JP4956740B2 - Uranium recovery method - Google Patents
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Description
本発明は炭酸ウラニルイオンを含む溶液中のウランを回収するウラン回収方法に関し、特に、海水中のウランを回収するウラン回収方法に関する。 The present invention relates to a uranium recovery method for recovering uranium in a solution containing uranyl carbonate ions, and more particularly to a uranium recovery method for recovering uranium in seawater.
海水中には約45億トンのウラン(以下、「海水ウラン」と言う。)が存在し、これは鉱山ウランの約1000倍に相当するものと言われている。黒潮に乗って日本に運ばれてくる海水ウランは年間約520万トンであり、このうちの0.2%を捕集することができれば、日本の年間ウラン需要量とされている800トンのウランを賄うことができると言われている。日本では年間ウラン需要量の100%を海外からの輸入に頼っているため、海水ウランの捕集により、長期的に安定した資源の確保をすることができるものとされている(非特許文献1参照)。 There are about 4.5 billion tons of uranium (hereinafter referred to as “seawater uranium”) in seawater, which is said to be equivalent to about 1000 times that of mine uranium. Seawater uranium that is transported to Japan on the Kuroshio Current is about 5.2 million tons per year. If 0.2% of this is collected, 800 tons of uranium, which is considered to be the annual demand for uranium in Japan, is collected. It is said that you can cover. In Japan, 100% of the annual uranium demand depends on imports from overseas, so it is said that stable collection of long-term resources can be ensured by collecting seawater uranium (Non-patent Document 1). reference).
海水ウランの捕集(回収)に関する研究は、世界的に見て日本が一番進んでいる。特に、独立行政法人日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所(旧日本原子力研究所高崎研究所)では、1980年頃から海水ウラン捕集材の作成に用いる放射性グラフト重合法の研究が行われてきている(非特許文献2参照)。現在は、アミドキシム基を固定した不織布による海水ウラン捕集の実用実験が行われている(非特許文献1参照)。 Research on the collection (recovery) of seawater uranium is the most advanced in Japan worldwide. In particular, the Japan Atomic Energy Agency, Takasaki Quantum Applied Research Institute (formerly the Japan Atomic Energy Research Institute Takasaki Research Institute) has been conducting research on radioactive graft polymerization methods used to create seawater uranium traps since around 1980. (See Non-Patent Document 2). Currently, practical experiments for collecting seawater uranium using non-woven fabric with amidoxime groups fixed are being conducted (see Non-Patent Document 1).
上述した海水ウラン捕集の実用実験では、大型で且つ捕集材等の材料を長期間海中に浸して放置するための特殊な設備が必要となるという問題があった。そこで、本発明の目的は上記問題を解決するためになされたものであり、大型で且つ特殊な設備を用いることなく、簡易且つ沿岸に設置した通常の施設で海水ウランを回収することができるウラン回収方法を提供することにある。 The above-described practical experiment for collecting uranium in seawater has a problem that special equipment is required for immersing a material such as a large collection material in the sea for a long period of time. Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and uranium that can recover seawater uranium at a normal facility that is simple and installed on the coast without using a large and special equipment. It is to provide a recovery method.
この発明のウラン回収方法は、炭酸ウラニルイオンを含む溶液中のウランを回収するウラン回収方法であって、炭酸ウラニルイオンを含む溶液中に所定の閉形状のセルロース繊維濾紙を浸し、該セルロース繊維濾紙内の該溶液に塩酸を加えて炭酸ウラニルイオンを分解し、ウラニルイオンを生成するウラニルイオン生成工程と、前記セルロース繊維濾紙を介して、前記ウラニルイオン生成工程で生成したウラニルイオンを含む該セルロース繊維濾紙内の溶液と炭酸ウラニルイオンを含む該セルロース繊維濾紙外の溶液とを接触し、該セルロース繊維濾紙にイオン会合体としてウランを固定するウラン固定工程と、前記ウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維濾紙を前記溶液から取り出し、該セルロース繊維濾紙を希塩酸に浸してウランを溶離するウラン溶離工程とを備えたことを特徴とする。 The uranium recovery method of the present invention is a uranium recovery method for recovering uranium in a solution containing uranyl carbonate ions. The cellulose fiber filter paper having a predetermined closed shape is immersed in a solution containing uranyl carbonate ions. Hydrochloric acid is added to the solution therein to decompose uranyl carbonate ions to generate uranyl ions, and the cellulose fibers containing uranyl ions generated in the uranyl ion generation step through the cellulose fiber filter paper Contacting the solution in the filter paper with the solution outside the cellulose fiber filter paper containing uranyl carbonate ions, fixing the uranium as an ion aggregate on the cellulose fiber filter paper, and cellulose fixing the uranium in the uranium fixing step Remove the fiber filter paper from the solution and immerse the cellulose fiber filter paper in dilute hydrochloric acid. Characterized by comprising a uranium elution step, eluting emissions.
ここで、この発明のウラン回収方法において、前記ウラン固定工程は、前記セルロース繊維濾紙を介して、前記ウラニルイオン生成工程で生成したウラニルイオンを含む該セルロース繊維濾紙内の溶液と炭酸ウラニルイオンを含む該セルロース繊維濾紙外の溶液とを接触し、放置して、該セルロース繊維濾紙にイオン会合体としてウランを固定することができる。 Here, in the uranium recovery method of the present invention, the uranium fixing step includes a solution in the cellulose fiber filter paper containing the uranyl ion generated in the uranyl ion generation step and the uranyl carbonate ion through the cellulose fiber filter paper. Uranium can be fixed as an ion aggregate on the cellulose fiber filter paper by contacting with the solution outside the cellulose fiber filter paper and leaving it to stand.
ここで、この発明のウラン回収方法において、前記ウラン固定工程における放置は前記セルロース繊維濾紙外の溶液の撹拌を伴うことができる。 Here, in the uranium recovery method of the present invention, the standing in the uranium fixing step may involve stirring of the solution outside the cellulose fiber filter paper.
ここで、この発明のウラン回収方法において、前記所定の閉形状のセルロース繊維濾紙はセルロース繊維円筒濾紙とすることができる。 Here, in the uranium recovery method of the present invention, the predetermined closed shape cellulose fiber filter paper may be a cellulose fiber cylindrical filter paper.
この発明のウラン回収方法は、炭酸ウラニルイオンを含む溶液中のウランを回収するウラン回収方法であって、炭酸ウラニルイオンを含む溶液に塩酸を加えて炭酸ウラニルイオンの一部をウラニルイオンに変換し、該ウラニルイオンと該炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体を生成するイオン会合体生成工程と、前記イオン会合体生成工程で生成したイオン会合体を含む溶液を所定の形状のセルロース繊維濾紙を用いて濾過し、該セルロース繊維濾紙にイオン会合体としてウランを固定するウラン固定工程と、前記ウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維濾紙を前記溶液から取り出し、該セルロース繊維濾紙を希塩酸に浸してウランを溶離するウラン溶離工程とを備えたことを特徴とする。 The uranium recovery method of the present invention is a uranium recovery method for recovering uranium in a solution containing uranyl carbonate ions, by adding hydrochloric acid to the solution containing uranyl carbonate ions to convert some of the uranyl carbonate ions to uranyl ions. Using a cellulose fiber filter paper having a predetermined shape, an ion aggregate production step for producing an ion aggregate of the uranyl ion and the uranyl carbonate ion, and a solution containing the ion aggregate produced in the ion aggregate production step Filtering and fixing uranium as an ion aggregate on the cellulose fiber filter paper, and removing the cellulose fiber filter paper fixed with uranium in the uranium fixing process from the solution, immersing the cellulose fiber filter paper in dilute hydrochloric acid to remove uranium And a uranium elution step for eluting.
