ISSN 0101 3084
CNENISP
ipen
RECUPERAÇÃO
DE
TRAÇOS
DE
DE
Instituto
de
Energéticas
e
ELEMENTOS
REJEITOS
TRANSURANICOS
Pesquisas
Nucleares
AO
NIVEL
SÓLIDOS
Etsuko Ikeda de Carvalho Mitiko Yamaura Harko Tamura Matsuda José Adroatdo de
Araujo Bertha Floh de Araujo
PUBLICAÇÃO IPEN 1 6 6
JULHO/1988
SÃO PAULO
PUBLICAÇÃO IPEN 166
RECUPERAÇÃO
JULHO/1988
DE
ELEMENTOS
TRAÇOS
DE
TRANSURANICOS
REJEITOS
AO
NIVEL
DE
SOLIDOS
Etsuko Ikeda de Carvalho Mitiko Yamaura Harko Tamura Matsuda Josá Adroaldo de Araujo
Berta Floh de Araujo
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUIlMICA
CNEN/SP
I N S T I T U T O DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES
SAo
PAULO -
BRASIL
Série PUBLICAÇÃO IPEN
IN IS Categories and Descriptors
E51 00
PLUTONIUM
TRANSURANIUM ELEMENTS
LEACHING
SOLID WASTES
IPEN
Ooc
3031
Aprovado para publicaçdb am 18/03/88
Nota
A redaçãb ortografia conceitos e revisáio final sSo de responsabilidade dois) autor(es)
R E C U P E R A Ç Ã O DE E L E M E N T O S
TRANSURANICOS
TRAÇOS DE R E J E I T O S
AO N Í V E L
DE
SÓLIDOS*
Etsuko Ikeda de Carvalho, Mitiko Yamaura, Harko Tamura Matsuda,
José Adroaldo de Araujo, Bertha Floh de Araujo
RESUMO
Apresenta-se
um p r o c e d i m e n t o
tração de e l e m e n t o s
xa a t i v i d a d e
O método
da de filtração
rior
transurãnicos
consiste
para a r e c u p e r a ç ã o
de rejeitos
de uma
e conceja
sólidos
lixiviação
de
ácida segui_
e ajuste do estado de o x i d a ç ã o , para
poste-
fixação em c o l u n a de a l u m i n a , em m e i o
H N O ^ - HF
Os r e s u l t a d o s m o s t r a r a m
do p r o c e s s o ,
cando-se
ao controle
a viabilidade
ambiental e a minimização
TRACE L E V E L T R A N S U R A N I U M
SOLID
de
ELEMENTS RECOVERY
bai-
mdi-
rejeitos
FROM
WASTE
ABSTRACT
A procedure
scale
solid w a s t e
IS
used
For
18
required
for r e c o v e r y
is p r e s e n t e d
the c o n c e n t r a t i o n
in order
to get
tion on c h r o m a t o g r a p h i c
The process
tal and w a s t e
(*)
Trabalho
transuranium
As a first
column
is s a f e , reliable
treatment
apresentado
from
acid
state
condition
lab
leaching
adjustment
for the
sorp -
in H N O ^ - HF m e d i u m
and
useful
for
environmen-
applications
no II C o n g r e s s o
c l e a r , r e a l i z a d o no Rio de J a n e i r o
1 988
step
step, valence
the best
AZ^O^
elements
Geral de E n e r g i a
de 24 a 27 de abril
Nude
02
INTRODUÇÃO
O controle
laboratórios
de e m i s s o r e s
alfa em rejeitos
que m a n u s e i a m m a t e r i a i s
provenientes
irradiados
é de
i m p o r t â n c i a , e s p e c i a l m e n t e , do ponto de v i s t a de
destes n u c l í d e o s
nos p r o c e s s o s
nal dos rejeitos
de t r a t a m e n t o
contaminação
a m b i e n t a l e a recuperação
reutilização
em novos
constituem-se
dos
fi-
riscos
de e m i s s o r e s
sólidos p r o v e n i e n t e s
de pequenas
peças, materiais
no
e materiais
absorventes
za
Há diversas
t é c n i c a s , descritas
