Смешанные ферроцианиды калия, меди, цинка и кобальта для сорбции цезия – 137

СМЕШАННЫЕ ФЕРРОЦИАНИДЫ КАЛИЯ, МЕДИ,ЦИНКА И КОБАЛЬТА ДЛЯ СОРБЦИИ ЦЕЗИЯ - 137(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(72) Авторы Шумилин Владимир Анатольевич Пехота Роман Валерьевич Пролесковский Юльян Антонович Свириденко Валентина Григорьевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(57) Смешанные ферроцианиды калия, меди, цинка и кобальта общей формулы 262, где 2 ху 3,10-1,- натуральное число от 1 до 10, для сорбции цезия-137. Изобретение относится к смешанным ферроцианидам переходных металлов и может быть использовано для сорбции цезия-137 из водных сред. Известен сорбент цезия-137, содержащий смешанный ферроцианид калия-железа 6 1. Известный смешанный ферроцианид обладает низкой сорбционной способностью по отношению к цезию-137. Сорбционную способность указанного сорбента цезия-137 увеличивают введением среднего ферроцианида железа 463, в результате чего получается механическая смесь простого и смешанного ферроцианидов, известная под названием ферроцин 2, однако ферроцин обладает недостаточной сорбционной способностью по отношению к цезию-137. Его коэффициент распределения по 137 достигает значения 8,33104. Известен смешанный ферроцианид цинка, характеризующийся общей формулой 23 62 3. Известный смешанный ферроцианид обладает недостаточно высокой сорбционной активностью по отношению к 137, поскольку его коэффициенты распределения по 137 не превышают значений 0,25105. Известен смешанный ферроцианид меди, характеризующийся общей формулой 2362 4. Указанный смешанный ферроцианид меди обладает недостаточно высокой сорбционной активностью по отношению к 137, поскольку его коэффициенты распределения по 137 не превышают значений 1,95105. Изобретение решает задачу получения смешанных ферроцианидов калия, меди, цинка и кобальта с отклонениями от стехиометрии, обладающих повышенной сорбционной способностью по отношению к цезию-137. 8615 1 2006.10.30 Достижение указанного технического результата заключается в том, что предлагаются смешанные ферроцианиды меди, цинка и кобальта для сорбции цезия-137 общей формулы 262, где 2 ху 3,10-1,, 210. Согласно изобретению, предлагается новая группа смешанных ферроцианидов калия,меди, цинка и кобальта общей формулы 262, где 2 ху 3, у 10-1,- натуральное число от 1 до 10, для сорбции цезия-137. Соединения имеют кристаллическую решетку гранецентрированного типа и представляют собой твердые кристаллические вещества коричневого цвета. Впервые экспериментально установлено, что полученные ферроцианиды обладают аномально высокой сорбционной способностью по отношению к цезию-137 в водных средах. Эмпирические формулы синтезированных ферроцианидов калия, меди, цинка и кобальта (калия, меди, цинка и кобальта цианоферратов ) приведены в табл. 1. Таблица 1 Мольное соотношение смешиваемых веществприСульфат Сульфат Сульфат ЖКС Формула препарата мера меди кобальта цинка 46 4 4 4 1 21.451.45 0.1062 1,45 0,10 1,45 2,00 2 21.401.40 0.2062 1,40 0,20 1,40 2,00 3 21.351.35 0.3062 1,35 0,30 1,35 2,00 4 21.301.30 0.4062 1,30 0,40 1,30 2,00 5 21.251.25 0.5062 1,25 0,50 1,25 2,00 6 21.201.20 0.6062 1,20 0,60 1,20 2,00 7 21.151.15 0.7062 1,15 0,70 1,15 2,00 8 21.101.10 0.8062 1,10 0,80 1,10 2,00 9 21.051.05 0.9062 1,05 0,90 1,05 2,00 10 21.001.00 1.0062 1,00 1,00 1,00 2,00 Указанные ферроцианиды получали следующим способом для синтеза препаратов готовились титрованные водные растворы желтой кровяной соли, а также сульфатов указанных переходных металлов. Растворы смешивали в необходимых