ここで、この発明のウラン回収方法において、前記イオン会合体生成工程は、炭酸ウラニルイオンを含む溶液に塩酸を加えて、放置し、炭酸ウラニルイオンの一部をウラニルイオンに変換し、該ウラニルイオンと該炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体を生成することができる。 Here, in the uranium recovery method of the present invention, in the ion aggregate production step, hydrochloric acid is added to a solution containing uranyl carbonate ions and left to stand to convert a part of the uranyl carbonate ions to uranyl ions. And an ion aggregate of the uranyl carbonate ion.
ここで、この発明のウラン回収方法において、前記イオン会合体生成工程における放置は前記溶液の撹拌を伴うことができる。 Here, in the uranium recovery method of the present invention, the standing in the ion aggregate production step can be accompanied by stirring of the solution.
ここで、この発明のウラン回収方法において、前記所定の形状のセルロース繊維濾紙はセルロース繊維円筒濾紙とすることができる。 Here, in the uranium recovery method of the present invention, the cellulose fiber filter paper having the predetermined shape may be a cellulose fiber cylindrical filter paper.
ここで、この発明のウラン回収方法において、前記炭酸ウラニルイオンを含む溶液は海水とすることができる。 Here, in the uranium recovery method of the present invention, the solution containing the uranyl carbonate ions can be seawater.
ここで、この発明のウラン回収方法において、前記炭酸ウラニルイオンは二炭酸ウラニルイオン及び/又は三炭酸ウラニルイオンとすることができる。 Here, in the uranium recovery method of the present invention, the uranyl carbonate ion may be uranyl dicarbonate ion and / or uranyl tricarbonate ion.
本発明のウラン回収方法によれば、海水にセルロース繊維円筒濾紙を浸し、塩酸をセルロース繊維円筒濾紙内部の海水に加えてウラニルイオンを生成し、セルロース繊維円筒濾紙を介してウラニルイオンとセルロース繊維円筒濾紙外の海水とを接触させ、セルロース繊維円筒濾紙に固定したイオン会合体に希塩酸を用いることにより、ウランを回収することができる。このため、従来技術のように大型で且つ特殊な設備を用いることなく、原理的に極めて簡易にウランを回収することができる。規模を拡大することは容易であり、沿岸に設置した通常の施設で十分に海水ウランを回収することができるという効果がある。 According to the uranium recovery method of the present invention, cellulose fiber cylindrical filter paper is immersed in seawater, hydrochloric acid is added to seawater inside the cellulose fiber cylindrical filter paper to generate uranyl ions, and uranyl ions and cellulose fiber cylinders are passed through the cellulose fiber cylindrical filter paper. Uranium can be recovered by using dilute hydrochloric acid for the ion aggregates brought into contact with seawater outside the filter paper and fixed to the cellulose fiber cylindrical filter paper. Therefore, in principle, uranium can be recovered very easily without using a large and special equipment as in the prior art. It is easy to expand the scale, and there is an effect that seawater uranium can be sufficiently recovered at a normal facility installed on the coast.
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本発明の実施例1におけるウラン回収方法の原理について説明し、次に実施例1における具体的な実験例について図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施例1におけるウラン回収方法の原理.
本発明の実施例1におけるウラン回収方法は、炭酸ウラニルイオンを含む溶液中のウランを回収するウラン回収方法である。炭酸ウラニルイオンを含む溶液としては海水が好適であり、以下の説明では海水を炭酸ウラニルイオンを含む溶液の例として用いる。ウランの化学種はウラニルイオン(UO2 2+)であるが、海水中では炭酸イオン(CO3 2−)と結びつき、炭酸ウラニルイオンとして存在している。炭酸ウラニルイオンは二炭酸ウラニルイオン([UO2(CO3)2]2−)および三炭酸ウラニルイオン([UO2(CO3)3]4−)の総称である。本発明の対象となる炭酸ウラニルイオンは、二炭酸ウラニルイオンおよび三炭酸ウラニルイオンであるが、いずれか一方を対象としてもよい。
First, the principle of the uranium recovery method in Example 1 of the present invention will be described, and then a specific experimental example in Example 1 will be described in detail with reference to the drawings.
Principle of uranium recovery method in Example 1 of the present invention.
The uranium recovery method in Example 1 of the present invention is a uranium recovery method for recovering uranium in a solution containing uranyl carbonate ions. Seawater is suitable as the solution containing uranyl carbonate ions, and seawater is used as an example of a solution containing uranyl carbonate ions in the following description. The chemical species of uranium is uranyl ion (UO 2 2+ ), but it is associated with carbonate ion (CO 3 2− ) in seawater and exists as uranyl carbonate ion. Uranyl carbonate ion is a generic name for uranyl dicarbonate ion ([UO 2 (CO 3 ) 2 ] 2− ) and uranyl tricarbonate ion ([UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− ). The uranyl carbonate ions that are the subject of the present invention are uranyl dicarbonate ions and uranyl tricarbonate ions, but either one may be targeted.
図1(A)ないし(C)は本発明の実施例1におけるウラン回収方法の原理を示す。図1(A)ないし(C)において、符号10はビーカー、12は所定の閉形状のセルロース繊維濾紙、14は海水、16はセルロース繊維濾紙12内の海水、18はビーカー10とは別のビーカーである。以下、セルロース繊維濾紙12内の海水16と海水14とを区別するために、セルロース繊維濾紙12内の海水16を特に内部海水16と言う。所定の閉形状のセルロース繊維濾紙12としてはセルロース繊維円筒濾紙が好適であり、以下の説明ではセルロース繊維円筒濾紙を所定の閉形状のセルロース繊維濾紙の例として用いる。図1(A)に示されるように、ビーカー10内の海水14および内部海水16中にセルロース繊維円筒濾紙12を浸し、セルロース繊維円筒濾紙12内の内部海水16に塩酸(HCl)を加えて内部海水16内の炭酸ウラニルイオンを分解し、内部海水16内にウラニルイオンを生成する(ウラニルイオン生成工程)。 1A to 1C show the principle of the uranium recovery method in Embodiment 1 of the present invention. 1A to 1C, reference numeral 10 denotes a beaker, 12 denotes a cellulose fiber filter paper having a predetermined closed shape, 14 denotes seawater, 16 denotes seawater in the cellulose fiber filter paper 12, and 18 denotes a beaker different from the beaker 10. It is. Hereinafter, in order to distinguish the seawater 16 in the cellulose fiber filter paper 12 from the seawater 14, the seawater 16 in the cellulose fiber filter paper 12 is particularly referred to as internal seawater 16. Cellulose fiber cylindrical filter paper is suitable as the predetermined closed-shaped cellulose fiber filter paper. In the following description, cellulose fiber cylindrical filter paper is used as an example of the predetermined closed-shaped cellulose fiber filter paper. As shown in FIG. 1 (A), cellulose fiber cylindrical filter paper 12 is immersed in seawater 14 and internal seawater 16 in beaker 10, and hydrochloric acid (HCl) is added to internal seawater 16 in cellulose fiber cylindrical filter paper 12. The uranyl carbonate ions in the seawater 16 are decomposed to generate uranyl ions in the internal seawater 16 (uranyl ion generation step).
ここで、上述した炭酸ウラニルイオンのウラニルイオンへの分解(ウラニルイオン生成工程)について説明する。最初、内部海水16中では、以下の化学平衡式1ないし4が成立している。 Here, the above-described decomposition of uranyl carbonate ions into uranyl ions (a uranyl ion generation step) will be described. First, in the internal seawater 16, the following chemical equilibrium formulas 1 to 4 are established.
