Новые эффективные системы экстракции урана и редкоземельных элементов из водных растворовНИР

Novel high efficient systems for extraction of uranium and rare earth elements from aqueous solutions

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Новые эффективные системы экстракции урана и редкоземельных элементов из водных растворов, этап 1
Результаты этапа: На первом этапе проекта с помощью программного комплекса САПР SolidWorks произведено трехмерное моделирование матриц полимерных носителей для новых экстракционных тонкопленочных систем. В качестве носителей экстрагентов предложены полимерные трубчатые матрицы с равномерно распределенными параллельными каналами различной формы сечения, направленными вдоль оси: равносторонние треугольники, квадраты и правильные шестиугольники. Для разных размеров стороны фигур и толщины разделяющих стенок вычислены геометрические и массовые характеристики моделируемых объектов, исходя из того, что материалом для создания матрицы будет АБС-пластик (плотность 1,07 г/см3). Также были вычислены удельные значения площади стенок каналов, так как именно это значение будет показательным для определения эффективности экстракционно-сорбционной системы. Для установления оптимальной конфигурации матрицы экстракционной системы при моделировании трехмерных объектов варьировали размер сечения канала, меняя длину стороны многоугольника, и толщину стенки, разделяющей каналы в матрице. Установлено, что для каналов одинаковой формы при увеличении сечения канала при постоянной толщине разделяющих стенок наблюдается увеличение удельной площади поверхности стенок каналов в матрице. С другой стороны, увеличении толщины стенок между каналами при постоянном размере канала приводит к уменьшению величины удельной поверхности. В то же время, абсолютная величина площади поверхности для всех рассмотренных конфигураций при малых размерах каналов (l<1-2 мм) падает с увеличением толщины стенки, но при увеличении размеров практически перестает зависеть от толщины стенки, а при дальнейшем увеличении (l>3 мм) начинает расти с увеличением толщины стенки. Однако ее значение оказывается существенно ниже значений, характерных для малых толщин стенок каналов. Показано, что экстракционные модели имеют удельные площади поверхности, существенно превосходящие таковую для смоделированной традиционной промышленной сорбционной системы на основе сферических зерен ионообменной смолы, при значениях толщины стенки h <0.5 мм для всех рассмотренных конфигураций. Гидродинамические характеристики рассчитывались без учета тепловых эффектов с использованием следующих параметров: заданное значение длины «кожуха» для кассет всех конфигураций – 120 мм. Длина кассеты L = 100 мм. Диаметр кассеты D = 40 мм. Рабочая жидкость – вода. Давление на входе в трубу 1.2 атм. На выходе жидкость свободно изливается во внешнюю среду с атмосферным давлением (1 атм). Сорбционная модель со сферическими зернами была аппроксимирована как изотропная пористая среда с пористостью 30%. Длина стороны канала для всех кассетных моделей l = 2 мм, толщина стенки между каналами 0.2 мм. Выявлено, что значения удельной поверхности для трубчатых моделей будут превосходить таковую для сорбционной модели из сферических зерен лишь для малых толщин стенок каналов (h<0.6 мм) для всех рассмотренных конфигураций. Однако более значимым параметром для данных систем является скорость потока водного раствора, которая оказывается существенно выше, нежели скорость в сорбционных колоннах со сферическим сорбентом. В целом все рассмотренные модели кассетного типа по гидродинамическим характеристикам значительно превосходят модель сорбционной системы со сферическими зернами. Предложенная модель в первую очередь предполагает использование экстрагентов, селективных к уранил-иону, но может применяться и для извлечения других ценных компонентов из продуктивных растворов подземного выщелачивания или иного происхождения. По результатам работы в ходе первого этапа проекта подготовлены материалы для печатной работы, которую планируется выпустить в 2017 году (файл в приложении).

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".