一种破坏草酸钚沉淀母液中草酸的方法技术

本发明专利技术属于乏燃料后处理技术领域，公开了一种破坏草酸钚沉淀母液中草酸的方法。该方法包括以下步骤：利用可周期反向的直流电源且在恒电压条件下对草酸钚沉淀母液进行电解，所用阴极和阳极为铂电极或钛镀铂电极；其中该直流电源反向的周期为阳极产生钝化的时间，所用恒电压为草酸钚沉淀母液中草酸电解氧化分解峰电位值。该方法具有能够有效避免阳极钝化和阳极氧气生成且具有电解效率高、电解速度快的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于乏燃料后处理
，具体涉及一种破坏草酸钚沉淀母液中草酸的方法。
技术介绍
在乏燃料后处理工艺流程中，钚产品尾端工艺通常是向硝酸钚溶液中加入草酸作为钚的沉淀剂使钚成为草酸钚沉淀物的形式，并将过滤获得的沉淀物经高温煅烧，形成最终的二氧化钚产品，其中草酸钚沉淀物过滤后的溶液称之为草酸钚沉淀母液。草酸钚沉淀母液中除了含有约0.05～0.1mol/L草酸和2～3mol/L硝酸外，还含有50～200mg/L的微量钚。为了实现后处理流程中钚回收最大化，需将草酸钚沉淀母液中的草酸破坏后返回至萃取流程中进一步萃取回收钚，由于草酸的量对后处理萃取流程中钚的回收有较大影响，一般要求返回的草酸钚母液中草酸的破坏率达到99.5％以上。目前，乏燃料后处理过程对沉淀母液中草酸的破坏主要采用高锰酸钾蒸煮氧化法，该法具有高温下操作会造成设备腐蚀严重、引入新的杂质元素以及废液含盐量高等缺点，从而降低了其使用经济性。国外有些研究结构也曾研究了通过向草酸钚母液中加入浓硝酸、过氧化氢或向草酸钚母液中通入臭氧或通过紫外线照射等方法氧化分解草酸，但均存在草酸破坏率低、试剂消耗和废液产生量大等缺点。随着近年来电化学技术的发展，电化学技术在核化学领域也得到了广泛关注和研究，电化学氧化破坏法可在常温、常压、无添加其他试剂的情况下实现草酸的破坏，其具有操作简单、易控制，具有良好的应用前景。我国乔继欣等对模拟草酸钚沉淀母液中草酸的电解破坏行为进行了研究，研究结果均表明，电化学氧化法可实现98％以上的草酸破坏率，但由于阳极破坏草酸过程产生的CO2和O2，使阳极出现严重的可逆钝化，电流效率和电解速度随之下降，这时通常通过提高电解电流密度来确保稳定的电解速度，但当电流密度提高后，除了加重阳极钝化外，阴、阳两极还会产生大量的氢气、氧气以及其它副反应，使整个过程电流效率和操作安全性均降低，工业化应用受到限制。因此建立一种避免阳极钝化且电解效率高、电解速度快和避免阳极氧气生成的电解方法是非常必要的。
技术实现思路
(一)专利技术目的根据现有技术所存在的问题，本专利技术提供了一种能够避免阳极钝化和阳极氧气生成且电解效率高、电解速度快的破坏草酸钚溶液中草酸的方法。(二)技术方案为了解决现有技术存在的问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种破坏草酸钚沉淀母液中草酸的方法，该方法包括以下步骤：利用可周期反向的直流电源且在恒电压条件下对草酸钚沉淀母液进行电解，所用阴极和阳极为铂电极或钛镀铂电极(钛片或钛网上镀有铂膜)；其中该直流电源反向的周期为阳极产生钝化的时间，所用恒电压为草酸钚沉淀母液中草酸电解氧化分解峰电位值；优选地，由于后处理过程中，草酸钚沉淀母液中草酸电解氧化分解峰电位为1.0～1.4V，阳极析氧电位为1.5V，因此所用恒电压为1.0～1.4V，可避免阳极氧气的产生，同时也可降低阴极析氢量，提高了操作安全性。优选地，直流电源反向的周期是利用循环伏安法确定的，草酸钚沉淀母液电解过程中直流电源反向的周期为7～10s。优选地，电解过程中利用搅拌器进行搅拌。