TEVA-UTEVA萃取色层分离后处理铀产品中镎的方法研究

本文建立了有效、定量分离后处理铀产品中镎的方法。该方法采用TEVA-UTEVA萃取色层分离后处理铀产品中的微量镎,先将镎调至四价后过TEVA萃取色层柱,再用2 mol/L HNO₃-0.2 mol/L H₂C₂O₄解吸吸附在TEVA树脂上的镎,最后将镎解吸液稀释后过UTEVA萃取色层柱进一步分离。结果表明,镎的平均全程回收率约为94%,铀的去污因子＞10⁴。     

UO22+在羟基磷灰石上的吸附

以羟基磷灰石（HA）作骨体外模型结合计算机模拟的方法,研究了UO₂²⁺在HA上的吸附行为以及不同种类的螯合剂对其吸附行为的影响。结果表明,15 min后HA对UO₂²⁺的吸附达到平衡,HA颗粒形貌未发生明显改变,吸附过程符合拟二级动力学方程;乙二胺四乙酸（EDTA）和二乙基三胺五乙酸（DTPA）对HA上UO₂²⁺的促排作用类似,能与UO₂²⁺螯合形成大量的络合离子从而达到促排的目的,但会对骨骼无机相表面造成损伤;柠檬酸对吸附在HA上的UO₂²⁺具有较强的解吸作用,但高浓度的柠檬酸会造成HA颗粒形貌显著变化,因此不适合作为铀的促排剂;抗坏血酸对UO₂²⁺在HA上的解吸没有作用,而氨基三乙酸（NTA）会导致HA对铀的吸附率增加。     

土壤中球孢枝孢对铀（Ⅵ）的吸附

从拟作为低放射性废物处置填埋场土壤中分离出一种霉菌,经过鉴定为链孢霉目黑霉科球孢枝孢,并考察该菌对UO₂²⁺的吸附行为。实验结果表明：铀初始质量浓度为10mg/L,加入5g/L的新鲜湿菌体,其吸附平衡时间约为24h,最终吸附率约94.1%,吸附符合准二级动力学模型;吸附最适宜pH=5～9,当pH≤2时,菌体几乎不吸附UO₂²⁺;铀初始质量浓度为2~10mg/L时,吸附率均在90%左右;吸附近似符合Langmuir吸附经验公式;菌体累积吸附6次吸附量可达6.6mg/g;Ca²⁺会降低微生物对铀的吸附;柠檬酸、硝酸和EDTA对吸附的铀均具有一定的解吸能力,其中柠檬酸最高为67%。采用红外吸收光谱分析,显示吸附后出现UO₂²⁺的吸收峰,表明铀主要以UO₂²⁺的形式被菌体吸附。     

用TBP溶剂萃取法制备核电纯二氧化铀

研究了以粗制铀化学浓缩物为原料、采用TBP溶剂萃取法制备核电纯UO2的工艺.铀浓缩物经过预处理,有效地降低了水分含量,去除了有机杂质,改变了易于生成胶体的杂质形态,消除了其对后续工序的影响,然后以φ＝30％TBP-煤油溶液作萃取剂,从300～400 g/L高浓度铀溶液中萃取铀,负载有机相以酸、水两段联合洗涤去除杂质,用...     

多氨基协效的偕胺肟基吸附材料制备及其铀吸附性能

海水中的有机物易于与铀酰离子络合成稳定的化合物,从而影响铀吸附材料的吸附性能。本研究使用聚丙烯/聚乙烯无纺布（PP/PE SNW）为基材,通过辐射诱导接枝聚合（RIGP）在基材表面引入甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）单体后,分别与三亚乙基四胺（TETA）、四亚乙基五胺（TEPA）以及五乙烯基六胺（PEHA）进行开环反应引入氨基,与丙烯腈进行加成反应后,再进行胺肟化反应制备出具有多氨基协效官能团的偕胺肟基（AO）吸附材料P-TETA-AO、P-TEPA-AO、P-PEHA-AO。对制得的材料进行了结构表征、吸附性能探究以及吸附机理分析。实验结果表明：成功在基材表面修饰了3种不同链长功能高分子链,制备出目标偕胺肟基吸附材料;3种材料P-TETA-AO、P-TEPA-AO、P-PEHA-AO的铀吸附行为均符合准二级动力学模型以及Langmuir等温吸附模型;24 h内3种材料对铀的吸附容量分别为66.1 mg/g、63.22 mg/g、65.62 mg/g,在pH为5～9范围内表现出良好的吸附性能;5次吸附-解吸实验中材料的铀吸附率仅下降6%,解吸率维持在95%以上,具有良好的可再生性;模拟海...     