内部海水16に塩酸を加えて水素イオン濃度を増加させると、化学平衡式4の平衡は左に移動し、化学平衡式3の平衡も左に移動する。その結果、化学平衡式1および2の平衡は左に移動し、炭酸ウラニルイオンは分解してウラニルイオンが生成されることになる。以上の反応をまとめて示すと、三炭酸ウラニルイオンのウラニルイオンへの分解は以下の化学平衡式5で表され、二炭酸ウラニルイオンのウラニルイオンへの分解は以下の化学平衡式6で表される。 When hydrochloric acid is added to the internal seawater 16 to increase the hydrogen ion concentration, the equilibrium of the chemical equilibrium formula 4 moves to the left, and the equilibrium of the chemical equilibrium formula 3 also moves to the left. As a result, the equilibrium of the chemical equilibrium formulas 1 and 2 shifts to the left, and the uranyl carbonate ion is decomposed to generate the uranyl ion. Summarizing the above reactions, the decomposition of uranyl tricarbonate ions into uranyl ions is represented by the following chemical equilibrium formula 5, and the decomposition of uranyl dicarbonate ions into uranyl ions is represented by the following chemical equilibrium formula 6. The
図2は、ウラン化学種の分率に及ぼすpHの影響を示すグラフである。図2において、横軸は海水のpH、縦軸は海水のウラン化学種の分率であり、四角印がウラニルイオン(A)、丸印が二炭酸ウラニルイオン(B)、三角印が三炭酸ウラニルイオン(C)を示す。図2に示されるように、ウラニルイオン(A)、二炭酸ウラニルイオン(B)および三炭酸ウラニルイオン(C)の分率(存在比)は海水16のpHによって変化する。海水のpHは8.2程度であるため、三炭酸ウラニルイオン(C)の存在割合が大きい。上述のように内部海水16を酸性にすると、図2に示されるように、内部海水16中の炭酸ウラニルイオン(CおよびB)はウラニルイオン(A)となる。従って、酸性にしたセルロース繊維円筒濾紙12内の内部海水16にはウラニルイオン(A)が存在する。 FIG. 2 is a graph showing the effect of pH on the fraction of uranium species. In FIG. 2, the horizontal axis is the pH of seawater, the vertical axis is the fraction of uranium species in seawater, the square marks are uranyl ions (A), the circle marks are uranyl dicarbonate ions (B), and the triangle marks are tricarbonate. Uranyl ion (C) is shown. As shown in FIG. 2, the fraction (abundance ratio) of uranyl ion (A), uranyl dicarbonate ion (B), and uranyl tricarbonate ion (C) varies depending on the pH of seawater 16. Since the pH of seawater is about 8.2, the abundance ratio of uranyl tricarbonate ions (C) is large. When the internal seawater 16 is acidified as described above, the uranyl carbonate ions (C and B) in the internal seawater 16 become uranyl ions (A) as shown in FIG. Accordingly, uranyl ions (A) are present in the internal seawater 16 in the acidified cellulose fiber cylindrical filter paper 12.
図1に戻って説明すると、図1(B)に示されるように、セルロース繊維円筒濾紙12を介して、上述のウラニルイオン生成工程で生成したウラニルイオンを含むセルロース繊維円筒濾紙12内の内部海水16と炭酸ウラニルイオンを含むセルロース繊維円筒濾紙12外の海水14とを接触し、セルロース繊維円筒濾紙12にイオン会合体(UO2 2+[UO2(CO3)2]2−または(UO2 2+)2[UO2(CO3)3]4−)としてウランを固定する(ウラン固定工程)。このイオン会合体の生成反応は、二炭酸ウラニルイオン、三炭酸ウラニルイオンについて各々以下の化学式7、8のように表される。 Referring back to FIG. 1, as shown in FIG. 1B, internal seawater in the cellulose fiber cylindrical filter paper 12 containing uranyl ions generated in the above-described uranyl ion generation step via the cellulose fiber cylindrical filter paper 12. 16 and seawater 14 outside the cellulose fiber cylindrical filter paper 12 containing uranyl carbonate ions 12 are brought into contact with the cellulose fiber cylindrical filter paper 12 to form ion aggregates (UO 2 2+ [UO 2 (CO 3 ) 2 ] 2− or (UO 2 2+). ) 2 [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− ) to fix uranium (uranium fixing step). The formation reaction of this ion aggregate is represented by the following chemical formulas 7 and 8 for uranyl dicarbonate ion and uranyl tricarbonate ion, respectively.
次に、図1(C)に示されるように、上述のウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維円筒濾紙12を内部海水16および14の入ったビーカー10から取り出し、セルロース繊維円筒濾紙12を別のビーカー18内の希塩酸に浸してウランを溶離する(ウラン溶離工程)。イオン会合体UO2 2+[UO2(CO3)2]2−の分解反応は、化学式6と7とから以下の化学式9のように表される。 Next, as shown in FIG. 1 (C), the cellulose fiber cylindrical filter paper 12 on which uranium is fixed in the uranium fixing step described above is taken out from the beaker 10 containing the internal seawater 16 and 14, and the cellulose fiber cylindrical filter paper 12 is separated. The uranium is eluted by immersing it in dilute hydrochloric acid in the beaker 18 (uranium elution step). The decomposition reaction of the ion aggregate UO 2 2+ [UO 2 (CO 3 ) 2 ] 2− is represented by the following chemical formula 9 from the chemical formulas 6 and 7.
同様にして、イオン会合体(UO2 2+)2[UO2(CO3)3]4−の分解反応は、化学式5と8とから以下の化学式10のように表される。 Similarly, the decomposition reaction of the ion aggregate (UO 2 2+ ) 2 [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− is represented by the following chemical formula 10 from the chemical formulas 5 and 8.
以上のように、ビーカー10内の海水14(および16)中にセルロース繊維円筒濾紙12を浸し、セルロース繊維円筒濾紙12内の内部海水16に塩酸を加えて内部海水16内の炭酸ウラニルイオンを分解し、内部海水16内にウラニルイオンを生成する(ウラニルイオン生成工程)。セルロース繊維円筒濾紙12を介して、ウラニルイオン生成工程で生成したウラニルイオンを含むセルロース繊維円筒濾紙12内の内部海水16と炭酸ウラニルイオンを含むセルロース繊維円筒濾紙12外の海水14とを接触し、セルロース繊維円筒濾紙12にイオン会合体(UO2 2+[UO2(CO3)2]2−または(UO2 2+)2[UO2(CO3)3]4−)としてウランを固定する(ウラン固定工程)。ウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維円筒濾紙12を内部海水16および14の入ったビーカー10から取り出し、セルロース繊維円筒濾紙12を別のビーカー18内の希塩酸に浸してウランを溶離する(ウラン溶離工程)。本発明の実施例1におけるウラン回収方法の原理の特徴は、海水14および内部海水16にセルロース繊維円筒濾紙12を浸し、塩酸を内部海水16に加えてウラニルイオンを生成し、セルロース繊維円筒濾紙12を介してこのウラニルイオンと炭酸ウラニルイオンを含む海水14とを接触させ、セルロース繊維円筒濾紙12に固定したイオン会合体に希塩酸を用いることにより、ウランを回収するという点にある。このため、従来技術のように大型で且つ特殊な設備を用いることなく、原理的に極めて簡易にウランを回収することができる。規模を拡大することは容易であり、沿岸に設置した通常の施設で十分に海水ウランを回収することができる。 As described above, cellulose fiber cylindrical filter paper 12 is immersed in seawater 14 (and 16) in beaker 10 and hydrochloric acid is added to internal seawater 16 in cellulose fiber cylindrical filter paper 12 to decompose uranyl carbonate ions in internal seawater 16. Then, uranyl ions are generated in the internal seawater 16 (uranyl ion generation step). Contacting the inner seawater 16 in the cellulose fiber cylindrical filter paper 12 containing uranyl ions produced in the uranyl ion production step and the seawater 14 outside the cellulose fiber cylindrical filter paper 12 containing uranyl carbonate ions through the cellulose fiber cylindrical filter paper 12, Uranium is fixed as an ion aggregate (UO 2 2+ [UO 2 (CO 3 ) 2 ] 2− or (UO 2 2+ ) 2 [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− ) on the cellulose fiber cylindrical filter paper 12 (uranium). Fixing process). The cellulose fiber cylindrical filter paper 12 on which uranium is fixed in the uranium fixing step is taken out from the beaker 10 containing the internal seawater 16 and 14, and the cellulose fiber cylindrical filter paper 12 is immersed in dilute hydrochloric acid in another beaker 18 to elute uranium (uranium elution). Process). The feature of the principle of the uranium recovery method in Example 1 of the present invention is that cellulose fiber cylindrical filter paper 12 is immersed in seawater 14 and internal seawater 16, and hydrochloric acid is added to internal seawater 16 to generate uranyl ions. The uranyl ions and seawater 14 containing uranyl carbonate ions are brought into contact with each other, and uranium is recovered by using dilute hydrochloric acid for the ion aggregates fixed to the cellulose fiber cylindrical filter paper 12. Therefore, in principle, uranium can be recovered very easily without using a large and special equipment as in the prior art. It is easy to expand the scale, and seawater uranium can be sufficiently recovered at ordinary facilities installed on the coast.
