Elektrochemická extrakce uranu z roztoku

Uran je velmi důležitý kov v energetickém průmyslu, jeho získávání jsem se tu už před lety věnoval. Nově objevená metoda umožňuje elektrochemicky zachytávat uran do chelátu připraveného z karboranu a až je potřeba, je možné ho zpětně uvolnit.

Borany a karborany

Borany jsou hydridy bóru, tzn. sloučeniny bóru s vodíkem. Nejjednodušší boran je BH3, jeho dimer se nazývá diboran a má vzorec B2H6, jejich struktury jsou na obr. 1. Vazba B-H-B je tzv. třícenterní dvouelektronov vazba, je to typ elektronově deficitní vazby, místo očekávaných čtyř elektronů ji tvoří pouze tři.

Struktura boranu a diboranu
Obr. 1.: Struktura boranu a diboranu

Vyšší borany vytvářejí klecovité struktury, např. B12H12, viz. obr. 2.

Struktura boranu B12H12
Obr. 2.: Struktura B12H12, zdroj: commons.

Karborany jsou deriváty boranů, kde došlo k substituci jednoho nebo více atomů boru za atomy uhlíku, viz. obr. 3.

Obr. 3.: Struktura karboranu. Zdroj: commons.

Cheláty

Jako cheláty označujeme komplexy kovových iontů s vícevaznými ligandy, tyto komplexy jsou stabilnější než komplexy s jednovaznými ligandy.

Více informací najdete v článku o koordinačních sloučeninách.

Extrakce uranu

Navržená elektrochemická metoda extrakce umožňuje separovat uran od plutonia, podobně jako proces PUREX. To by v praxi umožnilo využít neštěpený uran z vypáleného paliva znovu jako palivo pro reaktor a zároveň by se snížila nebezpečnost jaderného odpadu.

Pro zachytávání uranu využili vědci karborán substituovaný dvěma jednotkami P(O)Ph2. Tento karborán dokáže chelatovat iont uranylu (UO22+) a poté jej zase uvolnit, viz. obr. 4.

Komplex uranylu s karboránem
Obr. 4.: Struktura komplexu uranylu s karboranem

Přivedením potenciálu na dvojfázový systém (v jedné fázi je roztok derivátu karboránu a v druhé roztok uranylu) dojde k otevření klece a polapení uranylové iontu. Stejným způsobem pak lze uranyl z komplexu uvolnit.

Molekuly extrakčního činidla je možné využívat opakovaně. Pokud se tento proces povede zavést do praxe, půjde o velmi významný nástroj umožňující získávání uranu z mořské vody a zpracovávání jaderného odpadu.

Leave a Reply

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..