用于光催化还原铀的氧化红磷的制备及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于光催化还原铀的氧化红磷的制备及应用，包括：将红磷加入水中，搅拌，超声；将混合物料转移到聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中水热反应；冷却至室温后，加入NaOH溶液将pH调节至中性，过滤洗涤干燥；将干燥后的产物加入水中超声，静置，除去底部沉淀的大颗粒材料，上层溶液真空抽滤，洗涤，干燥，得到用于光催化还原铀的氧化红磷。本发明专利技术的氧化红磷应用在含铀放射性废水和含铀磷酸三丁酯

【技术实现步骤摘要】
用于光催化还原铀的氧化红磷的制备及应用


[0001]本专利技术涉及光催化还原铀的催化剂制备
，具体涉及一种用于光催化还原铀的氧化红磷的制备及应用。

技术介绍

[0002]核能的发展对铀资源的需求日益增加。陆地上已探明的铀储量仅能提供全球70年的核能消耗。从核燃料循环过程中产生的废液中提取铀是实现铀资源二次供应的有效手段。在核循环产生的放射性废液中，铀广泛存在于有机相中。特别是，在钚铀萃取回收(PUREX)过程中，磷酸三丁酯(TBP)通常用作萃取剂，煤油作稀释剂一起用于分离铀和钚。在TBP
‑
煤油体系中，TBP与六价铀U(VI)之间的强配位会降低常规吸附法提取铀的效率。此外，吸附柱还受到有机物粘附的影响，妨碍实际使用。因此，传统的策略要求使用芬顿或类芬顿的方法对TBP和煤油进行预氧化，这使得TBP
‑
煤油体系中的铀提取过程变得十分复杂。
[0003]与传统策略相比，光催化法作为一种有前景的策略，可打破U(
Ⅵ
)
‑
TBP络合物结构将U(VI)还原为不溶性物质，实现TBP
‑
煤油体系中铀的直接提取。由于高效和快速的萃取动力学，光催化铀萃取已受到越来越多的关注，并在各种含铀的水溶液体系中取得了重大进展。然而，到目前为止，TBP
‑
煤油体系中的光催化铀提取方法还没有报道。在TBP
‑
煤油系统中，铀提取的主要瓶颈在于有机物的高稳定性，这导致了TBP和煤油的光催化氧化表现出缓慢的动力学或几乎不发生氧化半反应，从而限制U(VI)的连续光催化还原。一种有希望的方法是引入光催化剂的自氧化策略，通过光催化剂的自氧化平衡整个光催化循环；这种策略的挑战在于如何保持光催化剂自氧化过程中的光催化能力和铀的结合位点。因此，开发光催化剂自氧化的光催化策略对于TBP
‑
煤油体系中的铀提取是非常理想的，但具有挑战性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0005]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种用于光催化还原铀的氧化红磷的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、将红磷加入水中，搅拌，超声；
[0007]步骤二、将步骤一得到的混合物料转移到聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中水热反应；冷却至室温后，加入NaOH溶液将pH调节至中性，过滤、洗涤，干燥；
[0008]步骤三、将步骤二干燥后的产物加入水中，超声，静置，除去底部沉淀的大颗粒材料，上层溶液真空抽滤，洗涤，干燥，得到用于光催化还原铀的氧化红磷。
[0009]优选的是，所述步骤一中，红磷和水的质量比为1:10～20；超声的时间为20～50min；超声的频率53kHz，100W。
[0010]优选的是，所述步骤二中，水热反应的温度为180～220℃，时间为12～36小时；加入NaOH溶液将pH调节至中性的过程为：将15
‑
20g的氢氧化钠加入10
‑
20mL水中，得到的溶液
将pH调到5
‑
6，然后用0.1M的NaOH溶液调节至中性；干燥的温度为50～70℃。
[0011]优选的是，所述步骤二中，水热反应的温度为200℃，时间为24小时。
[0012]优选的是，所述步骤三中，加入水的量与步骤一的红磷的质量比为30～50:1。
[0013]优选的是，所述步骤三中，超声的时间为1～3小时；静置的时间为1～3小时；超声的频率53kHz，100W。
[0014]本专利技术还提供一种如上所述的制备方法制备的用于光催化还原铀的氧化红磷在模拟放射性废水中光催化还原铀的实验方法，将氧化红磷加入含干扰离子的U(VI)溶液中，超声分散3～6分钟，在避光条件下搅拌以达到吸收
‑
解吸平衡；然后采用300W氙灯作为光源，搅拌进行光催化反应，用紫外分光光度计分别在651.8nm处测定U(VI)浓度，并计算光催化后U(VI)的去除效率：
[0015]去除效率＝(C0‑
C
t
)/C0×
100％；
[0016]其中，C0是U(VI)的初始浓度，C
t
是经过一定时间后U(VI)的浓度；
[0017]所述氧化红磷与含干扰离子的U(VI)溶液的质量体积比为1mg:4mL；所述含干扰离子的U(VI)溶液的浓度为：100mg/L；所述光催化反应的时间为10～200min；
[0018]所述干扰离子为K
+