上述の説明では、炭酸ウラニルイオンを含む溶液として海水を例として用いたが、本発明の実施例1におけるウラン回収方法は海水に限定されるものではない。ウランの希薄溶液に炭酸イオンを加えることにより、海水と同様な系ができるため、本発明の実施例1におけるウラン回収方法は、海水以外のウランの希薄溶液に対しても適用することができることは勿論である。 In the above description, seawater is used as an example of a solution containing uranyl carbonate ions, but the uranium recovery method in Example 1 of the present invention is not limited to seawater. By adding carbonate ions to a dilute uranium solution, a system similar to seawater can be formed. Therefore, the uranium recovery method in Example 1 of the present invention can be applied to dilute uranium solutions other than seawater. Of course.
以下、実施例1における具体的な実験例について説明する。図3(A)ないし(D)は、本発明の実施例1におけるウラン回収方法の一例を示す。図3(A)ないし(D)で図1(A)ないし(C)と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図3(A)ないし(D)において、符号10aは150mlのポリプロピレン製ビーカー、12aは外径28mm、内径24mm、長さ100mmのセルロース繊維製円筒濾紙、20は回転子、22はスターラーである。セルロース繊維製円筒濾紙12aとしては東洋濾紙株式会社のADVANTEC(登録商標)84を用いた。セルロース繊維製円筒濾紙12aの膜厚は、好適には約2mmである。 Hereinafter, specific experimental examples in Example 1 will be described. 3A to 3D show an example of the uranium recovery method in Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 3A to FIG. 3D, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1A to FIG. 3A to 3D, reference numeral 10a is a 150 ml polypropylene beaker, 12a is a cellulose fiber cylindrical filter paper having an outer diameter of 28 mm, an inner diameter of 24 mm, and a length of 100 mm, 20 is a rotor, and 22 is a stirrer. ADVANTEC (registered trademark) 84 manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd. was used as the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a. The film thickness of the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a is preferably about 2 mm.
図3(A)に示されるように、ポリプロピレン製ビーカー10aにセルロース繊維製円筒濾紙12aを入れ、海水100mlをポリプロピレン製ビーカー10aに加える。内部海水16は約20mlとなる。海水14および内部海水16には、上述したように炭酸ウラニルイオンが含まれている。海水14(および内部海水16)は青森県深浦町千畳敷海岸から採取した。海水14(および内部海水16)のウラン濃度は、21回の繰返し実験で、平均値3.23μg/L、標準偏差0.14μg/Lである。海水14(および内部海水16)のpHは8.2である。 As shown in FIG. 3A, a cellulose fiber cylindrical filter paper 12a is placed in a polypropylene beaker 10a, and 100 ml of seawater is added to the polypropylene beaker 10a. The internal seawater 16 is about 20 ml. The seawater 14 and the internal seawater 16 contain uranyl carbonate ions as described above. Seawater 14 (and internal seawater 16) was collected from Senjojiki Beach, Fukaura Town, Aomori Prefecture. The uranium concentration in the seawater 14 (and the internal seawater 16) has an average value of 3.23 μg / L and a standard deviation of 0.14 μg / L in 21 repeated experiments. The pH of the seawater 14 (and internal seawater 16) is 8.2.
次に、図3(B)に示されるように、内部海水16に1M塩酸0.2mlを加える。この結果、上述したように内部海水16の炭酸ウラニルイオンは分解されてウランイオンが生成される(ウラニルイオン生成工程)。 Next, as shown in FIG. 3 (B), 0.2 ml of 1M hydrochloric acid is added to the internal seawater 16. As a result, as described above, the uranyl carbonate ions in the internal seawater 16 are decomposed and uranium ions are generated (a uranyl ion generation step).
図3(C)に示されるように、セルロース繊維製円筒濾紙12aを介して、ウラニルイオン生成工程で生成したウラニルイオンを含む内部海水16と炭酸ウラニルイオンを含む海水14とが接触し、セルロース繊維製円筒濾紙12aにイオン会合体(UO2 2+[UO2(CO3)2]2−または(UO2 2+)2[UO2(CO3)3]4−)としてウランが固定される(ウラン固定工程)。 As shown in FIG. 3C, the inner seawater 16 containing uranyl ions produced in the uranyl ion production step and the seawater 14 containing uranyl carbonate ions are brought into contact with each other through the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a, and cellulose fibers Uranium is fixed to the cylindrical filter paper 12a as ion aggregates (UO 2 2+ [UO 2 (CO 3 ) 2 ] 2− or (UO 2 2+ ) 2 [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− ) (uranium). Fixing process).
上述のウラン固定工程は、セルロース繊維製円筒濾紙12aを介して、ウラニルイオン生成工程で生成したウラニルイオンを含む内部海水16と炭酸ウラニルイオンを含む海水14とを接触し、放置して、セルロース繊維製円筒濾紙12aにイオン会合体としてウランを固定することができる。放置は主としてセルロース繊維製円筒濾紙12a内外の海水のpHを所定の値に達せしめ、ウランをセルロース繊維製円筒濾紙12aに固定するウラン固定工程において必要となる。当該放置はセルロース繊維製円筒濾紙12a外の海水14の撹拌を伴うこともできる。具体的には、海水14をスターラー22で6時間以上撹拌しながら放置する。撹拌は、セルロース繊維製円筒濾紙12a内の内部海水16のpHとセルロース繊維製円筒濾紙12a外の海水14のpHとが等しくなった時点で止める。 In the above-described uranium fixing step, the inner seawater 16 containing uranyl ions produced in the uranyl ion production step and the seawater 14 containing uranyl carbonate ions are brought into contact with each other through the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a, and left to stand. Uranium can be fixed as an ion aggregate on the cylindrical filter paper 12a. The standing is mainly required in the uranium fixing step in which the pH of seawater inside and outside the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a reaches a predetermined value and uranium is fixed to the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a. The leaving can be accompanied by stirring the seawater 14 outside the cylindrical filter paper 12a made of cellulose fiber. Specifically, the seawater 14 is left to stir with the stirrer 22 for 6 hours or more. Stirring is stopped when the pH of the internal seawater 16 in the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a becomes equal to the pH of the seawater 14 outside the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a.
図4は、セルロース繊維製円筒濾紙12aの外部の海水14および内部海水16の各海水試料のpHに及ぼす放置時間の影響を示すグラフである。図4で、横軸は撹拌時間(時間)、縦軸はpHである。図4に示されるように、最初、海水14のpHは8.2であり、内部海水16のpHは約2であった。この状態で海水14を撹拌しながら放置すると、やがて海水14と内部海水16とが混ざり合い、6時間以上(好適には7時間)で両海水試料のpHは等しくなる。従って、放置する時間は、撹拌を伴う場合、6時間以上、好適には7時間である。 FIG. 4 is a graph showing the influence of the standing time on the pH of each seawater sample of the seawater 14 and the internal seawater 16 of the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a. In FIG. 4, the horizontal axis represents the stirring time (hour), and the vertical axis represents the pH. As shown in FIG. 4, initially, the pH of the seawater 14 was 8.2 and the pH of the internal seawater 16 was about 2. If the seawater 14 is left stirring in this state, the seawater 14 and the internal seawater 16 will eventually mix, and the pH of both seawater samples will be equal in 6 hours or longer (preferably 7 hours). Therefore, the time to stand is 6 hours or more, preferably 7 hours when stirring is involved.
