Преподаватели и сотрудники

Степанов Сергей Илларионович

Степанов Сергей Илларионович

Занимаемые должности

Заведующий кафедрой (Кафедра технологии редких элементов и наноматериалов на их основе)

Телефон

8-495-496-76-09

E-mail

aabrashov@muctr.ru

Сайт https://muctr.ru
Уровень образования Высшее
Квалификация

Инженер-технолог

Преподаваемые дисциплины

Технология керамического ядерного топлива

Радиохимическая переработка отработавшего ядерного топлива

Математическое моделирование экстракционных процессов

Учёная степень

Доктор химических наук

Учёное звание Профессор
Наименование направления подготовки и (или) специальности

Химическая технология пластических масс

Общий стаж работы 39 лет (с 01.03.1980)
Стаж работы по специальности 39 лет (с 01.03.1980)

Разработал новый промышленный способ синтеза экстрагента многоцелевого назначения класса солей ЧАО – ТАМАС, на основании которого организован многотоннажный выпуск экстрагента для извлечения и разделения редких и цветных металлов.

На основании обобщения большого экспериментального материала по химии экстракции редких металлов I-VII групп периодической системы Д.И. Менделеева Степановым С.И. разработаны научные основы химии экстракции солями ЧАО и их синергетными смесями с экстрагентами других классов таких металлов, как Li, Na, K, Sc, РЗЭ, U, Th, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W из нитратных, хлоридных, сульфатных, нитратно-фосфатных, карбонатных и щелочных сред. Для большинства систем им проведены термодинамические расчеты экстракционных равновесий с учетом неидеальности водной и органической фаз, рассчитаны термодинамические константы экстракции, предложены математические модели изотерм экстракции и концепция изменения экстракционных свойств металлов и механизмов экстракции редких металлов при переходе от I к VII группе.

Степановым С.И. разработаны технологические схемы извлечения Sc, U, Th и РЗЭ из нитратно-фосфатных и карбонатных растворов, W и Mo из карбонатных растворов; Ti, Nb и Ta из сульфатных растворов; Cr(VI) из сточных вод различного происхождения и шламов монохроматного производства; разделения РЗЭ из нитратных растворов; очистки Sc от радиоактивных примесей из нитратных растворов. Предложена концепция и разработаны физико-химические основы нового экстракционного метода переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) с использованием карбонатных сред – КАРБЭКС процесс, а также новые варианты экстракционной переработки фторидного огарка газофторидной технологии переработки ОЯТ – КАРБОФТОРЭКС процесс. Ряд разработанных экстракционных схем успешно внедрен в промышленность.

Член Ученого Совета РХТУ им. Д.И. Менделеева, двух диссертационных советов при РХТУ им. Д.И. Менделеева и Ученого Совета Института материалов современной энергетики и нанотехнологии (ИМСЭН) – ИФХ РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Подготовил 12 кандидатов наук.

Публикации

Reprocessing of simulated voloxidized uraniumeoxide snf in the carbex process / A. V. Boyarintsev, S. I. Stepanov, G. V. Kostikova et al. // Nuclear Engineering and Technology. — 2019. — Vol. 51. — P. 1799–1804. The concept of a new method, the CARBEX (CARBonate EXtraction) process, was proposed for reprocessing of spent uranium oxide fuel. The proposed process is based on use of water solutions of Na2CO3 or (NH4)2CO3 and solvent extraction (SE) by the quaternary ammonium compounds for selective recovery and purification of U from the fission products (FPs). Applying of SE allows to reach high degree of purification of U from FPs. Carrying out the processes in poorly aggressive alkaline carbonate media leads to increasing safety of SNF's reprocessing and better selectivity of separation of lanthanides and actinides. Moreover carbonate reprocessing media allows to carry out a recycling and regeneration of reagents. We have been done laboratory scale experiments on the extraction components of simulated voloxidated spent fuel in the solutions of NaOH or Na2CO3eH2O2 and recovery of U from carbonate solutions by SE method using carbonate of methyltrioctylammonium in toluene. It was shown that the purification factors of U from impurities of simulated FPs reached values 103e105. The received results support our opinion that CARBEX after the further development can become more safe, simple and profitable method of spent fuel reprocessing. [ DOI ]