lidade é a r e c u p e r a ç ã o
mais
minimização
alfa
de
para
experimentos
N o r m a l m e n t e , os rejeitos
tórios
grande
e disposição
Esta t e n d ê n c i a v i s a a redução
de
utilizados
de traços
a p l i c a d a s , a lixiviação
lização dos n u c l í d e o s
na
labora-
de
laborató
na m a n u t e n ç ã o
e limpe-
l i t e r a t u r a , cuja
e o seu controle
ácida é a mais
Para a c o n c e n t r a ç ã o
dos por troca l õ n i c a ^ ^ ^ , extração
de
fina-
Dentre
as
i n d i c a d a â solubi_
dispóe-se
com s o l v e n t e s
de m é t o -
orgânicos^^^
e adsorção em sólidos^''** ^
Neste trabalho
apresenta-se
peração e c o n c e n t r a ç ã o
tros ou outros
na em m e i o
PARTE
de p l u t o n i o , p r e s e n t e
tipos de papéis
se na lixiviação
um p r o c e d i m e n t o
absorventes
para a r e c u -
em papéis de
O método
fi^
baseia -
á c i d a , seguida de sorpção em coluna de alumi_
H N O ^ - HF
EXPERIMENTAL
1 - Reagentes
e Materiais
- óxido de alumínio
- solução
cromatografico, Merck
padrão de n i t r a t o de p l u t ô n i o - 2 3 9 , SOyg P u / m L
ampola de 5mL
Âmersham,
- solução de sulfamato
Inglaterra
ferroso
1M
0,547g de Fe° e 2,8A4g de acido
tilada
Dissolver
sulfamico
(isento de O 2 ) e completar
- nitrato
de sódio p A
- hidrato
de h i d r a z i n a
- tenoiItrifluoracetona
,
o volume
a
quente
com água
a
des-
lOmL
Merck
p A
Merck
(TTA) 0,5M/xileno
Dissolver
03
5,558g de T T A em 5 0 m L de
-
coluna
c r o m a t o g r a f 1 ca de v i d r o de 22cm de
por 0,6cm de d i â m e t r o
2 -
xileno
interno, provida
comprimento
de
alimentador
Procedimento
2
1
Solubilizacão
do
plutónio
Reali z a r a m - s e
estudos
de solubi li zacão , impregnando-se
em materiais absorventes (papel de filtro, papel yes, algodão),
quantidade
nal
foi
de cerca de Ayg de p l u t ó n i o
colocado
lixiviação
quantidade
em b e q u e r
Em todos
H N O ^ entre 0,2
e
Em s e g u i d a , esse mate^
e recoberto
com
4mL de solução
os e x p e r i m e n t o s m a n t e v e - s e
de h i d r a z i n a
1M
uma
( 0 , 2 N ) , variando-se
de
constante
a
a concentração
V e r i f i c o u - s e , t a m b é m , o tempo de
de
lixívia
cão
2 2
Sorpcão
2 2 1
seletiva
preparação
A alumina
eliminando-se
os
0,8mL de a l u m i n a
2 2 2
da coluna de
foi
finos
da solução
ção do
Pu
o procedimento
coluna
3 - Controle
Fez-se
da
lixiviação
de r e t e n ç ã o
por ARAUJO^**^
de s u l f a m a t o
a Pu-IV
O Pu é c o m p l e x a d o
retido na
com água e H N O ^ ,
a coluna
ferroso
com n i t r i t o
pela
com uma v a z ã o
com
0,8M
adição
foi
e elui-
filtrada,e,
de P u ,
Este
do Pu a P u - I V , m e d i a n t e
s e g u i d a de r e o x i d a ç ã o
alumina
de a l i m e n t a ç ã o , r e t e n ç ã o
às c o n d i ç õ e s
com solução
lou-se e s t a solução
em H N O ^
resultante
desenvolvido
ajuste de v a l ê n c i a
lavada
Em s e g u i d a , p r e p a r o u - s e
ajuste
em s e g u i d a , a j u s t a d a
em c o l u n a de
alumina
previamente
condicionada