凹凸棒石与硫酸亚铁协同吸附铀

通过静态吸附实验,研究了pH值、吸附时间、铀初始质量浓度、吸附剂用量等因素对凹凸棒石及凹凸棒石与硫酸亚铁协同吸附铀的影响,从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析,并通过红外光谱（IR）和扫描电镜（SEM）探讨了其吸附机理。结果表明,当温度为25 ℃、pH值为5.0、凹凸棒石投加量为15 g/L、铀初始质量浓度为100 mg/L、吸附反应30 min时,凹凸棒石对UO²⁺₂的吸附率达89.5%,饱和吸附量可达40.8 mg/g以上;加硫酸亚铁后,凹凸棒石和硫酸亚铁协同吸附铀的效果大幅提高,在25 ℃、pH值为6.5、凹凸棒石用量20 g/L、FeSO₄用量1 g/L、铀初始质量浓度为100 mg/L、吸附时间30 min时,凹凸棒石和硫酸亚铁协同对UO²⁺₂的吸附率达99.9%以上,经处理的含铀废水能达国标排放。凹凸棒石对UO²⁺₂的吸附遵循Langmuir吸附等温线;凹凸棒石及其协同体系对UO²⁺₂的吸附动力学模型符合准二级动力学方程。凹凸棒石吸附铀前后的红外光谱表明,凹凸棒石主要是通过羟基、胺基等基团与铀络合进行吸附的。     

偕胺肟基改性碳纳米管对铀的吸附性能研究

对多壁碳纳米管（MWNTs）进行偕胺肟基改性,采用透射电子显微镜（TEM）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）进行表征,研究了改性前后MWNTs在不同条件下对铀的吸附性能。结果表明,在pH=2～8的范围内,未改性的碳纳米管（raw-MWNTs）与偕胺肟基改性碳纳米管（AO-MWNTs）对铀的吸附容量均是先增大后降低,pH值为5时达到最大。随着铀初始浓度的增大,raw-MWNTs和AO-MWNTs对铀的吸附容量逐渐升高。当铀初始浓度为10 mg/L时,AO-MWNTs对铀振荡吸附30 min后达到平衡,吸附容量可达18.93 mg/g,而raw-MWNTs对铀振荡吸附60 min后趋于稳定,吸附容量可达9.59 mg/g。AO-MWNTs对铀的吸附符合Langmuir和Freundlich模型,最大理论吸附容量为106.38 mg/g。     

大孔硅基材料CyMe4-BTBP/SiO2-P的制备及其对Am（Ⅲ）、Eu（Ⅲ）的分离性能研究

双三嗪-吡啶萃取剂（CyMe₄-BTBP）对三价锕系元素具有很好的选择性,在核燃料循环中的三价镧系和锕系分离流程中有良好的应用前景。以2,2-双吡啶及脂类衍生物为原料,通过优化反应条件制备了高纯度CyMe₄-BTBP,HPLC纯度达99.5%。利用真空灌注技术,将制备的CyMe₄-BTBP负载到大孔硅基复合材料SiO₂-P上得到大孔硅基吸附材料,并用BET、SEM和FT-IR等对材料的微观结构进行了表征,揭示了萃取剂与载体的作用机理。研究了萃取剂负载量、酸度、吸附平衡时间等因素对CyMe₄-BTBP/SiO₂-P分离特性的影响。结果表明：CyMe₄-BTBP/SiO₂-P对Am（Ⅲ）和Eu（Ⅲ）具有良好的分离效果;Am（Ⅲ）和Eu（Ⅲ）在CyMe₄-BTBP/SiO₂-P上的吸附行为在动力学及热力学方面均具有很大的差异;在0.1～4 mol/L HNO₃溶液中,萃取剂负载量小于9.1%时CyMe₄-BTBP/SiO₂-P对示踪量Am（Ⅲ）和Eu（Ⅲ）的分离因子（SF）均在100以上。     