図3に戻り説明すると、図3(D)に示されるように、上述のウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維製円筒濾紙12aを内部海水16および海水14の入ったポリプロピレン製ビーカー10aから取り出し、セルロース繊維製円筒濾紙12aを別のビーカー18aに入れる。ビーカー18aに0.5M希塩酸50mlを加えて、捕集したウランを溶離する(ウラン溶離工程)。 Returning to FIG. 3, as shown in FIG. 3D, the cellulose fiber cylindrical filter paper 12 a fixed with uranium in the uranium fixing process described above is taken out from the polypropylene beaker 10 a containing the internal seawater 16 and the seawater 14. Then, the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a is put into another beaker 18a. 50 ml of 0.5M diluted hydrochloric acid is added to the beaker 18a to elute the collected uranium (uranium elution step).
ウラン溶離工程で溶離されたウランを定量し、ウランの回収率に及ぼすpHの影響を検討した。図5は、ウランの回収率に及ぼすpHの影響を示すグラフである。図5で、横軸はセルロース繊維製円筒濾紙12a内外におけるpH、縦軸はウラン回収率(%)であり、丸印はウラン固定工程において撹拌しながら7時間放置した場合、四角印はウラン固定工程において撹拌無しで24時間放置した場合を示す。上述したように、海水14(および内部海水16)のウラン濃度は、21回の繰返し実験で、平均値3.23μg/L、標準偏差0.14μg/Lであった。従って、ポリプロピレン製ビーカー10aに加えた海水100ml中のウランの量は0.323μgとなる。図5に示される回収率はこの0.323μgを基準として算出した。図5の点線近傍に示されるように、海水ウランはウラン固定工程において撹拌しながら7時間放置した場合、セルロース繊維製円筒濾紙12a内外におけるpHが6付近になると、80%近くが回収されることがわかった。さらに、図5の点線近傍に示されるように、海水ウランはウラン固定工程において撹拌無しで24時間放置した場合にも、セルロース繊維製円筒濾紙12a内外におけるpHが6付近になると、80%近くが回収されることがわかった。従って、撹拌を伴わない場合、放置する時間は好適には24時間である。 The amount of uranium eluted in the uranium elution process was quantified, and the effect of pH on uranium recovery was investigated. FIG. 5 is a graph showing the effect of pH on uranium recovery. In FIG. 5, the horizontal axis is the pH inside and outside the cylindrical filter paper 12a made of cellulose fiber, the vertical axis is the uranium recovery rate (%), the circle mark is left for 7 hours with stirring in the uranium fixation step, and the square mark is uranium fixation. The case where it is allowed to stand for 24 hours without stirring in the process is shown. As described above, the uranium concentration in the seawater 14 (and the internal seawater 16) was an average value of 3.23 μg / L and a standard deviation of 0.14 μg / L in 21 repeated experiments. Therefore, the amount of uranium in 100 ml of seawater added to the polypropylene beaker 10a is 0.323 μg. The recovery shown in FIG. 5 was calculated based on this 0.323 μg. As shown in the vicinity of the dotted line in FIG. 5, when the seawater uranium is left for 7 hours with stirring in the uranium fixing process, when the pH inside and outside the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a becomes around 6, 80% is recovered. I understood. Further, as shown in the vicinity of the dotted line in FIG. 5, seawater uranium is nearly 80% when the pH inside and outside the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a is around 6 even when left for 24 hours without stirring in the uranium fixing step. It was found that it was recovered. Therefore, when stirring is not involved, the time for leaving is preferably 24 hours.
以上より、本発明の実施例1によれば、ポリプロピレン製ビーカー10aにセルロース繊維製円筒濾紙12aを入れ、海水100mlをポリプロピレン製ビーカー10aに加える。次に、内部海水16(約20ml)に1M塩酸0.2mlを加える(ウラニルイオン生成工程)。セルロース繊維製円筒濾紙12aを介して、ウラニルイオン生成工程で生成したウラニルイオンを含む内部海水16と炭酸ウラニルイオンを含む海水14とが接触し、セルロース繊維製円筒濾紙12aにイオン会合体(UO2 2+[UO2(CO3)2]2−または(UO2 2+)2[UO2(CO3)3]4−)としてウランが固定される(ウラン固定工程)。ウラン固定工程は、セルロース繊維製円筒濾紙12aを介して、ウラニルイオン生成工程で生成したウラニルイオンを含む内部海水16と炭酸ウラニルイオンを含む海水14とを接触し、放置して、セルロース繊維製円筒濾紙12aにイオン会合体としてウランを固定することができる。当該放置はセルロース繊維製円筒濾紙12a外の海水14の撹拌を伴うこともできる。具体的には、海水14をスターラー22で6時間以上撹拌しながら放置する。撹拌は、セルロース繊維製円筒濾紙12a内の内部海水16のpHとセルロース繊維製円筒濾紙12a外の海水14のpHとが等しくなった時点(好適には撹拌しながら7時間放置した後)で止める。ウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維製円筒濾紙12aを内部海水16および海水14の入ったポリプロピレン製ビーカー10aから取り出し、セルロース繊維製円筒濾紙12aを別のビーカー18aに入れる。ビーカー18aに0.5M希塩酸50mlを加えて、捕集したウランを溶離する(ウラン溶離工程)。海水ウランはウラン固定工程において撹拌しながら7時間放置した場合、セルロース繊維製円筒濾紙12a内外におけるpHが6付近になると、80%近くが回収されることがわかった。さらに、海水ウランはウラン固定工程において撹拌無しで24時間放置した場合にも、セルロース繊維製円筒濾紙12a内外におけるpHが6付近になると、80%近くが回収されることがわかった。基本的には、酸性の内部海水16を含むセルロース繊維製円筒濾紙12aを天然の海水14に接触させ、海水14を撹拌しながら7時間放置するか、あるいは上記撹拌無しで24時間放置するだけで、海水ウランを回収することができる。すなわち、従来技術のように大型で且つ特殊な設備を用いることなく、極めて簡易にウランを回収することができる。海水ウランを捕集した後の海水はpH6付近であることから、そのまま海水に放出することができる。 As described above, according to Example 1 of the present invention, the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a is put into the polypropylene beaker 10a, and 100 ml of seawater is added to the polypropylene beaker 10a. Next, 0.2 ml of 1M hydrochloric acid is added to the internal seawater 16 (about 20 ml) (uranyl ion generation step). The inner seawater 16 containing uranyl ions produced in the uranyl ion production step and the seawater 14 containing uranyl carbonate ions are brought into contact with each other through the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a, and an ion aggregate (UO 2) is brought into contact with the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a. Uranium is fixed as 2+ [UO 2 (CO 3 ) 2 ] 2− or (UO 2 2+ ) 2 [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− ) (uranium fixing step). In the uranium fixing step, the inner seawater 16 containing uranyl ions generated in the uranyl ion generation step and the seawater 14 containing uranyl carbonate ions are brought into contact with each other through the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a, and left to stand. Uranium can be fixed as an ion aggregate on the filter paper 12a. The leaving can be accompanied by stirring the seawater 14 outside the cylindrical filter paper 12a made of cellulose fiber. Specifically, the seawater 14 is left to stir with the stirrer 22 for 6 hours or more. Stirring is stopped when the pH of the internal seawater 16 in the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a is equal to the pH of the seawater 14 outside the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a (preferably after leaving for 7 hours with stirring). . The cellulose fiber cylindrical filter paper 12a in which uranium is fixed in the uranium fixing step is taken out from the polypropylene beaker 10a containing the internal seawater 16 and seawater 14, and the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a is put into another beaker 18a. 50 ml of 0.5M diluted hydrochloric acid is added to the beaker 18a to elute the collected uranium (uranium elution step). It was found that when seawater uranium was allowed to stand for 7 hours with stirring in the uranium fixing step, nearly 80% was recovered when the pH inside and outside the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a was around 6. Furthermore, even when the uranium seawater was left for 24 hours without stirring in the uranium fixing step, it was found that when the pH inside and outside the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a was around 6, nearly 80% was recovered. Basically, the cellulose fiber cylindrical filter paper 12a containing the acidic internal seawater 16 is brought into contact with the natural seawater 14, and the seawater 14 is left for 7 hours with stirring, or left for 24 hours without the above stirring. Seawater uranium can be recovered. That is, uranium can be recovered very easily without using large and special equipment as in the prior art. Since the seawater after collecting seawater uranium is around pH 6, it can be directly released into seawater.