A solução
a Pu-III
de p l u t ó n i o
segundo
baseia-se
redução
no
de todo
Pu
(0 ,005M em Fe'*"'')
de sódio
de HF
de 0,6mL m m
(0,05M)
(0,09M)
^
,
Perc£
O plutónio
foieluido com solução de TOO^ 3M-(NF^SO^)^Fe 0,005M
analítico
do p l u t ó n i o
uma s e p a r a ç ã o
espectrometria
p r é v i a do p l u t ó n i o
alfa
por e x t r a ç ã o
com
04
T T A 0,5M/xileno
radas
Apôs a sua reversão
fontes p a r a m e d i ç ã o
técnica
consiste
com H N O ^ 8 M , foram
pela técnica de e v a p o r a ç ã o
te com uma l a m p a c e a de i n f r a v e r m e l h o
500 - 600°C e d e t e r m m a - s e
até a s e c u r a ,
o plutónio
jeitos
ao t r a t a m e n t o
sólidos
por e s p e c t r o m e t r i a
4mL de alumina
Incorporated
por
de
constituído
sentou a seguinte
de re -
interno
233g de rejeito
lixiviação
cromatografica
sólido
contendo
(
papel
(HNO^ O j S M - N ^ H ^ 0,2M)
1 dia
A solução
resultante
resíduo
( -1200mL) apre-
composição
[ H •*• ] =
U
[Pu
0,4M
] - 9,6g/L
] - 0,27yg/mL
Fez-se o ajuste da solução
em
[ H*
] = O,SM
e do
com HF
resultante
com uma v a z ã o de 0,6mL m i n
na coluna de alumina
a lavagem da c o l u n a , o p l u t ó n i o
como e l u e n t e
RESULTADOS
Percolou-se
plutónio
a P u - I V , seguida de c o m p l e x a ç ã o
Após
,
Após este pe^
a solução e , em s e g u i d a , lavou-se o
com 2 0 0 m L de H N O ^ 0,5M
[
modelo
de p l u t ó n i o
uma coluna
a m i s t u r a em r e p o u s o , durante
ríodo, filtrou-se
alfa
C o m p a n y , USA
1 cm de d i â m e t r o
Trataram-se
1L da solução
a
atividade
utilizou-se
de 30cm de c o m p r i m e n t o
deixando-se
alfa
e recuperação
de b a i x a
Neste e x p e r i m e n t o
y e s ) com
lentamen-
de s u p e r f í c i e , a n a l i s a d o r m u l t i c a n a l
(1024 c a n a i s ) , da Ortec
4 - Aplicação
sobre
Em s e g u i d a , c a l c i n a - s e
U t i l i z o u - s e , nas m e d i d a s , um e s p e c t r ó m e t r o
6240
Esta
em se colocar uma a l í q u o t a da solução
um disco de aço i n o x i d á v e l e evaporar
de um detector
prep£
foi
recuperado
a solução
^
usando-se
a m i s t u r a constituída por HNO^ 3M-(NH2SO^)2Fe 0,005M
E DISCUSSAO
1 - Solubilização
Os r e s u l t a d o s
(0,2M, 0,5M,
de p l u t ó n i o
de rejeito
obtidos, variando-se
sólido
a concentração
1,0M) para uma c o n c e n t r a ç ã o
fixa de
de
HNO^
hidrazina
05
( 0 , 2 M ) , e tempos
de
lixiviação
c o n t r a m - s e na T a b e l a
lização
partir
I
1 hora de
do quanto
no m a i s
fim de se evitar
I
(1M)
da q u a n t i d a d e
o HNO^
lixiviado,
Como m e d i d a
lixiviação
na s o l u b i l i z a ç ã o
[N2H^] - 0,2M,
do
( yg
HNO^
0,2M
)
0,5M
HNO^
1,0M
4,26
2
4,06
4,02
4,43
3
4,21
4,35
4 ,36
5
4,21
4,74
4,34
7
3,81
4,09
3,84
24
3,74
3,91
4,09
c r o m a t o g r a f 1 ca de
353yg de p l u t o n i o
que
retenção
saturação
uma
Nas
superior
que
da c o l u n a , pois
Na fase
posterior
ções de c o m p o s i ç õ e s
de
alumina
experimentais, verifio ponto
de
break