优选地，所用阴极和阳极为钛镀铂电极。(三)有益效果采用本专利技术提供的破坏草酸钚沉淀母液中草酸的方法，该方法能够有效避免阳极钝化和阳极氧气生成且电解效率高、电解速度快，具体解释为：1)在电解分解草酸过程中，阳极会产生可逆钝化。通过本申请提供的周期反向电源电解的方法，使产生轻微钝化的阳极在反向成为阴极时被活化，避免了阳极钝化延续，使其始终处在活化状态，避免了阳极钝化现象的产生。与直流单向电源电解法相比，使平均电流效率从原来的不足20％提高至约85％。2)避免了阳极氧气的产生，降低了阴极氢气产生量，提高了其操作安全性。3)提高了草酸电解氧化电解速度，为了达到99.5％以上的草酸破坏率，利用可周期反向的直流电源与直流单向电源电解法相比，前者所需时间为2.5h，后者所需时间为7h。具体实施方式下面将结合具体实施方式对本专利技术作进一步阐述。实施例1一种破坏草酸钚沉淀母液中草酸的方法，该方法包括以下步骤：将由0.05mol/L草酸、2mol/L硝酸和100mgPu/L的溶液组成的100ml混合溶液模拟后处理料液中的草酸钚沉淀母液，并将该沉淀母液加入至体积为130ml的电解池中，在电解池中加入两个面积为4cm2的钛镀铂电极作为阴极和阳极，并且该两个电极与可周期反向的直流电源相连；电源设定操作电压为1.4V、周期反向循环时间间隔为10秒。在电解过程中采用磁力搅拌器进行溶液搅拌。每隔20min取样分析溶液中草酸根的浓度，并计算其破坏率和电流效率。另外，还将其与利用直流单向电源氧化分解草酸钚沉淀母液中草酸进行了比较，如下表：表1直流单向电解氧化分解草酸的电流效率和电解速度(恒电流0.1A，电极电流密度0.025A/cm2，操作温度为25℃)表2可周期反向的直流电源电解氧化分解草酸的电流效率和电解速度(恒电压1.4V，电极电流密度3.75*10-3～0.025A/cm2，操作温度为25℃)从表1和表2可看出，利用本申请提供的可周期反向的直流电源在恒电压条件下对草酸钚沉淀母液中的草酸进行电解，可使电流效率明显提高，并且电极表面避免了氧气的产生。实施例2与实施例1不同的是，电源设定操作电压为1.0V，直流电源反向的周期为7s，阴极和阳极均为铂电极。实施例3与实施例1不同的是，电源设定操作电压为1.2V，直流电源反向的周期为8s，阴极为铂电极，阳极为钛镀铂电极。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种破坏草酸钚沉淀母液中草酸的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：利用可周期反向的直流电源且在恒电压条件下对草酸钚沉淀母液进行电解，所用阴极和阳极为铂电极或钛镀铂电极；其中该直流电源反向的周期为阳极产生钝化的时间，所用恒电压为草酸钚沉淀母液中草酸电解氧化分解峰电位值。

【技术特征摘要】
1.一种破坏草酸钚沉淀母液中草酸的方法，其特征在于，该方法包括以下步
骤：
利用可周期反向的直流电源且在恒电压条件下对草酸钚沉淀母液进行电解，
所用阴极和阳极为铂电极或钛镀铂电极；其中该直流电源反向的周期为阳极产生
钝化的时间，所用恒电压为草酸钚沉淀母液中草酸电解氧化分解峰电位值。
2.根据权利要求1所述的一种破坏草酸钚沉淀母液中草酸的方法，其特征在
于，所述恒电压的电压值为1.0～1.4V。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉波，何喜红，谢书宝，曹智，苏哲，袁洁琼，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11