Kadmiumin ja uraanin poisto fosforihaposta

Abstract

Tutkielma käsittelee kirjallisen osan, jossa perehdytään lannoitteiden valmistukseen, ioninvaihto tekniikoihin ja muihin vaihtoehtoisiin puhdistustekniikoihin. Sekä kokeellisen osan, jonka pääasiallisena tavoitteena on menetelmän kehitys kadmiumin ja uraanin poistamiseksi fosforihaposta. Lisäksi toissijaisena tavoitteena on tutkia, pystytäänkö käytettyä ioninvaihtohartsia pesemään, koska se mahdollistaisi ioninvaihtomateriaalin uusiokäytön.

Menetelmän optimoinnissa keskityttiin toimivan hartsin valitsemiseen, sopiva fosforihappo väkevyyden valitsemiseen ja menetelmän muiden muuttujien optimoimiseen. Menetelmässä keskeisinä muuttujina olivat kontaktiaika, lämpötila ja sekoituksen voimakkuus. Pesukokeissa keskityttiin löytämään sopiva happo millä voitaisiin pestä harstia. Näin ollen pesukokeissa muuttuvina tekijöinä oli ainoastaan käytetty happo ja sen vahvuus.

Lopulliseksi tulokseksi saatiin, että kadmium ja uraani on mahdollista poistaa 8,5 prosenttisesta fosforihappoliuoksesta ioninvaihdolla. Tämä edellyttää kuitenkin kaksi vaiheista menetelmää, koska uraani poistuu käyttämällä Lewatit TP 260 hartsia, kun taas kadmium poistuu Dowex 50 W x8 hartsilla. Menetelmän ensimmäisessä vaiheessa erotellaan siis uraani käyttämällä Lewatit hartsia ja toisessa vaiheessa erotellaan kadmium käyttämällä Dowex hartsia.

Lewatit TP 260 hartsilla uraanin poistamiseksi saavutettiin 80 ± 1 % saanto, kun kontaktiaikana käytettiin 60 minuuttia ja testi suoritettiin huoneenlämmössä. Lisäämällä kontaktiaikaa 120 minuuttiin päästiin uraanin poistossa, jopa 88 ± 1 % saantoon. Menetelmä toimi myös fosforihappoa lämmitettäessä 60 °C:een asti, jossa uraania poistui 84 ± 1 %.

Dowex 50W x8 hartsilla kadmiumin poistamiseksi saavutettiin 76 ± 1 % saanto, kun kontaktiaikana käytettiin 15 minuuttia ja testi suoritettiin huoneenlämmössä. Ajan lisääminen ei parantanut kadmiumin poistumista. Myös tämä menetelmä toimii fosforihappoa lämmitettäessä 60 °C:een asti, jossa kadmiumia poistui 81 ± 1 %.