Сульфамат железа (II)Данный восстановитель нашел широкое применение, несмотря на то, что при этом увеличивается солевой состав водных рафинатов. Он является одним из нескольких восстановителей, позволяющих получить высокий коэффициент разделения плутония и урана, особенно в условиях, требующих чрезвычайно высокой величины очистки урана от плутония. Типичная схема приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Технологические схемы разделения урана и плутония а – восстановление железом (II); б – восстановление ураном (IV) [1] Восстановление плутония (IV) ионом Fe2+ идет по уравнению
Константа равновесия этой реакции, рассчитанная из окислительно-восстановительных потенциалов для 1 М раствора HClO4 при 250С, составляет 4400. Реакция протекает быстро и практически полностью заканчивается за
Обратная зависимость скорости восстановления от концентрации водородных ионов позволяет предположить, что плутоний реагирует в виде иона Pu(OH)3+, образующегося в результате гидролиза. При использовании в качестве восстановителя плутония растворов сульфамата железа (II) Fe(NH2SO3)2 ион сульфамата реагирует с ионом NO2- по реакции
Эта реакция имеет, с одной стороны, положительное значение, так как нейтрализует ионы NO2-, присутствие которых вызывает окисление ионов Fe2+ и Pu3+. С другой стороны, в результате этой реакции образуются ионы SO42-, присутствие которых в водных растворах, несмотря на то, что они являются катализатором реакции восстановления плутония (IV) железом (II), нежелательно в связи с возникающей проблемой коррозии при концентрировании жидких радиоактивных отходов [3]. В 1 М HNO3 величина редокс-потенциала комплексов плутония и железа найдена равной:
Ввиду небольшого различия потенциалов пар ионов [Fe2+]/[Fe3+] и
|
5). Теоретически почти стехиометрического соотношения Fe2+ и Pu4+ достаточно для достижения высокого значения фактора разделения урана от плутония. Однако на практике, требуется концентрация Fe2+ значительно превышающая стехиометрическую [1].