N-辛酰吡咯烷在不同稀释剂中萃取铀(Ⅵ)的研究

研究顾在不同释稀剂中N-辛酰吡咯烷（OPOD）萃取铀（Ⅵ）的性能。在不同稀释剂中考察了硝酸浓度、萃取剂浓度、盐析效应以及温度对萃取平衡的影响。OPOD萃取铀（Ⅵ）的能力在不同稀释剂中由弱到强的顺序为：氯仿，四氯化碳，1.2-二氯乙烷，正十二烷，正辛烷，环己烷，甲苯，苯。并求出了萃取反应的各热力学函数变化值。     

强碱性阴离子交换树脂吸附DPA-Pu(Ⅳ)/U(Ⅵ)配合物研究

2,6-吡啶二羧酸（DPA,以H₂C表示）是一种可用于乏燃料后处理Purex流程高保留钚废有机相中钚洗脱的洗脱剂。为将DPA洗脱液中的钚与铀分离并回收钚,本文通过静态吸附实验研究了DPA-Pu(Ⅳ)/U(Ⅵ)配合物在强碱性阴离子交换树脂DOWEX 1上的吸附性能,考察了DPA浓度、酸度、温度以及主要辐解产物对DOWEX 1吸附钚和铀的影响。培养了DPA与U(Ⅳ)/U(Ⅵ)配合物的单晶并测定了其结构,通过配合物晶体与吸附金属离子树脂光谱的对比确定了Pu(Ⅳ)（以U(Ⅳ)模拟代替）和U(Ⅵ)吸附在树脂上的配合物形态,通过变温吸附实验获得了相应吸附反应的热力学数据。吸附实验结果表明,DOWEX 1树脂能在低酸（0.1 mol/L HNO₃）条件下同时吸附钚和铀,在高酸（8 mol/L HNO₃）条件下只吸附钚不吸附铀。根据上述实验所得结果,提出低酸吸附铀/钚、高酸柱上转型除铀、低酸解吸回收钚的方案,并进行了实验验证。结果表明,采用所提出的回收钚的方案,钚的回收率达96%,对铀的去污因子约为2.8×10³。     

胺类萃取剂高效分离Hf(Ⅳ)与W(Ⅵ)的方法研究

针对某些环境样品中182Hf的加速器质谱(AMS)分析,以N1923和TOA为萃取剂,研究了不同无机酸、酸浓度、络合剂浓度、萃取剂浓度、稀释剂类型等因素对Hf(Ⅳ)与W(Ⅵ)萃取行为的影响,建立了胺类萃取体系分离Hf(Ⅳ)与W(Ⅵ)的方法。该法对Hf(Ⅳ)的回收率大于90%,对毫克量级W(Ⅵ)的去污因子为4.4×107。     

Ag_(3)PO_(4)/P-C_(3)N_(4)材料的制备及其对铀的吸附性能北大核心CSCD

为设计一种对U(Ⅵ)具有较高吸附容量和较高选择性的吸附材料,采用石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))与磷酸二氢铵作为原料,通过热共聚法制备P-C_(3)N_(4),再利用磷酸氢二钠与硝酸银通过原位共沉淀法制备Ag_(3)PO_(4)/P-C_(3)N_(4)复合吸附材料。吸附实验结果表明,Ag_(3)PO_(4)/P-C_(3)N_(4)复合吸附材料在室温下对U(Ⅵ)的吸附容量达到524.6 mg/g;在溶液中同时存在Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Sr^(2+)、Zn^(2+)、Ni^(2+)和Co^(2+)等竞争离子时,对U(Ⅵ)的吸附分配系数达到6.13×10^(3)mL/g。XPS分析结果表明,Ag_(3)PO_(4)/P-C_(3)N_(4)复合吸附材料中的含N和含P官能团可能参与U(Ⅵ)吸附过程。因此,Ag_(3)PO_(4)/P-C_(3)N_(4)复合吸附材料是一种对U(Ⅵ)具有较高吸附容量和较高选择性的吸附材料。     