мольных соотношениях компонентов, выдерживали до полного созревания осадков ферроцианидов (24 ч), после чего центрифугировали (10 мин при 3000 об./мин), промывали осадок дистиллированной водой, вновь центрифугировали его (при тех же условиях) и высушивали при 105 до постоянной массы. Полученные образцы препаратов тщательно измельчали в агатовой ступке. Пример 1. Получение смешанного ферроцианида меди, цинка и кобальта (калия, меди, цинка и кобальта цианоферрата ) общей формулы 21.451.450.1062. Вначале приготавливали 0,1 водные растворы соответственно сульфатов меди (4),цинка (4) и кобальта (4), беря для их приготовления сульфат меди в количестве 1,45 моль, сульфат цинка в количестве 1,45 моль, сульфат кобальта - 0,10 моль, а также 0,2 водный раствор желтой кровяной соли (46), растворяя ее в количестве 2 моль. Растворы сульфатов металлов смешивали, а затем добавляли в смесь 0,2 раствор желтой кровяной соли, выдерживали смесь до полного созревания осадка ферроцианида (24 ч),после чего смесь центрифугировали (10 мин при 3000 об./мин), промывали осадок дистиллированной водой, вновь его центрифугировали (при тех же условиях) и высушивали при 105 до постоянной массы. Полученный образец препарата тщательно измельчали в агатовой ступке. Примеры 210. При получении смешанных ферроцианидов калия, меди, цинка и кобальта, составы которых приведены в табл. 1, приготавливали 0,1 водные растворы соответственно сульфатов меди, цинка, кобальта, 0,2 желтой кровяной соли, используя для их приго 2 8615 1 2006.10.30 товления мольные соотношения, указанные в табл. 1. Затем смешивали сульфаты металлов, добавляли раствор желтой кровяной соли, выдерживали смесь до полного созревания,центрифугировали ее, промывали осадок, центрифугировали его, высушивали, измельчали при режимах и условиях, указанных в примере 1. Данными элементного анализа подтверждена истинность эмпирических формул синтезированных ферроцианидов. Методика элементного анализа включала следующие операции навески (по 5 мг) каждого из синтезированных препаратов разлагали в конических колбах на 25 мл при нагревании на электроплитке концентрированной серной кислотой (1 мл), растворяли дистиллированной водой, переносили в мерные колбы (на 100 мл), после чего определяли концентрации элементов, входящих в структуру препаратов ферроцианидов, методом атомной абсорбционной спектрофотометрии (-30). Все экспериментальные исследования проводились в три повторности. Статистическая обработка данных была проведена по методу вариационной статистики П.Ф. Рокицкого. По каждому показателю подсчитаны среднее арифметическое (среднее значение) и ошибка средней. Стандартные отклонения не превысили 20 от полученных среднеарифметических значений величин. Результаты элементного анализа представлены в табл. 2. Результаты подтверждают соответствие синтезированной химической структуры препаратов общей формуле данной группы ферроцианидов, указанной выше. Таблица 2 Концентрация катионов в растворе после кислотного Синтезированная химическая Предлагаемая структура разложения, мг/л структура (среднее значение)222220,1 24,3 25,2 1,6 29,0 К 1.981.471.48 Со 0.1062 К 21.451.45 Со 0.1062 20,3 23,3 24,1 3,0 29,2 К 1.981.401.41 Со 0.2062 К 21.401.40 Со 0.2062 20,4 22,5 23,1 4,6 29,3 К 1.991.381.34 Со 0.3062 К 21.351.35 Со 0.3062 20,5 21,7 22,4 6,2 29,0 К 2.021.321.32 Со 0.4062 К 21.301.30 Со 0.4062 20,4 20,7 20,5 7,6 28,8 К 2.021.271.22 Со 0.5062 К 21.251.25 Со 0.5062 20,2 19,8 19,9 9,0 29,1 К 1.991.221.21 Со 0.6062 К 21.201.20 Со 0.6062 20,2 18,6 18,7 10,6 29,0 К 1.981.131.15 Со 