まず、本発明の実施例2におけるウラン回収方法の原理について説明し、次に実施例2における具体的な実験例について図面を参照して詳細に説明する。 First, the principle of the uranium recovery method in Embodiment 2 of the present invention will be described, and then a specific experimental example in Embodiment 2 will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施例2におけるウラン回収方法の原理.
本発明の実施例2におけるウラン回収方法は、実施例1と同様に、炭酸ウラニルイオンを含む溶液中のウランを回収するウラン回収方法である。実施例1と同様に、炭酸ウラニルイオンを含む溶液としては海水が好適であり、以下の説明では海水を炭酸ウラニルイオンを含む溶液の例として用いる。本発明の実施例2において対象となる炭酸ウラニルイオンは、実施例1と同様に、二炭酸ウラニルイオンおよび三炭酸ウラニルイオンであるが、いずれか一方を対象としてもよい。
Principle of uranium recovery method in Embodiment 2 of the present invention.
The uranium recovery method in Example 2 of the present invention is a uranium recovery method for recovering uranium in a solution containing uranyl carbonate ions, as in Example 1. As in Example 1, seawater is suitable as a solution containing uranyl carbonate ions, and seawater is used as an example of a solution containing uranyl carbonate ions in the following description. The target uranyl carbonate ions in Example 2 of the present invention are uranyl dicarbonate ions and uranyl tricarbonate ions as in Example 1, but either one may be the target.
図6(A)ないし(C)は本発明の実施例2におけるウラン回収方法の原理を示す。図6(A)ないし(C)で図1(A)ないし(C)と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図6(A)ないし(C)において、符号32は所定の形状のセルロース繊維濾紙である。所定の形状のセルロース繊維濾紙32としてはセルロース繊維円筒濾紙が好適である。通常、濾過の実験には、平板なセルロース繊維濾紙ではなくセルロース繊維円筒濾紙を用いているため、以下の説明ではセルロース繊維円筒濾紙を所定の形状のセルロース繊維濾紙の例として用いる。但し、これは実験の便宜上のためであり、濾過に用いることができるものであれば所定の形状のセルロース繊維濾紙32はセルロース繊維円筒濾紙に限定されるものではない。 FIGS. 6A to 6C show the principle of the uranium recovery method in Embodiment 2 of the present invention. 6A to 6C, the same reference numerals as those in FIGS. 1A to 1C denote the same elements, and the description thereof is omitted. 6A to 6C, reference numeral 32 denotes a cellulose fiber filter paper having a predetermined shape. The cellulose fiber filter paper 32 having a predetermined shape is preferably a cellulose fiber cylindrical filter paper. Usually, a cellulose fiber cylindrical filter paper is used in the filtration experiment instead of a flat cellulose fiber filter paper. Therefore, in the following description, a cellulose fiber cylindrical filter paper is used as an example of a cellulose fiber filter paper having a predetermined shape. However, this is for the convenience of the experiment, and the cellulose fiber filter paper 32 having a predetermined shape is not limited to the cellulose fiber cylindrical filter paper as long as it can be used for filtration.
図6(A)に示されるように、ビーカー10内の海水14に塩酸を加えて炭酸ウラニルイオンの一部をウラニルイオンに変換し、ウラニルイオンと炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体を生成する(イオン会合体生成工程)。ここで、炭酸ウラニルイオンのウラニルイオンへの変換(または分解)についての説明は、実施例1において化学平衡式1ないし6を用いた説明と同じであるため省略する。実施例1において図2のウラン化学種の分率に及ぼすpHの影響を示すグラフを用いて説明したように、海水14のpHが5〜7に調整された場合、海水14中には、ウラニルイオン、二炭酸ウラニルイオンおよび三炭酸ウラニルイオンが共に存在している。従って、実施例1において化学式7および8を用いてイオン会合体の生成反応を説明したように、海水14中ではウラニルイオンと二炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体、およびウラニルイオンと三炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体が生成されている。 As shown in FIG. 6 (A), hydrochloric acid is added to seawater 14 in the beaker 10 to convert a part of uranyl carbonate ions into uranyl ions, thereby generating an ion aggregate of uranyl ions and uranyl carbonate ions ( Ion aggregate production step). Here, the description of the conversion (or decomposition) of uranyl carbonate ions to uranyl ions is the same as the description using the chemical equilibrium formulas 1 to 6 in Example 1, and therefore will be omitted. As described with reference to the graph showing the influence of pH on the fraction of uranium species in FIG. 2 in Example 1, when the pH of the seawater 14 is adjusted to 5 to 7, the seawater 14 contains uranyl. There are both ions, uranyl dicarbonate ions and uranyl tricarbonate ions. Therefore, as explained in Example 1 using the chemical formulas 7 and 8, the formation reaction of the ion aggregate is explained in seawater 14, the ion aggregate of uranyl ion and uranyl dicarbonate ion, and uranyl ion and uranyl tricarbonate ion. Ion aggregates are generated.
次に、図6(B)に示されるように、上述のイオン会合体生成工程で生成したイオン会合体を含む海水14をセルロース繊維円筒濾紙32を用いて濾過し、セルロース繊維円筒濾紙32にイオン会合体(UO2 2+[UO2(CO3)2]2−、(UO2 2+)2[UO2(CO3)3]4−)としてウランを固定する(ウラン固定工程)。 Next, as shown in FIG. 6B, the seawater 14 containing the ion aggregates produced in the above-mentioned ion aggregate production step is filtered using a cellulose fiber cylindrical filter paper 32, and ions are put on the cellulose fiber cylindrical filter paper 32. Uranium is fixed as an aggregate (UO 2 2+ [UO 2 (CO 3 ) 2 ] 2− , (UO 2 2+ ) 2 [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− ) (uranium fixing step).
図6(C)に示されるように、上述のウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維円筒濾紙32を別のビーカー18内の希塩酸に浸してウランを溶離する(ウラン溶離工程)。イオン会合体の分解反応の説明は、実施例1において化学式9および10を用いた説明と同様であるため省略する。 As shown in FIG. 6C, the cellulose fiber cylindrical filter paper 32 on which uranium is fixed in the uranium fixing step described above is immersed in dilute hydrochloric acid in another beaker 18 to elute uranium (uranium elution step). The explanation of the decomposition reaction of the ion aggregate is the same as the explanation using Chemical Formulas 9 and 10 in Example 1, and therefore will be omitted.
