一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法，属于乏燃料后处理领域，通过配制包含铀钚的乏燃料后处理模拟料液，以第一预设流速将乏燃料后处理模拟料液泵入萃淋树脂柱中，进行动态试验，每隔一段时间分析出口处水相中铀钚浓度，绘制穿透曲线；以第二预设流速将淋洗剂泵入吸附平衡后的萃淋树脂柱中，采用淋洗剂进行钚淋洗。采用本发明专利技术中公开的方法，采用兼有溶剂萃取的选择性和色层分离的高效性等特点的萃取色层法进行大量铀中微量钚的高效分离净化，采用酸度适用范围广、对Pu选择性高的固相萃淋树脂，实现大量铀中微量钚的高效分离，分离过程无需调酸，操作简便，方法简便、操作简单、实用性强，具有较强的推广优势。的推广优势。的推广优势。

【技术实现步骤摘要】
一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法


[0001]本专利技术属于乏燃料后处理领域，具体涉及一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法。

技术介绍

[0002]钚是长寿命极毒元素，乏燃料后处理对铀产品中钚的控制要求非常严格。乏燃料后处理铀线各工艺段的铀钚质量比均在106以上(其中铀浓度一般在50～100g/L)，大量铀基体对钚的分析干扰很大，现有的分析方法须经严格的铀钚分离之后才能测定。而分离到仪器测量时铀基体不干扰的程度也非常困难，其主要原因是去除铀基体的分离流程长，去污因子不稳定，很难满足铀产品质量控制中对钚测定准确性、时效性以及稳定性的要求。此外，工况异常时，乏燃料后处理铀产品液中钚含量不达标，还需返回上一工艺段深度净化，而国内尚无其他适用于大体积铀产品料液中钚深度净化方法。
[0003]目前对于乏燃料后处理大量铀中微量钚的分离方法主要有两种，即溶剂萃取法和离子交换法。
[0004](1)溶剂萃取法，一般以2
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噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)为萃取剂，以二甲苯为稀释剂。TTA在1
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2mol/L硝酸体系中对Pu(IV)萃取分配系数大于1
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104，利用TTA在1mol/L硝酸体系中萃取特点，可以用TTA萃取钚，将99％以上的钚从铀中分离出来。中国专利CN111474234A公开了一种核燃料后处理流程大量铀中微量钚含量的分析方法，即采用0.4～0.6mol/L TTA
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二甲苯溶剂，经调价调酸和萃取离心后，实现了大量铀中微量钚的分离。该方法涉及到调酸，操作步骤繁琐，不适用于大体积料液的钚分离纯化，且萃取体系还会引起环保问题。
[0005](2)离子交换法，文献中已报道的用阴离子交换分离钚的文献较多，其基本原理都是采用将钚的价态调整到四价，在硝酸体系(酸度大于6.5mol/L)中形成硝酸钚的络合阴离子，在阴离子交换色谱上被交换吸附。由于在低酸情况下，硝酸钚的络合阴离子解离形成钚离子，而不被阴离子交换树脂吸附，因此采用低酸(酸度低于0.5mol/L)可将钚从树脂上洗脱。李辉波等(参见：大量铀中微量钚的分离方法研究及建立，中国原子能科学研究院年报，2006)提出了季铵盐
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TBP萃取色层
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离子交换的组合分离流程，首先采用萃取色层法去除大部分铀，然后采用离子交换法精制纯化钚。萃取色层剂选择季铵盐和TBP两种，吸附酸度分别为4和2mol/L，阴离子交换树脂选择256型，吸附酸度为6.5mol/L。该方法涉及到多次调酸、吸附、淋洗和洗涤等过程，操作步骤繁琐。
[0006]综上，针对大量铀中微量钚的分离，现有技术均涉及到调酸，如溶剂萃取法需调到1～2mol/L，离子交换法需调整到6.5mol/L以上，而乏燃料后处理铀线不同工艺段酸度变化大，导致调酸过程中操作步骤繁琐，不适用于大体积铀料液中钚的深度净化。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法，采用兼有溶剂萃取的选择性和色层分离的高效性等特点的萃取
色层法进行大量铀中微量钚的高效分离净化，提供一种酸度适用范围广、对Pu(IV)选择性高的固相萃淋树脂，实现大量铀中微量钚的高效分离净化。
[0008]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]S1、配制包含铀钚的乏燃料后处理模拟料液；
[0010]S2、以第一预设流速将乏燃料后处理模拟料液泵入萃淋树脂柱中，进行动态试验，每隔一段时间分析出口处水相中铀钚浓度，绘制穿透曲线；
[0011]S3、以第二预设流速将淋洗剂泵入吸附平衡后的萃淋树脂柱中，采用淋洗剂进行钚淋洗。