Não se p r o s s e g u i u
a finalidade
Os dados
ate
de
a
proposta
lavagem, estudaram-se
diferentes
capacida
r e p r e s e n t a uma c a p a c i d a d e
353yg
foge
da
com 0,8mL de
se atinge
a coluna
à m a s s a de
coluna
condições
com esta m a s s a não
through, indicando
alumina
r e a l i z a d o s , para d e t e r m i n a ç ã o
que
de
)
4,24
de da c o l u n a , m o s t r a r a m
segu-
plutónio
3,99
Os e x p e r i m e n t o s
se
a
de H N O ^ e o tempo
Pu o 3,98Mg
Pu
em coluna
di luí^
concentração
1
2 - Sorpção
a
0,5M
Tempo de
lixiviação
( h )
cou-se
da
de Pu a ser
da c o n c e n t r a ç ã o
HNO3
H N O ^ mais
A escolha
de h i d r ó l i s e
8olubji_
que há
absorvedor,
em meio
Influência
(
retêm
no papel
l i x i v i a ç ã o , tanto
problemas
rança, recomenda-se
Tabela
impregnado
concentrado
do á c i d o , d e p e n d e r á
1,2,3,4,5,7 e 24 h o r a s , e n -
Pelos dados v e r i f i c a - s e
total do p l u t ó n i o
de
de
diversas
encontram-se
soluna
06
Tabela
II
Tabela
II
Porcentagem
de perda na
fase de
lavagem
da
coluna
Solução
de
Lavagem
% de
perda
H N O ^ O.IM
- HF 0,05M
0,41
H N O ^ O.IM
- HF
0,81
H N O ^ 0,1M
- HF 0,1M
H N O ^ 0,1M
- HF 0,05M - N a N O ^
Pelos
dados
H N O ^ 0,1M
O.IM
na T a b e l a
2,4
0,34
0,004M
mistura
- HF 0,05M - N a N O ^ 0,004M, o b t e m - s e m e n o r
porcenta-
como
solução
p o i s , a adição
cultando
0,4M
com a
gem de perda d u r a n t e
nou-se
- NaNO^
O plutonio
a lavagem
de
da
retido
da c o l u n a
Entretanto,
provoca
selecio
H N O ^ 0,1M-HF
a formação
0,05M,
de b o l h a s , d i f i -
coluna
na coluna
constituída
de H N O ^ 3M -
recuperação
de
967
que
lavagem, a mistura
de n i t r i t o
a operação
I I , verifica-se
foi
im^SO^)^Fe
eluído
com uma
solução
0,005M, obtendo-se
A curva de e l u i ç ã o
está
uma
i l u s t r a d a na Fi gij
ra 1
3 - Recuperação
O tratamento
do p l u t o n i o
de r e j e i t o
de p a p e l y e s ) r e s u l t a n t e
segundo
o procedimento
plutonio
tendo
da ordem de
9,6g
de rejeito
sólido
de baixa
dos t r a b a l h o s
atividade
desenvolvidos
proposto, mostrou
947 a p a r t i r
U/L e 0,27yg
sólido
de uma
uma
(
233g
na MQR
,
recuperação
do
lixivia n í t r i c a
con-
Pu/mL
CONCLUSÃO
Os r e s u l t a d o s
experimentais
mostraram
que
o
procedimento
07
de
lixiviação
sorpção
n í t r i c a , s e g u i d a da c o m p l e x a ç ã o
s e l e t i v a em c o l u n a c r o m a t o g r á f i c a
técnica e f i c a z
E s t a pode
do Pu com HF
de alumina
ser usada em l a b o r a t ó r i o s
seiam t r a n s u r â n i c o s , com s e g u r a n ç a e f a c i l i d a d e
reduzindo-se
os riscos de
contaminação
ambiental
04
ELUENTE
HNO3 9 M - ( N H j S O j J j F a
QOOSM
os
02
01
VOL 0 0 ELUENTE ( m i l
20
FIGURA 1 -
40
60
BO
100
120
CURVA DE ELUIÇZO DO PLUTONIO
é
e
uma
que m a n u -
de o p e r a ç ã o
,
08
REFERÊNCIAS
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de
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de Energia
Ato -