【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铀分离，更具体地说，本专利技术涉及一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法。
技术介绍
1、在核燃料生产制造过程中，uf6是一项重要的化合物，会导致铀浓缩厂及核燃料(组件)制造厂在运行中产生含氟含铀废水。含氟含铀废水中f-u键合形成uo2f+、uo2f2、uo2f3-等络合物对u(vi)的提取分离造成了阻碍，而传统工艺路线(化学沉淀、离子交换、吸附法)在应用中因工艺繁琐、成本偏高等问题逐渐丧失优势。因此，亟需开发成本更低、效率更高、对环境更友好的含氟含铀废水处理新技术。
2、目前，纳米零价铁(nzvi)被认为是最有望替代含氟含铀废水传统工艺的新方法。纳米零价铁在含氟含铀废液中铀分离上具有优势，这是因为它具有更好的注入含水层系统的能力，更高的反应表面积，更快和更完整的反应。然而纳米零价铁在实际应用中存在着很大的局限性，比如极易氧化、难长期储存等问题。纳米零价铁在溶液体系中表面易被氧化形成钝化层，这会显著降低其在溶液中去除铀的性能。同时，纳米零价铁的聚集也会降低其在亚表面的流动性，进一步影响其反应活性。针对上述问题，研究者们对纳米零价铁进行了大量的改性研究。研究人员通过在纳米零价铁制备过程中使用载体(凹凸棒石、伊利石、蒙脱土、膨润土、二氧化硅基介孔或纳米材料、氢氧化镁纳米晶和碳基材料等多孔载体)，会使得纳米零价铁的聚集现象大大减少，且合成的nzvi尺寸分布较窄。虽然研究人员通过表面载体解决了nzvi的稳定性，但又面临着制备程序复杂，成本高等问题，限制了nzvi的大规模利用。
3、从成本考虑，价格更低
技术实现思路
1、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。
2、为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，包括如下步骤：将商用铁粉加入装有含氟含铀废水的反应器中，在外场作用下，在持续搅拌下，对含氟含铀废水进行铀分离处理。
3、优选的是，所述外场包括：弱磁场或磁光耦合。
4、优选的是，所述外场作用的具体方法为：将弱磁场外置于反应器的周围或底部；
5、优选的是，所述外场作用的具体方法为：
6、(1)将弱磁场外置于反应器的周围或底部；
7、(2)在(1)的基础上，增加外置光源，照射反应器，形成磁光耦合。
8、优选的是，所述商用铁粉为微米级，更优选为1μm；所述商用铁粉的加入量为0.5～2.5g/l，更优选为0.5g/l
9、优选的是，所述搅拌速度为300～500r/min。
10、优选的是，所述弱磁场为均匀磁场、非均匀磁场中的任意一种。
11、优选的是，所述弱磁场的强度为3～10mt，更优选为10mt。
12、优选的是，所述外置光源为装有am1.5g滤镜的200～400w氙灯。
13、优选的是，所述含氟含铀废水中，u(vi)浓度为20～500mg/l，f-与u(vi)的摩尔比为0～130:1，ph值为3～10，更优选为ph＝4～6。
14、本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术通过引入弱磁场增强了商用铁粉在含氟含铀中对u(vi)的分离效率。一方面，弱磁场将商用铁粉磁化，牵引fe2+迁移，使铁粉表面的钝化层被破坏，促进了u(vi)与fe0的氧化还原反应；另一方面，磁化的铁粉颗粒与顺磁性分子o2的亲和力变强，致使铁粉表面生成了具有高比表面积的γ-feooh纳米片，而γ-feooh表面具有丰富的含氧官能团，通过-oh与u(vi)的键合实现u(vi)的分离。此外，受磁场梯度力的影响，表面的γ-feooh纳米片与铁粉颗粒间的夹角更大，使得铁粉与表面的γ-feooh纳米片阵列形成一个具有分形结构的复合体，极大的增强了商用铁粉对uo22+的吸附能力。其中，1μm商用铁粉在弱磁场增强下，反应150min对铀的提取率可以达到94.2％，相比于无弱磁场下反应260min达到91.8％的提取率，平衡时间缩短了110min。在含氟体系中，弱磁场增强下的1μm商用铁粉对氟离子的适应程度达到了36:1(氟铀摩尔比)。
15、本专利技术在弱磁场的基础上，进一步通过耦合光场，实现磁光耦合增强商用铁粉对含氟含铀废水中u(vi)的分离效率，在此过程中，光生电子有效地将被吸附到γ-feooh纳米片上的u(vi)还原为u(iv)，将商用铁粉分离u(vi)的平衡时间压缩至60min内。此外，在氟铀摩尔比高达125:1的情况下，商用铁粉对u(vi)的提取率依然保持在90％以上，在不同u(vi)浓度下(50～200mg/l)，磁光耦合铁粉在反应60min后，u(vi)提取率均达到90％以上。通过测量无磁场仅光照以及磁光耦合下商用铁粉的瞬态光电流响应发现，光电流从无磁场仅光照时的0.223×10-5a/cm2提升至0.326×10-5a/cm2，并且电流基线不断上移，证明了磁场存在下加速了商用铁粉发生电化学腐蚀的过程。
16、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：将商用铁粉加入装有含氟含铀废水的反应器中，在外场作用下，在持续搅拌下，对含氟含铀废水进行铀分离处理。
2.如权利要求1所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述外场包括：弱磁场或磁光耦合。
3.如权利要求1或2所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述外场作用的具体方法为：将弱磁场外置于反应器的周围或底部。
4.如权利要求1或2所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述外场作用的具体方法为：
5.如权利要求1所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述商用铁粉为微米级；所述商用铁粉的加入量为0.5～2.5g/L。
6.如权利要求1所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述搅拌速度为300～500r/min。
7.如权利要求2所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述弱磁场为均匀磁场、非均匀磁场中的任意一种。
8.如权利要求2所
9.如权利要求4所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述外置光源为装有AM1.5G滤镜的200～400W氙灯。
10.如权利要求1所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述含氟含铀废水中，U(VI)浓度为20～500mg/L，F-与U(VI)的摩尔比为0～130:1，pH值为3～10。
...【技术特征摘要】
1.一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：将商用铁粉加入装有含氟含铀废水的反应器中，在外场作用下，在持续搅拌下，对含氟含铀废水进行铀分离处理。
2.如权利要求1所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述外场包括：弱磁场或磁光耦合。
3.如权利要求1或2所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述外场作用的具体方法为：将弱磁场外置于反应器的周围或底部。
4.如权利要求1或2所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述外场作用的具体方法为：
5.如权利要求1所述的一种外场增强商用铁粉铀分离效率的方法，其特征在于，所述商用铁粉为微米级；所述商用铁粉的加入量为0.5～2.5g/l。
【专利技术属性】
技术研发人员：竹文坤，何嵘，陈涛，朱波明，
申请(专利权)人：西南科大四川天府新区创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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