[0012]进一步，步骤S1中所述乏燃料后处理模拟料液中U(VI)浓度为30～110g/L，Pu(IV)浓度为0.5～50mg/L，HNO3浓度为0.1～4mol/L。
[0013]进一步，第一预设流速为0.2～0.4mL/min。
[0014]进一步，第二预设流速为0.5～1.5mL/min。
[0015]进一步，所述淋洗剂为0.1～0.5mol/L HNO3以及0.05～0.2mol/L H2C2O4的混合液。
[0016]进一步，所述固相萃淋树脂通过以下方法进行制备：
[0017]S21、通过取代反应合成多酰胺配体；
[0018]S22、通过活化和原位聚合合成硅基载体；
[0019]S23、采用真空浸渍法将步骤S21中合成的多酰胺配体负载至步骤S22中合成的硅基载体上以合成固相萃淋树脂。
[0020]进一步，步骤S21中以N，N
’‑
二甲基甲酰胺为催化剂，由氮川三乙酸与草酰氯在二丁胺溶剂中，发生取代反应，随后经减压蒸馏除去杂质后，加入二烷基胺生成相应多酰胺配体产物。
[0021]进一步，步骤S21中还包括将多酰胺配体混合物进行回流，依次用水、1M HCl洗涤溶剂溶液、1M NaOH溶液和水进行洗涤，随后进行干燥。
[0022]进一步，步骤S22具体包括首先将二氧化硅置于10～100mPa真空环境中，然后充入氮气或惰性气体至常压，然后以升温至100～500℃，恒温活化，得到活化的二氧化硅，在N2气氛中密封保存；
[0023]单体DVB和苯乙烯在以苯乙酮和邻苯二甲酸二乙酯作为稀释剂，AIBN和V
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40为引发剂的体系中，与活化后的二氧化硅充分混合，之后充入氮气或惰性气体至常压，以确保装置基本为无氧环境，将制备好的SiO2
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P用丙酮和超纯水交替循环洗涤若干次，直至洗涤液内无明显杂质出现，实现硅基载体合成。
[0024]进一步，步骤S23包括将多酰胺配体溶解在乙醇或丙酮溶剂中，转移至含一定量活化二氧化硅的容器中，进行旋蒸除去其中的有机溶剂，得到粉末状固体，并对粉末状固体进行干燥。
[0025]本专利技术的有益技术效果在于：采用本专利技术所公开的一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法，通过配制包含铀钚的乏燃料后处理模拟料液，以第一预设流速将乏燃料后处理模拟料液泵入萃淋树脂柱中，进行动态试验，每隔一段时间分析出口处水相中铀钚浓度，绘制穿透曲线；以第二预设流速将淋洗剂泵入吸附平衡后的萃淋树脂柱中，采
用淋洗剂进行钚淋洗。采用本专利技术中公开的方法，采用兼有溶剂萃取的选择性和色层分离的高效性等特点的萃取色层法进行大量铀中微量钚的高效分离净化，采用酸度适用范围广、对Pu选择性高的固相萃淋树脂，实现大量铀中微量钚的高效分离，分离过程无需调酸，操作简便，方法简便、操作简单、实用性强，具有较强的推广优势。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例一所述的一种固相萃淋树脂的制备方法中制备的固相萃淋树脂结构示意图；
[0027]其中，R1～R8各自独立取CnH
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法，所述方法包括以下步骤：S1、配制包含铀钚的乏燃料后处理模拟料液；S2、以第一预设流速将乏燃料后处理模拟料液泵入萃淋树脂柱中，进行动态试验，每隔一段时间分析出口处水相中铀钚浓度，绘制穿透曲线；S3、以第二预设流速将淋洗剂泵入吸附平衡后的萃淋树脂柱中，采用淋洗剂进行钚淋洗。2.如权利要求1所述的一种固相萃淋树脂的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述乏燃料后处理模拟料液中U(VI)浓度为30～110g/L，Pu(IV)浓度为0.5～50mg/L，HNO3浓度为0.1～4mol/L。3.如权利要求1所述的一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法，其特征在于：第一预设流速为0.2～0.4mL/min。4.如权利要求1所述的一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法，其特征在于：第二预设流速为0.5～1.5mL/min。5.如权利要求1所述的一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法，其特征在于：所述淋洗剂为0.1～0.5mol/L HNO3以及0.05～0.2mol/L H2C2O4的混合液。6.如权利要求1所述的一种利用固相萃淋树脂从大量铀中分离微量钚的方法，其特征在于：所述固相萃淋树脂通过以下方法进行制备：S21、通过取代反应合成多酰胺配体；S22、通过活化和原位聚合合成硅基载体；S23、采用真空浸渍法将步骤S21中合成的多酰胺配体负载至步骤S22中合成的硅基载体上以合成固相萃淋树脂。7.如权利要求6所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王均利，王辉，晏太红，王文涛，何天胜，郑卫芳，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：