固相吸附材料DMDODGA/P120对Sr2+的吸附性能

将酰胺荚醚类化合物二甲基二辛基双酰胺荚醚（DMDODGA）利用真空固定化灌注技术固载到多孔吸附树脂P120上，合成了萃淋树脂DMDODGA/P120，并利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、元素分析（C、H、N、O元素）对材料进行了表征。表征结果表明，每100 g P120的孔隙中负载了约531 g DMDODGA，载体P120的结构未有明显破坏痕迹。通过静态吸附实验，研究了接触时间、Sr2+的初始浓度、HNO3浓度、吸附材料与料液的固液比和温度对DMDODGA/P120吸附Sr2+性能的影响，测定了DMDODGA/P120的动力学曲线和等温吸附线；研究了DMDODGA/P120的解吸过程与辐照稳定性；并通过离子交换柱实验测定了DMDODGA/P120对Sr2+的动态穿透点和动态饱和吸附容量。结果表明：DMDODGA/P120对Sr2+的吸附平衡时间约为10 min，吸附过程符合准二级动力学方程，表明该过程为化学吸附；吸附剂对Sr2+的吸附过程是发生在吸附剂均匀表面的单层化学吸附；吸附性能随着酸度的升高先增大后减小；该萃取吸附过程为放热过程；固液比控制在20 g/L左右较为合适；DMDODGA/P120的抗辐照性能较好，在辐射剂量小于等于106 Gy时未有明显辐解。DMDODGA/P120对Sr2+的动态吸附结果表明，交换柱在56个柱体积被击穿，其对Sr2+的总去除率约为5253%。     

90Y的碘油萃取法标记

碘油（碘化油）由于能选择性积聚在肝肿瘤区域，所以在肝癌内介入治疗中发挥越来越重要的作用，为了提高核素对碘油的标记率，本工作采用了一种新的萃取式碘油标记方法，在标记稳定核素Y时，选择P204 、P507、Cyanex 272、壬酸、环烷酸、油酸和8-羟基喹啉等作为萃取剂，在一定的条件下，P204作为萃取剂时钇的标记率达到99.9%，P507和Cyanex 272作萃取剂时也有比较高的标记率，而其他的萃取剂标记率很低。用该法标记核素90Y后，标记物在生理盐水中很稳定，损失率仅为0.01%～0.14%     

乏燃料后处理中的辐射化学问题 Ⅰ.萃取剂的辐射稳定性

由于乏燃料具有强辐射性的特点,辐射化学伴随在乏燃料后处理每个过程中。尽管α和γ等电离辐射对于萃取剂本身的直接效应一般不大,但是它们通过与水相和油相中的溶剂相互作用产生的自由基,一方面可以攻击萃取剂的配位基团,另一方面溶剂辐解产生的活性粒种可能与金属离子反应改变其氧化态,从而降低其萃取效率或分配比。水相中硝酸辐解产生的亚硝酸对于金属离子的氧化态会产生重要影响,产生的自由基如•NO₃等也会与萃取剂反应使其劣化。在先进核能系统中,随着燃耗的提高,放射性更强,而且用于溶解乏燃料的硝酸浓度也增高,因而,对于先进核燃料循环中的辐射化学研究既是良好机遇也是重大挑战。本文旨在对近十年来国内外乏燃料后处理（溶剂萃取）方面有关辐射化学研究特别是新型萃取剂的辐射稳定性等进行综述与讨论。     

超支化抗菌型海水提铀材料北大核心CSCD

利用一步水热法将超支化聚酰胺胺(h-PAMAM)接枝到聚丙烯腈(PAN)纤维上,随后进行碱处理,制备出一种具有有效抗菌性的新型海水提铀材料PAN-h-PAMAM-A。通过傅里叶转换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的表面官能团组成和形貌进行了表征。通过系列吸附实验研究了材料在不同条件下(pH、吸附时间和盐离子浓度)的铀吸附性能。竞争离子实验表明,材料对铀酰离子具有较好的选择性吸附能力。PAN-h-PAMAM-A在pH=8.0、20 mg/L铀溶液中平衡吸附容量达到(296.43±4.88)mg/g(n=3)。动力学模拟表明,吸附符合准二级动力学方程。热力学模拟表明,吸附符合Freundlich方程,吸附为不均匀、多层化学吸附。此外,PAN-h-PAMAM-A经过多次吸附解吸循环之后仍然可以保持非常优秀的吸附能力,并且对海洋细菌表现出非常良好的抗菌性能,超支化聚酰胺胺的引入有望综合提升海水提铀材料海洋适用性能力。     

