溶剂萃取法分离锆铪技术进展

锆和铪的热中子俘获能力不同,而化学性质却极为相似,彼此分离十分困难,其深度分离一直是核级锆铪材料制备领域的研究难点。现有的MIBK等溶剂萃取工艺具有设备简单、可连续操作、成本低等优点,是工业上分离锆铪的主要方法,但却存在污染严重等问题,因此研究高效、绿色的溶剂萃取方法仍是锆铪分离领域的热点。从萃取体系分类入手,介绍溶剂萃取法分离锆铪的技术现状,总结近几年的新进展。     

溶剂萃取法分离锆铪技术及其新进展

锆和铪的热中子俘获能力不同,而化学性质却极为相似,彼此分离十分困难,其深度分离一直是核级锆铪材料制备领域的研究难点。现有的MIBK等溶剂萃取工艺具有设备简单、可连续操作、成本低等优点,是工业上分离锆铪的主要方法,但却存在严重污染等问题,因此研究高效、绿色的溶剂萃取方法仍是锆铪分离领域的热点。本文从萃取体系分类入手,介绍了溶剂萃取法分离锆铪的技术现状,总结了近几年来的新进展,并结合自己的科研工作提出了一些建议。     

锆铪的分离技术及应用

锆铪的分离技术是锆铪生产的关键。着重介绍了甲基异丁基酮-硫氰酸法、三辛胺法、磷酸三丁酯法、改进的N235-H2SO4法和亚砜类法等湿法分离技术。锆在反应堆中用作包套材料、结构材料和慢化剂,铪用作反应堆的控制棒等。加强锆铪分离技术的研究,发展锆铪材料的生产,对促进我国核电的发展具有重要的意义。     

锆铪分离技术的研究现状及发展趋势

锆和铪具有相反的核性能,在核工业里的应用差别很大。但自然界中锆和铪几乎总是共生的,化学性质极为相似,彼此分离困难,二者分离是生产核级锆铪的关键。综述了锆铪分离技术的湿法冶金和火法冶金分离技术的研究现状以及各种方法的优缺点,重点介绍了溶剂萃取法和熔盐萃取法,指出熔盐萃取法可避免湿法冶金分离技术操作的繁琐性,大幅度缩短生产周期,减少环境污染,是一种环境友好型的新方法,有望成为今后锆铪分离的重要研究方向。     

溶剂协同萃取分离锆和铪技术研究进展

核级锆铪是构建核反应堆不可替代的核心材料。锆元素和铪元素天然共生,但核性能差异巨大。因此,锆铪分离是制备核级锆和铪的技术关键。溶剂萃取分离技术是工业分离锆铪的主要途径。综述了协同溶剂萃取分离锆和铪的研究进展,重点介绍了中性-酸性、中性-碱性、碱性-酸性、中性-中性和酸性-酸性等五类协同溶剂萃取体系对锆铪分离的作用规律,发现大多数中性-酸性和中性-中性协萃体系对锆铪分离具有积极作用,尤其是中性有机膦类萃取剂的加入可显著提高协萃体系对锆或铪萃取选择性,中性-碱性协萃体系在HSCN或HCl介质中具有协同增强效应,而酸性-碱性协萃体系则对锆铪萃取分离有反协同作用,酸性-酸性协萃体系的效果则与其酸性强弱有关。当前相关研究工作主要侧重于锆铪萃取分离工艺,而对协萃机理的探究较少。锆和铪的离子半径极为相近,溶液化学性质复杂,对协萃反应过程和机理影响巨大。因此需加强锆铪萃取分离机理的基础理论研究,为开发出新型绿色高效的萃取剂和协萃体系提供理论依据。     

Dowex MSA—1型大孔强碱性阴离子交换树脂吸附HPdCl_4~－的性能研究

在ｐＨ＝２的ＨＣｌ介质中，ＨＰｄＣｌ在ＤｏｗｅｘＭＳＡ—１型大孔阴离子交换树脂相与水相之间的分配系数Ｋｄ高达１０３数量级，而Ｋｄ值随Ｃｌ－、Ｈ＝浓度及温度Ｔ的升高而下降。     