以上のように、ビーカー10内の海水14に塩酸を加えて炭酸ウラニルイオンの一部をウラニルイオンに変換し、ウラニルイオンと炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体を生成する(イオン会合体生成工程)。イオン会合体生成工程で生成したイオン会合体を含む海水14をセルロース繊維円筒濾紙32を用いて濾過し、セルロース繊維円筒濾紙32にイオン会合体としてウランを固定する(ウラン固定工程)。ウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維円筒濾紙32を別のビーカー18内の希塩酸に浸してウランを溶離する(ウラン溶離工程)。本発明の実施例2におけるウラン回収方法の原理によれば、実施例1のように予め海水14中にセルロース繊維円筒濾紙32を浸しておく必要がない。このため、実施例1と比較してさらに簡易にウランを回収することができる。 As described above, hydrochloric acid is added to the seawater 14 in the beaker 10 to convert some of the uranyl carbonate ions to uranyl ions, thereby generating an ion aggregate of uranyl ions and uranyl carbonate ions (ion aggregate generation step). . Seawater 14 containing ion aggregates produced in the ion aggregate production process is filtered using cellulose fiber cylindrical filter paper 32, and uranium is fixed as an ion aggregate on cellulose fiber cylindrical filter paper 32 (uranium fixing process). The cellulose fiber cylindrical filter paper 32 on which uranium is fixed in the uranium fixing step is immersed in dilute hydrochloric acid in another beaker 18 to elute uranium (uranium elution step). According to the principle of the uranium recovery method in the second embodiment of the present invention, it is not necessary to previously immerse the cellulose fiber cylindrical filter paper 32 in the seawater 14 as in the first embodiment. For this reason, uranium can be recovered more easily than in the first embodiment.
上述の説明では、炭酸ウラニルイオンを含む溶液として海水を例として用いたが、実施例1と同様に、実施例2におけるウラン回収方法は海水に限定されるものではない。ウランの希薄溶液に炭酸イオンを加えることにより、海水と同様な系ができるため、実施例2におけるウラン回収方法も実施例1と同様に、海水以外のウランの希薄溶液に対しても適用することができることは勿論である。 In the above description, seawater is used as an example of a solution containing uranyl carbonate ions, but as in Example 1, the uranium recovery method in Example 2 is not limited to seawater. Since a system similar to seawater can be formed by adding carbonate ions to a dilute uranium solution, the uranium recovery method in Example 2 should also be applied to dilute uranium solutions other than seawater as in Example 1. Of course you can.
以下、実施例2における具体的な実験例について説明する。図7(A)ないし(C)は、本発明の実施例2におけるウラン回収方法の一例を示す。図7(A)ないし(C)で図6(A)ないし(C)および図3(A)ないし(D)と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図7(A)ないし(C)において、符号32aは外径28mm、内径24mm、長さ100mmのセルロース繊維製円筒濾紙(東洋濾紙株式会社製のADVANTEC(登録商標)84)である。セルロース繊維製円筒濾紙32aの膜厚は、好適には約2mmである。 Hereinafter, a specific experimental example in Example 2 will be described. FIGS. 7A to 7C show an example of the uranium recovery method in Embodiment 2 of the present invention. 7A to 7C, the same reference numerals as those in FIGS. 6A to 6C and FIGS. 3A to 3D denote the same elements, and thus the description thereof is omitted. 7A to 7C, reference numeral 32a is a cellulose fiber cylindrical filter paper (ADVANTEC (registered trademark) 84 manufactured by Toyo Filter Paper Co., Ltd.) having an outer diameter of 28 mm, an inner diameter of 24 mm, and a length of 100 mm. The film thickness of the cellulose fiber cylindrical filter paper 32a is preferably about 2 mm.
図7(A)に示されるように、ポリプロピレン製ビーカー10a内に海水14を100ml入れる。海水14は実施例1と同様に青森県深浦町千畳敷海岸から採取した。実施例1と同様に、海水14のウラン濃度は21回の繰返し実験で、平均値3.23μg/L、標準偏差0.14μg/Lであり、海水14のpHは8.2である。次に、図7(A)に示されるように、海水14に1M塩酸0.2mlを加える。この結果、上述したように海水14の炭酸ウラニルイオンの一部がウラニルイオンに変換され、ウラニルイオンと炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体が生成される(イオン会合体生成工程)。 As shown in FIG. 7A, 100 ml of seawater 14 is placed in a polypropylene beaker 10a. Seawater 14 was collected from the Senjojiki coast in Fukaura-machi, Aomori Prefecture, as in Example 1. As in Example 1, the uranium concentration in the seawater 14 is an average value of 3.23 μg / L, a standard deviation of 0.14 μg / L in 21 repeated experiments, and the pH of the seawater 14 is 8.2. Next, as shown in FIG. 7A, 0.2 ml of 1M hydrochloric acid is added to the seawater 14. As a result, as described above, a part of the uranyl carbonate ion in the seawater 14 is converted into uranyl ion, and an ion aggregate of the uranyl ion and the uranyl carbonate ion is generated (ion aggregate generation process).
上述のイオン会合体生成工程は、炭酸ウラニルイオンを含む海水14に塩酸を加えて、放置し、炭酸ウラニルイオンの一部をウラニルイオンに変換し、ウラニルイオンと炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体を生成することができる。放置は主としてビーカー10a内の海水14のpHを所定の値(pH=5〜7)に達せしめ、ウラニルイオンと炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体を生成するイオン会合体生成工程において必要となる。 In the above-mentioned ion aggregate production step, hydrochloric acid is added to seawater 14 containing uranyl carbonate ions, and the mixture is allowed to stand to convert part of the uranyl carbonate ions into uranyl ions, and the ion aggregates of uranyl ions and uranyl carbonate ions are formed. Can be generated. The neglect is mainly required in an ion aggregate production step of generating an ion aggregate of uranyl ions and uranyl carbonate ions by causing the pH of the seawater 14 in the beaker 10a to reach a predetermined value (pH = 5 to 7).
次に、図7(B)に示されるように、上述のイオン会合体生成工程で生成したイオン会合体を含む海水14をセルロース繊維円筒濾紙32aを用いて濾過し、セルロース繊維円筒濾紙32aにイオン会合体としてウランを固定する(ウラン固定工程)。 Next, as shown in FIG. 7B, the seawater 14 containing the ion aggregate produced in the above-mentioned ion aggregate production process is filtered using a cellulose fiber cylindrical filter paper 32a, and ions are applied to the cellulose fiber cylindrical filter paper 32a. Uranium is fixed as an aggregate (uranium fixing step).
図7(C)に示されるように、上述のウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維円筒濾紙32aを別のビーカー18aに入れる。ビーカー18aに0.5M希塩酸50mlを加えて、捕集したウランを溶離する(ウラン溶離工程)。 As shown in FIG. 7C, the cellulose fiber cylindrical filter paper 32a on which uranium is fixed in the above-described uranium fixing step is put into another beaker 18a. 50 ml of 0.5M diluted hydrochloric acid is added to the beaker 18a to elute the collected uranium (uranium elution step).
実施例1と同様に、ウラン溶離工程で溶離されたウランを定量し、ウランの回収率に及ぼすpHの影響を検討した。図8は、ウランの回収率に及ぼすpHの影響を示すグラフである。図8で、横軸はビーカー10a内の海水14のpH、縦軸はウラン回収率(%)であり、四角印はイオン会合体生成工程において撹拌無しで7時間放置した場合を示す。実施例1と同様に、ポリプロピレン製ビーカー10aに加えた海水100ml中のウランの量は0.323μgとなる。図8に示される回収率はこの0.323μgを基準として算出した。図8の点線近傍に示されるように、海水ウランはイオン会合体生成工程において撹拌無しで7時間放置した場合、ビーカー10a内の海水14のpHが5〜7付近になると、60%近くが回収されることがわかった。従って、撹拌無しで放置する時間は好適には7時間程度である。 As in Example 1, uranium eluted in the uranium elution step was quantified, and the influence of pH on the uranium recovery rate was examined. FIG. 8 is a graph showing the effect of pH on uranium recovery. In FIG. 8, the horizontal axis represents the pH of the seawater 14 in the beaker 10a, the vertical axis represents the uranium recovery rate (%), and the square mark represents the case where the ion aggregate formation process was allowed to stand for 7 hours without stirring. Similar to Example 1, the amount of uranium in 100 ml of seawater added to the polypropylene beaker 10a is 0.323 μg. The recovery shown in FIG. 8 was calculated based on this 0.323 μg. As shown in the vicinity of the dotted line in FIG. 8, when uranium seawater is left for 7 hours without stirring in the ion aggregate formation process, when the pH of the seawater 14 in the beaker 10a is around 5 to 7, nearly 60% is recovered. I found out that Therefore, the time for leaving without stirring is preferably about 7 hours.