，Na
+
，Ca
2+
，Fe
3+
，Sr
2+
，Cs
2+
阳离子中的任意一种时，其干扰离子在U(VI)溶液中的浓度为1g/L。
[0019]本专利技术还提供一种如上所述的制备方法制备的用于光催化还原铀的氧化红磷在TBP
‑
煤油体系中光催化还原铀的实验方法，在含有U(VI)的TBP
‑
煤油体系中加入氧化红磷，超声分散3～6分钟，在避光条件下搅拌以达到吸收
‑
解吸平衡；然后采用300W氙灯作为光源，搅拌进行光催化反应，然后用Na2CO3水溶液萃取后，用紫外分光光度计分别在651.8nm处测定U(VI)浓度，并计算光催化后U(VI)的去除效率：
[0020]去除效率＝(C0‑
C
t
)/C0×
100％；
[0021]其中，C0是U(VI)的初始浓度，C
t
是经过一定时间后U(VI)的浓度；
[0022]所述氧化红磷与含有U(VI)的TBP
‑
煤油体系的质量体积比为1mg:4mL；所述含有U(VI)的TBP
‑
煤油体系中U(VI)的浓度为：50～200mg/L；所述光催化反应的时间为120min。
[0023]优选的是，所述Na2CO3水溶液的浓度是30～40mg/100mL，Na2CO3水溶液与含有U(VI)的TBP
‑
煤油体系的体积比为1:1，萃取的时间为30～60min；所述含有U(VI)的TBP
‑
煤油体系中TBP和煤油的体积比为3:6～10。
[0024]本专利技术还提供一种如上所述的制备方法制备的用于光催化还原铀的氧化红磷在含铀的TBP
‑
煤油放射性废物体系中光催化还原铀的应用，取氧化红磷加入含铀的TBP
‑
煤油放射性废物体系中，在避光条件下搅拌，然后在太阳光照射下，搅拌进行光催化反应，实现在含铀的TBP
‑
煤油放射性废物体系中U(VI)的光催化还原；所述氧化红磷与含铀的TBP
‑
煤油放射性废物体系的质量体积比为1mg:3～6mL；搅拌进行光催化反应的时间为60～180min；所述含有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光催化还原铀的氧化红磷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将红磷加入水中，搅拌，超声；步骤二、将步骤一得到的混合物料转移到聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中水热反应；冷却至室温后，加入NaOH溶液将pH调节至中性，过滤、洗涤，干燥；步骤三、将步骤二干燥后的产物加入水中，超声，静置，除去底部沉淀的大颗粒材料，上层溶液真空抽滤，洗涤，干燥，得到用于光催化还原铀的氧化红磷。2.如权利要求1所述的用于光催化还原铀的氧化红磷的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，红磷和水的质量比为1:10～20；超声的时间为20～50min；超声的频率53kHz，100W。3.如权利要求1所述的用于光催化还原铀的氧化红磷的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，水热反应的温度为180～220℃，时间为12～36小时；加入NaOH溶液将pH调节至中性的过程为：将15
‑
20g的氢氧化钠加入10
‑
20mL水中，得到的溶液将pH调到5
‑
6，然后用0.1M的NaOH溶液调节至中性；干燥的温度为50～70℃。4.如权利要求3所述的用于光催化还原铀的氧化红磷的制备方法，所述步骤二中，水热反应的温度为200℃，时间为24小时。5.如权利要求1所述的用于光催化还原铀的氧化红磷的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，加入水的量与步骤一的红磷的质量比为30～50:1。6.如权利要求1所述的用于光催化还原铀的氧化红磷的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，超声的时间为1～3小时；静置的时间为1～3小时；超声的频率53kHz，100W。7.一种如权利要求1～6任一项所述的制备方法制备的用于光催化还原铀的氧化红磷在模拟放射性废水中光催化还原铀的实验方法，其特征在于，将氧化红磷加入含干扰离子的U(VI)溶液中，超声分散3～6分钟，在避光条件下搅拌以达到吸收
‑
解吸平衡；然后采用300W氙灯作为光源，搅拌进行光催化反应，用紫外分光光度计分别在651.8nm处测定U(VI)浓度，并计算光催化后U(VI)的去除效率：去除效率＝(C0‑
C
t
)/C0×
100％；其中，C0是U(VI)的初始浓度，C
t
是经过一定时间后U(VI)的浓度；所述氧化红磷与含干扰离子的U(VI)溶液的质量体积比为1mg:4mL；所述含干扰离子的U(VI)溶液的浓度为：100mg/L；所述光催化反应的时间为10～200min；所述干扰离子为K
+
，Na
+
，Ca

【专利技术属性】
技术研发人员：何嵘，竹文坤，吕莹童，陈涛，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：