强碱性阴离子交换树脂从硫酸溶液中吸着铀的机理

用强碱性阴离子交换树脂从含铀的硫酸溶液中提取铀早已在工业上得到广泛的应用。但是有关该树脂吸着铀的机理,长期以来一直存在两种观点,即“交换机理”和“加成机理”。季铵型的阴离子交换树脂(R_4N~+X~-)在水中可以完全电离(表现出强碱性),含铀的硫酸溶液中存在着硫酸铀酰阴离子络合物(UO_2(SO_4)_n~(2-2n),n=2,3),因此大多数人都认为强碱性阴离子交换树脂从硫酸溶液中吸着铀是单纯的离子交换反应(即     

锆与铪分离技术的研究现状及应用前景

锆铪分离技术大体分为火法分离和湿法分离.着重介绍了湿法分离的溶剂萃取法中甲基异丁酮-硫氰酸法、三辛胺法、磷酸三丁酯法和改进的N235-H2SO4法.锆铪主要在核能工业上应用.锆铪工业的发展与核能工业紧密关联.加强锆与铪分离工艺的研究,对发展锆铪材料的生产和促进我国核电和国防工业的发展具有重要的战略意义.     

温度对亚氨基双乙酸酯树脂交换碱土、过渡金属离子的影响

用Amberlite IRC 718（一种弱酸性离子交换树脂，含有螯合官能团——亚氨基双乙酸酯）研究了对Sr^2＋、Ba^2＋、Ca^2＋、Mg^2＋（碱土金属离子）和Ni^2＋、Cu^2＋、Pb^2＋、Mn^2＋、Hg^2＋、Fe^3＋、Ag^＋（过渡金属离子）的交换平衡，考察了在282～323K范围内，温度对这些金属离子交换平衡的影响。它们的交换等温线表明，树脂对它们有不同的选择性。     

大孔弱碱性叔胺型阴离子交换树脂吸附金的研究

研究在盐酸介质中 ,BK弱碱性阴离子交换树脂吸附Au的过程。结果表明 ,树脂对金的吸附性能很好 ,Au的吸附量达 910mg/g干树脂 ,饱和树脂与Au摩尔比为 1 0 7,树脂吸附选择性好 ,贱金属除Bi外吸附率都很低 ,因此可用来从大量贱金属中吸附富集Au。吸附反应活化能与生成焓变化分别为 17 15kJ/mol和 19 98kJ·mol- 1 ·K- 1 。扫描电镜与能谱、红外与拉曼光谱研究表明 ,树脂吸附Au的形态为AuCl4 - ,吸附是从表层逐渐向深层的过程     

铀水冶离子交换塔中树脂床层状态的研究

通过对不同类型的塔板进行不同密度铀溶液的流速试验,考察树脂在吸附塔中的运行状态。根据试验研究结果,建议吸附过程中,当树脂密度大于铀溶液密度时,采用上进料方式;当树脂密度小于铀溶液密度时,采用下进料方式。     

离子交换纤维处理含铀矿井水

采用静态吸附法和动态吸附法研究了强碱性阴离子交换纤维(简称纤-Ⅱ)对含铀矿井水的吸附行为,测定了接触时间、床层高度对吸附和淋洗的影响,以及铀在溶液和离子交换纤维中的平衡浓度.试验结果表明,纤-Ⅱ比201×7阴离子交换树脂吸附速度和淋洗速度快,吸附容量与201×7树脂相当;Na2CO3+NaHCO3作为淋洗剂淋洗效果好.纤Ⅱ可以从含铀矿井水中回收铀,并使处理后的矿井水达标排放.     

离子交换法从硫酸亚铁溶液中分离镍实验研究

本文针对高铁低镍硫酸亚铁溶液中镍铁分离困难的生产实际,采用离子交换技术对硫酸亚铁溶液中的镍铁分离进行了研究。通过条件实验考察了树脂装填量、吸附前液pH值、吸附时间、镍离子浓度等对镍铁分离效果的影响。结果表明,CH-90树脂对含镍硫酸亚铁溶液中镍有明显的优先选择性,树脂对镍的工作交换容量为15 mg/g。经过离子交换树脂处理,溶液中的铁镍摩尔比由处理前的17:1最高可以提高到93:1,镍去除率达到87%,处理后溶液含镍小于0.3 g/L,具有良好的分离效果。改变初始浓度和吸附反应时间,探究了树脂的吸附等温线和吸附动力学过程,发现树脂符合Langmuir吸附和准二级动力学方程,说明吸附属于单分子层吸附和定点吸附,吸附过程主要是离子交换控制的。     