イオン会合体生成工程における上記放置は、ビーカー10a内の海水14の撹拌を伴っても良い。具体的には、海水14をスターラー22で所望の時間撹拌しながら放置する。撹拌は、ビーカー10a内の海水14のpHが所定の値(pH=5〜7)になった時点で止めればよい。 The leaving in the ion aggregate production step may be accompanied by stirring of the seawater 14 in the beaker 10a. Specifically, the seawater 14 is left with stirring for a desired time with the stirrer 22. Stirring may be stopped when the pH of the seawater 14 in the beaker 10a reaches a predetermined value (pH = 5 to 7).
以上より、本発明の実施例2によれば、ポリプロピレン製ビーカー10a内に海水14を100ml入れる。次に、海水14に1M塩酸0.2mlを加える。この結果、上述したように海水14の炭酸ウラニルイオンの一部がウラニルイオンに変換され、ウラニルイオンと炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体が生成される(イオン会合体生成工程)。上述のイオン会合体生成工程は、炭酸ウラニルイオンを含む海水14に塩酸を加えて、放置し、炭酸ウラニルイオンの一部をウラニルイオンに変換し、ウラニルイオンと炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体を生成することができる。イオン会合体生成工程で生成したイオン会合体を含む海水14をセルロース繊維円筒濾紙32aを用いて濾過し、セルロース繊維円筒濾紙32aにイオン会合体としてウランを固定する(ウラン固定工程)。ウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維円筒濾紙32aを別のビーカー18aに入れる。ビーカー18aに0.5M希塩酸50mlを加えて、捕集したウランを溶離する(ウラン溶離工程)。海水ウランはイオン会合体生成工程において撹拌無しで7時間放置した場合、ビーカー10a内の海水14のpHが5〜7付近になると、60%近くが回収されることがわかった。イオン会合体生成工程における上記放置は、ビーカー10a内の海水14の撹拌を伴っても良い。基本的には、天然の海水14に塩酸を加え、海水14を撹拌無しで7時間放置するか、あるいは撹拌しながら所望の時間放置するだけで、海水ウランを回収することができる。すなわち、従来技術のように大型で且つ特殊な設備を用いることなく、極めて簡易にウランを回収することができる。海水ウランを捕集した後の海水はpH5〜7付近であることから、そのまま海水に放出することができる。 As mentioned above, according to Example 2 of this invention, 100 ml of seawater 14 is put into the beaker 10a made from polypropylene. Next, 0.2 ml of 1M hydrochloric acid is added to the seawater 14. As a result, as described above, a part of the uranyl carbonate ion in the seawater 14 is converted into uranyl ion, and an ion aggregate of the uranyl ion and the uranyl carbonate ion is generated (ion aggregate generation process). In the above-mentioned ion aggregate production step, hydrochloric acid is added to seawater 14 containing uranyl carbonate ions, and the mixture is allowed to stand to convert part of the uranyl carbonate ions into uranyl ions, and the ion aggregates of uranyl ions and uranyl carbonate ions are formed. Can be generated. The seawater 14 containing the ion aggregates produced in the ion aggregate production process is filtered using the cellulose fiber cylindrical filter paper 32a, and uranium is fixed as an ion aggregate on the cellulose fiber cylindrical filter paper 32a (uranium fixing process). The cellulose fiber cylindrical filter paper 32a to which uranium is fixed in the uranium fixing step is put into another beaker 18a. 50 ml of 0.5M diluted hydrochloric acid is added to the beaker 18a to elute the collected uranium (uranium elution step). It was found that when seawater uranium was allowed to stand for 7 hours without stirring in the ion aggregate production step, nearly 60% was recovered when the pH of the seawater 14 in the beaker 10a was around 5-7. The leaving in the ion aggregate production step may be accompanied by stirring of the seawater 14 in the beaker 10a. Basically, seawater uranium can be recovered simply by adding hydrochloric acid to natural seawater 14 and allowing the seawater 14 to stand for 7 hours without agitation, or for a desired time with agitation. That is, uranium can be recovered very easily without using large and special equipment as in the prior art. Since the seawater after collecting seawater uranium has a pH of around 5 to 7, it can be directly released into the seawater.
本発明の活用例として、特に海水ウランの回収に適用することができる。 As an application example of the present invention, it is particularly applicable to the recovery of seawater uranium.
10、10a、18 ビーカー、 12、12a、32、32a セルロース繊維製円筒濾紙、 14 海水、 16 内部海水、 20 回転子、 22 スターラー。
10, 10a, 18 beaker, 12, 12a, 32, 32a Cylindrical filter paper made of cellulose fiber, 14 seawater, 16 internal seawater, 20 rotor, 22 stirrer.
Claims (10)
炭酸ウラニルイオンを含む溶液中に所定の閉形状のセルロース繊維濾紙を浸し、該セルロース繊維濾紙内の該溶液に塩酸を加えて炭酸ウラニルイオンを分解し、ウラニルイオンを生成するウラニルイオン生成工程と、
前記セルロース繊維濾紙を介して、前記ウラニルイオン生成工程で生成したウラニルイオンを含む該セルロース繊維濾紙内の溶液と炭酸ウラニルイオンを含む該セルロース繊維濾紙外の溶液とを接触し、該セルロース繊維濾紙にイオン会合体としてウランを固定するウラン固定工程と、
前記ウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維濾紙を前記溶液から取り出し、該セルロース繊維濾紙を希塩酸に浸してウランを溶離するウラン溶離工程とを備えたことを特徴とするウラン回収方法。 A uranium recovery method for recovering uranium in a solution containing uranyl carbonate ions,
Immersing a cellulose fiber filter paper having a predetermined closed shape in a solution containing uranyl carbonate ions, adding hydrochloric acid to the solution in the cellulose fiber filter paper to decompose uranyl carbonate ions, and generating uranyl ions; and
The cellulose fiber filter paper is contacted with the solution in the cellulose fiber filter paper containing the uranyl ions generated in the uranyl ion generation step and the solution outside the cellulose fiber filter paper containing the uranyl carbonate ions, and the cellulose fiber filter paper A uranium fixing step for fixing uranium as an ion aggregate;
A uranium recovery process comprising: taking out the cellulose fiber filter paper in which uranium is fixed in the uranium fixing process from the solution, and immersing the cellulose fiber filter paper in dilute hydrochloric acid to elute uranium.
炭酸ウラニルイオンを含む溶液に塩酸を加えて炭酸ウラニルイオンの一部をウラニルイオンに変換し、該ウラニルイオンと該炭酸ウラニルイオンとのイオン会合体を生成するイオン会合体生成工程と、
前記イオン会合体生成工程で生成したイオン会合体を含む溶液を所定の形状のセルロース繊維濾紙を用いて濾過し、該セルロース繊維濾紙にイオン会合体としてウランを固定するウラン固定工程と、
前記ウラン固定工程でウランを固定したセルロース繊維濾紙を希塩酸に浸してウランを溶離するウラン溶離工程とを備えたことを特徴とするウラン回収方法。 A uranium recovery method for recovering uranium in a solution containing uranyl carbonate ions,
An ion aggregate production step of adding hydrochloric acid to a solution containing uranyl carbonate ions to convert a part of the uranyl carbonate ions into uranyl ions and producing an ion aggregate of the uranyl ions and the uranyl carbonate ions;
Filtering the solution containing the ion aggregate produced in the ion aggregate production step using a cellulose fiber filter paper of a predetermined shape, and fixing uranium as an ion aggregate on the cellulose fiber filter paper; and
And a uranium elution step of leaching uranium by immersing the cellulose fiber filter paper on which uranium is fixed in the uranium fixing step in dilute hydrochloric acid.
10. The uranium recovery method according to claim 1, wherein the uranyl carbonate ion is an uranyl dicarbonate ion and / or an uranyl tricarbonate ion.
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