0.7062 К 21.151.15 Со 0.7062 20,3 17,5 17,8 12,1 29,2 К 1.991.091.12 Со 0.8062 К 21.101.10 Со 0.8062 20,4 16,5 16,3 13,5 28,9 К 2.011.071.06 Со 0.9062 К 21.051.05 Со 0.9062 20,3 15,7 15,6 15,4 29,0 К 2.001.021.03 Со 1.0062 К 21.001.00 Со 1.0062 Методика и результаты определения сорбционных свойств смешанных ферроцианидов калия, меди, цинка и кобальта включали несколько этапов 1. Приготовление водно-солевого раствора. В качестве рабочего использовался водно-солевой раствор, моделирующий средние содержания ионов калия, аммония, натрия, магния и кальция, а также уровень кислотности (рН 1,5-1,8) в желудочном соке человека. Приготовленный раствор имел следующие расчетные концентрации хлоридов (г/л)- 0,894- 2,925 262 - 1,726 СаС 126 Н 2 О - 0,438 4 - 0,178 раствор метили изотопом 137 до значений удельной активности 5000-10000 Бк/л. 2. Ионообменная часть. В полиэтиленовые емкости, содержащие навески (по 5 мг) каждого из препаратов,вводили по 50 мл водно-солевого раствора (отношение фаз 110000), после чего они встряхивались на роторном шейкере (-4) в течение 4 ч. В дальнейшем фазы разделяли методом центрифугирования (20 мин, 3000 об./мин) и фильтрованием с использованием бумаги марки синяя лента. В параллельном эксперименте для сравнения эффективности 3 8615 1 2006.10.30 приводились в контакт с водно-солевым раствором навески известных препаратов 954 6356 (ферроцин) и 6 (соль Нигровича). 3. Измерительная часть и расчет экспериментальных данных. Профильтрованные водно-солевые растворы после контакта с препаратами переносили в сосуды Маринелли и измеряли их удельную активность по 137 на аттестованном гамма-спектрометре производства фирмы(США), с полупроводниковым детектором из сверхчистого германия. В качестве экспериментального параметра, характеризующего эффективность синтезированных препаратов по связыванию 137, был использован коэффициент распределения(137)(Анач - Акон) / Аконр-ра /преп, см 3 /г,где Анач и Акон - начальная и конечная (после контакта с препаратом) активность водносолевого раствора (Бк) соответственнор-ра - объем раствора, см 3 преп - масса навески препарата, г. Результаты экспериментов приведены в табл. 3. Таблица 3 Конечная активность Химическая формула препарата(137), м 3/г раствора, Бк/пробу 1) К 21.451.45 Со 0.162 15,02,6 3,05105 2) К 21.401.40 Со 0.262 15,21,8 3,01105 3) К 21.351.35 Со 0.362 17,72,0 2,57105 4) К 21.301.30 Со 0.462 15,72,0 2,91105 5) К 21.251.25 Со 0.562 15,21,6 3,01105 6) К 21.201.20 Со 0.662 15,52,5 2,95105 7) К 21.151.15 Со 0.762 14,51,8 3,16105 8) К 21.101.10 Со 0.862 16,62,1 2,75105 9) К 21.051.05 Со 0.962 13,72,6 3,35105 10) К 21.001.0 Со 1.062 20,65,5 2,20105 Опытные данные свидетельствуют, что выявлена сравнимая, а для большинства синтезированных препаратов нового типа смешанных ферроцианидов калия, меди, цинка и кобальта - большая эффективность по скорости ионного обмена в сравнении с известным препаратом Ферроцин. Защищаемые вещества имеют также более высокие коэффициенты распределения по цезию-137 по сравнению с другими известными типами сорбентов для данного радиоактивного изотопа - 2362 и 2362. Источники информации 1. Тананаев И.В., Сейфер Г.Б., Харитонов Ю.Я. и др. Химия ферроцианидов. - . Наука, 1971. - С. 78-80. 2. Машковский . Д. Лекарственные средства. Ч. . - Мн. Беларусь, 1988. - С. 165. 3..,.,.2362.// . .. - 1977. -1. - .211-222. 4. Пушкарев В. В., Скрылев Л. Д., Багрецов В.Ф. Извлечение радиоактивного цезия смешанными ферроцианидами тяжелых металлов//ЖПХ. - 1960. - Т. . - С. 81-85. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4