黄钾铁矾的制备及其对U(Ⅵ)的吸附

为了研究黄钾铁矾对溶液中U(Ⅵ)的吸附效果,采用一步水热法制备了黄钾铁矾,并利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman spectrum)、红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等技术表征了材料的理化特性。利用静态吸附实验研究了溶液pH值、离子强度、固液比和U(Ⅵ)初始浓度对吸附过程的影响。结果表明:溶液pH对于U(Ⅵ)的吸附产生较大的影响,而离子强度则对吸附过程没有影响,表明黄钾铁矾对U(Ⅵ)的吸附机理为内层表面络合。吸附在100 min内基本达平衡,且符合准二级动力学模型。吸附等温线符合Langmuir等温模型,表明U(Ⅵ)的吸附是单层吸附。在溶液的pH=7.0、298 K时,黄钾铁矾对U(Ⅵ)的最大吸附量为154 mg/g。最佳吸附条件为:固液比1.0 g/L、U(Ⅵ)初始浓度为0.42 mmol/L、298 K、pH=7.0,达到平衡时的吸附量为(76.0±1.4) mg/g(n=3),去除率达到了(88.0±1.3)%(n=3)。以上结果表明,黄钾铁矾可以作为含U(Ⅵ)废水处理的潜在吸附材料。     

DGA树脂萃取色层法分析土壤样品中的~(241)Am

为了对核设施及周边环境的放射性污染水平进行有效监测,需要对大量土壤样品中的~(241)Am进行分析。本工作首先考察了接触时间、介质酸度、温度对~(241)Am在DGA树脂柱上的吸附影响,确定了最佳吸附条件,为动态柱实验提供了输入条件;然后进行了动态柱实验的验证:以萃取色层法为分离纯化手段,采用高酸上柱,EDTA络合解吸,以低本底液闪谱仪为放射性测量手段,建立了一个快速分析土壤中~(241)Am的方法。当土壤样品量为10g,使用8mol/L HNO_3浸取灰化后的模拟污染土壤样品,该方法对~(241)Am的化学回收率约为95%,最低可探测比活度为3.1Bq/kg,全流程分析时间小于3h。对其它核素~(137)Cs、~(90)Sr-~(90)Y、~(239)Pu、~(99)Tc有很好地去污能力。因此该方法可广泛应用于环境土壤样品的~(241)Am分析。     

硅基HDEHP吸附剂对硝酸体系中Zr(Ⅳ)的吸附

以多孔二氧化硅聚合物颗粒为载体,采用真空灌注法合成了一种复合型硅基吸附剂HDEHP/SiO_2-P(二(2-乙基己基)磷酸酯,di-2-ethylhexylphosphoric acid,HDEHP),用于吸附硝酸体系中的Zr(Ⅳ)。通过扫描电子显微镜(SEM)、差热-热重分析(TG-DTA)等手段对吸附剂进行了表征。研究了硝酸体系下,吸附剂对Zr(Ⅳ)的吸附选择性以及时间、温度对吸附性能的影响。结果表明:该吸附剂在一定酸度范围内对Zr(Ⅳ)有良好的吸附选择性;吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附平衡时间为15h;吸附等温线符合Langmuir吸附等温线模型;该吸附剂对Zr(Ⅳ)的吸附容量随温度升高而提高,298K时的吸附容量为0.456 mmol/g。HDEHP/SiO_2-P在吸附Zr(Ⅳ)后,用草酸溶液可以有效地将Zr(Ⅳ)解吸下来,解吸率达到98%,解吸的平衡时间在1h以内。     

磷钼酸铵/聚丙烯酸复合凝胶吸附剂的 合成及对铯的分离

以丙烯酸为基底合成了磷钼酸铵/聚丙烯酸复合吸附剂(AMP-PA)。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）等方法对AMP-PA进行表征。研究了振荡时间、酸度、Cs⁺ 浓度对铯吸附的影响,及多种离子存在下吸附剂对铯离子的选择性吸附。静态实验结果表明：AMP-PA吸附铯大约5 h达到平衡;HNO₃浓度在0~3.0 mol/L范围内对铯的吸附量影响不大,吸附过程符合Langmuir方程,计算得到的最大吸附量达到4.7 mg/g;采用3.0 mol/L NH₄Cl+1.0 mol/L HNO₃解吸,解吸率大约为70%;多种离子存在下对铯离子具有选择性吸附。动态柱实验发现,AMP-PA对铯的吸附量为4.32 mg/g,解吸率约为50.4%。在高浓度杂质离子Na⁺、K⁺、Sr²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ca²⁺存在下,AMP-PA柱可以选择性分离铯,在铯的淋洗液中Co²⁺低于检测限,含量最高的Fe³⁺分离因子为3,浓度比起始浓度降低四个数量级。