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        用201×7強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂從堿性溶液中吸附鈾

        2021-06-02 13:09:16常喜信支梅峰周志全牛玉清曹令華曹笑豪葉開凱
        濕法冶金 2021年3期
        關(guān)鍵詞:影響質(zhì)量

        常喜信,支梅峰,周志全,牛玉清,任 燕,曹令華,曹笑豪,葉開凱

        (核工業(yè)北京化工冶金研究院,北京 101149)

        離子交換法常用于從溶液中分離提取鈾[1-3]。為了獲得較高純?nèi)芤?,可采用兩步離子交換法[4]。兩步離子交換工藝中,第2步的吸附原液是第1步負(fù)載樹脂的淋洗液,鈾濃度較高。現(xiàn)有鈾水冶工藝中,離子交換法主要用于從酸性或中性低濃度溶液中吸附鈾[5-8],而從較高濃度鈾的堿性溶液中吸附鈾的研究尚未見有報(bào)道。針對某鈾濃度較高的堿性鈾溶液,研究了用強(qiáng)堿性離子交換樹脂吸附鈾。

        1 試驗(yàn)部分

        1.1 試驗(yàn)原料及試劑

        堿性鈾溶液:某堿性地浸液經(jīng)過一次離子交換樹脂吸附純化后的堿性淋洗液,組成見表1。

        表1 高濃度鈾的堿性溶液的組成 g/L

        離子交換樹脂:201×7強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂,凝膠型,相關(guān)參數(shù)見表2。

        表2 201×7強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的基本參數(shù)

        其他試劑:碳酸氫鈉、碳酸銨、碳酸氫銨,均為分析純。

        1.2 吸附機(jī)制

        (1)

        (2)

        2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

        2.1 溶液pH對樹脂吸附鈾的影響

        樹脂質(zhì)量1.61 mg,含鈾溶液體積200 mL,在25 ℃條件下振蕩接觸12 h,溶液pH對樹脂吸附鈾的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

        圖1 溶液pH對樹脂吸附鈾的影響

        由圖1看出:在試驗(yàn)范圍內(nèi),樹脂對鈾的吸附量隨溶液pH增大而升高;溶液pH為10.0時(shí),樹脂對鈾的吸附量為61.4 mg/g,之后繼續(xù)增大pH,鈾吸附量變化不大并趨于穩(wěn)定。綜合考慮,確定溶液適宜的pH范圍為10.0~10.5。

        2.2 吸附時(shí)間對樹脂吸附鈾的影響

        樹脂質(zhì)量1.61 mg,溶液體積200 mL,溶液pH=10.5,25 ℃條件下,吸附時(shí)間對樹脂吸附鈾的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

        圖2 吸附時(shí)間對樹脂吸附鈾的影響

        由圖2看出:隨吸附時(shí)間延長,樹脂對鈾的吸附量增加;吸附時(shí)間達(dá)4 h后,鈾吸附量基本不再升高,表明此時(shí)樹脂對鈾的吸附達(dá)到平衡。

        2.3 溫度對樹脂吸附鈾的影響

        濕樹脂質(zhì)量1.61 g,溶液體積200 mL,溶液pH=10.5,吸附時(shí)間4 h,溫度對樹脂吸附鈾的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

        圖3 溫度對樹脂吸附鈾的影響

        由圖3看出,隨溫度升高,樹脂對鈾的吸附量僅略有增大。表明溫度對樹脂吸附鈾影響不大,在室溫下進(jìn)行吸附即可。

        2.4 吸附等溫線

        取不同質(zhì)量樹脂加入到不同體積溶液中,于25 ℃條件下振蕩接觸6 h,根據(jù)樹脂對鈾的吸附量繪制吸附等溫線,結(jié)果如圖4所示。

        圖4 吸附等溫線

        由圖4看出:樹脂對鈾的吸附量隨溶液中鈾平衡質(zhì)量濃度升高而升高;當(dāng)水相平衡鈾質(zhì)量濃度為4.96 g/L時(shí),樹脂對鈾的吸附量為61.2 mg/g。

        2.5 動(dòng)態(tài)吸附

        25 ℃條件下,接觸時(shí)間60 min,樹脂對鈾的動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

        圖5 動(dòng)態(tài)吸附曲線

        以穿透點(diǎn)溶液中鈾質(zhì)量濃度0.1 g/L計(jì)算,試驗(yàn)結(jié)果表明,停留時(shí)間60 min時(shí),穿透體積是3.1 BV,飽穿比為3.4,樹脂對鈾的吸附量為60.84 mg/g, 吸附效果較好。

        2.6 負(fù)載樹脂的淋洗

        以110 g/L碳酸銨+20 g/L碳酸氫銨對負(fù)載樹脂進(jìn)行淋洗,室溫下接觸時(shí)間60 min,試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示??梢钥闯觯航?jīng)5個(gè)床體積淋洗劑的淋洗,樹脂上的鈾基本淋洗完全,淋洗效率較高,淋洗后的樹脂可返回利用。

        3 結(jié)論

        較高濃度堿性溶液中的鈾采用201×7強(qiáng)堿性陰離子樹脂吸附分離是可行的。適宜的溶液pH為10.0~10.5,樹脂對鈾的吸附量達(dá)60 mg/g。負(fù)載樹脂用碳酸銨及碳酸氫銨溶液淋洗,可實(shí)現(xiàn)再生。

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