Meychik N. R., Stepanov S. I., Nikolaeva Y. I. Calculating the ionization constant of functional groups of carboxyl ion exchangers // Russian Journal of Physical Chemistry A. — 2018. — Vol. 92, no. 2. — P. 265–270. The potentiometric titration of a weakly basic carboxyl cation exchanger, obtained via alkaline hydrolysis of an acrylonitrile copolymer with divinyl benzene (degree of crosslinking, 12%) in a wide range of variation in a solution of рН (2–12) and NaCl (concentration 0.01, 0.1, 0.5, 1 М), is considered. The maximum ion-exchange capacity of the ion exchanger for Na+ is determined (10.10 ± 0.088 mmole/g of the dry mass) and found to be independent of the solution’s ionic strength. It is established that in the investigated range of NaCl concentrations and рН, the acid–base balance is adequately described by Gregor’s equation. The parameters of this equation are calculated as a function of the NaCl concentration: рKа = 8.13 ± 0.04, n = 1.50 ± 0.02 for 0.01 М; рKа = 6.56 ± 0,04, n = 2.60 ± 0.07 for 0.1 М; and рKа= 5.66 ± 0,6, n = 2.62 ±0.06 for 0.5 and 1 М. It is shown that to describe the acid–base balance correctly within the proposed model we must estimate the adequacy of the experimental and calculated values of the ion exchanger’s capacity at each рН value according to the calculated parameters of Gregor’s equation. [ DOI ]

Мейчик Н. Р., Степанов С. И., Николаева Ю. И. Расчет константы ионизации функциональных групп карбоксильных ионитов // Журнал физической химии. — 2018. — Т. 92, № 2. — С. 251–256. Проведено потенциометрическое титрование слабоосновного карбоксильного катионита, получен- ного путем щелочного гидролиза сополимера акрилонитрила с дивинилбензолом (степень сшивки 12%), в широкой области изменения в растворе рН (2–12) и концентрации NaCl (0.01, 0.1, 0.5, 1 М). Определена максимальная ионообменная способность ионита по Na+ (10.10 ± 0.088 ммоль/г сухой массы), которая не зависела от ионной силы раствора. Установлено, что во всем исследуемом диа- пазоне концентраций NaCl и рН процесс кислотно-основного равновесия может быть адекватно описан уравнением Грегора. Рассчитаны значения параметров этого уравнения в зависимости от концентрации NaCl: рKа = 8.13 ± 0.04, n = 1.50 ± 0.02 для 0.01 М; рKа = 6.56 ± 0,04, n = 2.60 ± 0.07 для 0.1 М; рKа= 5.66 ± 0,6, n = 2.62 ± 0.06 для 0.5 и 1 М. Показано, что для корректного описания процесса кислотно-основного равновесия в рамках предлагаемой модели необходимо проводить оценку адекватности экспериментальных и рассчитанных значений емкости ионита при каждом значении рН в соответствии с рассчитанными параметрами уравнения Грегора. [ DOI ]

Acid-base properties of macroporous weak base anion exchange resin / M. Natalia, V. Galina, S. Olga et al. // Journal of Engineering and Applied Science. — 2017. — Vol. 12, no. 24. — P. 6710–6715.

Acid–base properties of macroporous weak base anionite based on aminated acrylonitrile/divinylbenzene copolymer / N. R. Meichik, G. V. Veretennikovaa, Y. I. Nikolaeva et al. // Polymer Science, Series B. — 2017. — Vol. 59, no. 6. — P. 737–740. Potentiometric titration of weak base anionite (the degree of crosslinking was 12–16%) was performed within the pH range of 2–12 and NaCl concentration range of 0.1–1.0 mol/L. The maximum ionexchange ability against HCl does not depend on the solution ionic strength and is 6.50 ± 0.12 mmol/g of dry solid matter. It was shown that the process of acid–base equilibrium can be adequately described by the Gregor equation within the studied stock electrolyte concentration and pH ranges. Two type of groups were discovered in anionite. The ionization constants of these groups differ by three orders of magnitude. The existence of amino groups of different nature was proved by the data obtained by functional analysis; it was estimated that the acidity of these groups decreases as NaCl concentration increases. [ DOI ]

Top