改性凹凸棒土对钾、钙、镁离子交换作用的研究

以江苏盱眙凹凸棒土为原料,分别采用煅烧、酸洗、碱洗、氯铵洗和碳铵洗的方法对其进行改性,考察改性凹凸棒土分别对钾、钙、镁三种离子的离子交换效果。在低浓度水溶液（0．05mol／L）中,以铵盐溶液处理过的凹凸棒土对钾、钙、镁三种离子的交换吸附顺序为K^＋〉Ca^2＋〉Mg^2＋。实验结果表明,改性凹凸棒土对钾、钙、镁离子的交换吸附能力,应用于海水中提取钾盐应具有较好的前景。     

ZLX-1600型离子交换设备的研制

研制的ZLX-1600型固定床离子交换塔可在流速≤40 m/h范围内操作,适应不同的进料流量和铀浓度。采用密闭顺流连续操作方式,处理量大,操作简单,运行平稳,树脂不需转移,损耗少。独特的减阻防冲击进液结构设计保持树脂床层稳定,创新的出液装置结构保证了出液顺畅。     

D314树脂吸附钼的试验研究

采用D314树脂从钼精矿焙烧淋洗液中回收钼,探讨了D314树脂加入量、吸附温度、溶液pH值等因素对吸附过程的影响。结果表明,在pH=4时,吸附容量最佳;钼吸附为吸热过程,提高吸附温度,有利于钼的吸附;钼的动态吸附和动态解吸均采用20 mL/h流速,钼吸附率为96.63%,解吸率为98.81%。红外测试结果表明,10%的氨水溶液可以有效解吸负载树脂上的钼。     

离子交换树脂在设备间转移过程中的磨损试验研究

设计加工了1套试验装置来研究树脂在输送过程中的磨损问题。考察树脂在转移过程中管道直径及水流量与树脂磨损的关系,树脂转移100次后测量其磨损量及磨损率,分析影响树脂磨损的因素,认为:树脂在输送过程中,当管径很大时(如Ф100mm),其内含空气,对树脂转移产生干扰,增大了树脂磨损量;当管径小时含空气量较小,在相同水流量下,管径越小,树脂在连接管中就越密集,树脂相互之间摩擦更剧烈,树脂与管壁的接触更频繁,磨损就越严重。在相同的连接管径下,流体流量越大,流速就越大,树脂与连接管管壁碰撞越剧烈,磨损也就越严重。     

流动注射-离子交换分离-二溴邻硝基苯基荧光酮光度法测定煤中锗

针对国家标准测定煤中锗存在的缺点,研究了流动注射-离子交换分离-二溴邻硝基苯基荧光酮光度法测定煤中锗含量的分析方法.该法采用流动注射技术进行痕量锗的离子交换分离与富集,在0.40 mol/L的HCl介质中,Ge⁴⁺与Cl-形成络阴离子,被阴离子交换树脂交换富集,用0.60 mol/L的HNO₃-1.5%柠檬酸溶液洗脱,用二溴邻硝基苯基荧光酮（DBoN-PFO）光度法测定锗,大量共存离子不干扰锗的测定.测定样品的相对标准偏差为2.67%~5.02%（n=8）,加标回收率为96.39%~103.63%,方法的检出限为0.18μg/L,其准确度和精密度均满足国家标准的要求.     

矿山废水中三价铬的处理实验研究

通过实验,以阳离子交换树脂作交换剂,对含三价铬废水进行交换反应。通过动态实验,分析过程中废水的不同pH值和废水的不同流量对处理效果的影响,结果表明,当废水pH值为4,废水流量为6BV/h,净化效果最好。在此条件下,通过全流程稳定性交换实验,表明树脂的累积交换体积为床体积的25~30倍。树脂达到饱和后,用不同浓度的盐酸作再生剂,对树脂进行再生。再生剂浓度为2mol/L的盐酸为最佳再生剂。