摘 要:本文主要介紹了钚的分離方法的分離方法,主要有溶劑萃取法、離子交換法、萃取色層法和沉淀載帶法等。
關鍵詞:微量;钚;分離
1 引言
目前,微量钚的分離方法主要有溶劑萃取法、離子交換法、萃取色層法和沉淀載帶法等。钚的化學分離方法早期多采用沉淀法或共沉淀法,后來就采用選擇性好的溶劑萃取法或純化效率高的離子交換色譜法。高壓離子交換色譜技術,既能提高分離的效率,又能達到快速分離的目的,此方法曾為超微量的超钚元素的分離和鑒定做出了重要貢獻。萃取色層分離技術則是溶劑萃取法和離子交換法的結合,兼有兩種方法的優點。
2 溶劑萃取法
雖然Purex流程已成為現代后處理廠唯一實際應用的流程,但各國仍致力于流程的Purex改進和實現流程的最佳化,這些流程仍然使用TBP為萃取劑。另外,。焦榮洲等[1]研究了TiAP對U(VI)、Np(IV)、Np(VI)、Np(V)、Pu(III)、Pu(IV)的萃取,結果示于圖1。由圖1可看出,TiAP對U(VI)、Np(IV)Np(VI)、Pu(IV)有較高的萃取能力,對Np(V)、Pu(III) 萃取很少,這與TBP萃取上述核素規律相同,而TiAP對Np(IV)、Pu(IV) 的萃取能力還稍高于TBP。Shukla J P等[2]也得到了相同的結論結果示于圖2。TiAP對U(VI)、Pu(IV)及一些FP的萃取行為列于表1。
水溶液之間的分配比:
1—Np(IV),2—Pu(IV),3—U(VI),
4—Np(VI),5—Np(V),6—Pu(III)
3 離子交換法
由于Pu(IV)形成陰離子絡合物的能力比U(VI)和裂片產物更強,所以對钚來說,陰離子交換法的選擇性比陽離子交換法更好,應用更廣泛。李輝波等[3]研究了硅基季銨化分離材料(SiR4N)在硝酸溶液中對Pu(IV)的吸附性能和機理。結果表明,SiR4N 對Pu(IV)的吸附等溫線基本符合Langmuir吸附等溫線;吸附為放熱反應,△H= -7. 23 kJ/ mol。機理研究結果表明,分配比D與樹脂功能基團 SiR4N+的關系式為: lg D = 3.43 + 1.74 lg n(SiR4N+),其配位比接近于2,由此可推測 SiR4N在硝酸溶液體系主要吸附的是[Pu(NO3)6]2-。
4 萃取色層法
萃取色層法是溶劑萃取法和離子交換法的結合,兼有兩種方法的優點,是一種較為理想的微量钚的分離方法。目前,萃淋樹脂主要以有機聚合物骨架,其中最常用的是苯乙烯系樹脂,其合成方法已非常成熟。
目前,生產聚苯乙烯系的大孔共聚體的主要方法有:(1)溶劑致孔法;(2)線性聚合物-溶劑提取法。所謂溶劑致孔法,就是在合成苯乙烯-二乙烯苯共聚合珠體時,在單體混合液中加入適量的致孔劑,這種惰性溶劑只溶解單體而不參與共聚反應。另外,線性聚苯乙烯-溶劑提取致孔法就是:將一定數量的線性聚苯乙烯溶解于苯乙烯、二乙烯苯單體混合液內,進行懸浮聚合制得珠體,再用有機溶劑提取線性聚合物。劉永勛[4,5]等人研究了苯乙烯交聯共聚中致孔劑的致孔作用,隨著良溶劑甲苯用量的增大,堆密度先減小后增大,比表面積先增大后減小。隨著非良溶劑液體石蠟量的增大,比表面積比表面積先增大后減小。 (下轉第221頁)
(上接第218頁)
5 沉淀法
微量钚的共沉淀方法有氟化鑭法、磷酸鉍法等[6]。高價钚能生成可溶氟化物,而低價钚的氟化物則不溶;钚在高價時不被稀土氟化物沉淀載帶,在低價時則能被稀土氟化物載帶。故用稀土氟化物(一般用氟化鑭)循環載帶,就能有效地分離和濃集钚。第一次從鈾和裂變產物中分離微克量钚就是采用此方法。磷酸鉍可以將Pu(III)和Pu(IV)共沉淀,以Pu(IV)共沉淀最完全,Pu(IV)在0.1-1.0mol/L HNO3溶液中與磷酸鉍共沉淀,進一步增加酸度就會使钚的分離惡化。磷酸鉍對Pu(IV)具有高選擇性,只捕集少量的裂變產物。
參考文獻:
[1] 焦榮洲,韓升印.磷酸三異戊酯萃取U、Np、Pu性能的研究[J].原子能科學技術,1995,29(02):161-166.
[2] Shukla J P,Gautam M M,Kedari C S,et al. Extraction of Uranium(VI),Plutonium(IV)and Some Fission Products by Tri-Iso-Amyl Phosphate[J].J Radioanal Nucl Chem,1997,219(01):61-67.
[3]李輝波,葉國安,王孝榮等.硅基季銨化分離材料對Pu(IV)的吸附性能及機理研究[J].核化學與放射化學,2010,32(02):65-69.
[4]劉永勛,徐和德,王瑞香等.苯乙烯交聯共聚中致孔劑的致孔作用[J].離子交換與吸附,1995,11(03):279-282.
作者簡介:郭沛然(1989-),男,河北邯鄲人,在讀碩士 ,專業:核燃料循環與材料。endprint