносахаридов - один из наиболее значимых индустриальных процессов в химической отрасли. Так, каталитическая гидрогенизация глюкозы приводит к образованию сорбита - ценного промышленного продукта, используемого в медицине, пищевой отрасли, а также в синтезе аскорбиновой кислоты. При этом гидрирование часто проводят в периодических условиях, что не дает возможность получать больших объемов сорбита. Данная проблема может быть решена при замене периодического процесса на непрерывный. Для этого необходимо изучить влияния различных факторов на процесс непрерывного гидрирования, и особенно температуры. В данной работе исследуется влияния температуры на эффективность гидрирования глюкозы (конверсию глюкозы) и селективность по сорбиту. Показано, что повышение температуры увеличивает конверсию глюкозы, но отрицательно сказывается на селективности по сорбиту. При этом повышение объемной скорости потока раствора глюкозы уменьшает конверсию, что связано с сокращением времени контакта глюкозы с катализатором.
Исследованы механические свойства пленок полиэтилена низкой плотности в зависимости от длительности их УФ облучения и температуры. Результаты механических испытаний сопоставлены с результатами исследования облученных пленок методом ИК спектроскопии. Установлено, что изменение механических свойств в ходе их УФ облучения обусловлено протеканием фотоокислительных реакций деструкции.
Издательство
- Издательство
- ТВГУ
- Регион
- Россия, Тверь
- Почтовый адрес
- 170100, Тверская область, г. Тверь, ул. Желябова, д.33
- Юр. адрес
- 170100, Тверская область, г. Тверь, ул. Желябова, д.33
- ФИО
- Смирнов Сергей Николаевич (ВРЕМЕННО ИСПОЛНЯЮЩИЙ ОБЯЗАННОСТИ РЕКТОРА)
- E-mail адрес
- rector@tversu.ru
- Контактный телефон
- +7 (482) 2342452
- Сайт
- https://tversu.ru/