2018阴离子交换树脂吸附铀的性能研究.docx

201 8 阴离子交换树脂吸附铀的性能研究王黎宋金如(东华理工学院应用化学系 江西 临川 344000)摘要 研究了 201 8 阴离子交换树脂吸附铀的吸附酸度 ,吸附速率 ,吸附温度等性能 ;确定了吸附和淋洗铀的最佳条件 ,并对铀与偶氮胂 显色反应条件进行选择 。用内径 34 mm ,树脂层高度为 400 mm交换柱 ,负压条件下提取浸出液 中铀的吸附效率为 98 %100 % ,淋洗效率为 99 %以上 ,效果良好 。关键词 阴离子交换树脂 吸附 铀study on the adsorptive perf ormances and application ofuranium with 201 8 electronegative lon exchange resinwang lisong j in ru(department of applied chemistry , east china institute of technology ,linchuan j x 344000)abstractthe adsorptive performances including the acidity , adsorptive rate etc were studied. the optimum condi2tions for adsorbing uranium were determined. using the exchange column extract the uranium , the adsorption efficiency reached 98 %100 % , and its elution efficiency was more than 99 %.key words201 8 electronegativelon exchange resin adsorption uranium值为 215 的氯乙酸 乙酸钠缓冲溶液 2 ml ,011 %偶氮胂 l ml ,用水稀释至刻度 ,摇匀 。用 2 ml比色皿 于 660 nm处 ,以试剂空白为参比测其吸光度 。11212静态实验1 ml 铀 标 准 溶 液 ( 1 mg/ ml ) 和 9 ml 011mol/ l h2so4 于聚碳酸酯瓶内 ,总体积为 10 ml ,加011 g 201 8 阴离子交换树脂 ,室温下振荡至吸附平衡 ,取部分滤 液测定铀的含量 ,下式计算铀的分配比和吸附容量 。d = c0 - ce / ce v / w = q/ ce式中 : c0 , ce 水相中铀的起始浓度和平衡浓度/ mg/ ml ; v 溶液体积/ ml ; w 干树脂重量/ g ;11213动态实验色谱柱制备 : 取经处理成 s042 - 型的 80 180 目201 8 阴离子交换树脂 ,在减压条件下湿法装柱 ,用011 mol/ l h2 so4 平衡备用 。上柱 及 洗 脱 : 40 g 铀 溶 液 于 已 用 011 mol/ l1 仪器与试剂111仪器与试剂uv 260 紫外可见分光光度计 721 分光光度计(上海第 三 分 析 仪 器 厂 ) ; hy 4 调 速 多 用 振 荡 器 ; ph 3s 酸度计 ;微色谱柱 :玻璃管 (4 mm ,l70 mm) ;201 8 阴离子交换树脂 (80100 目自制) 1 3 。 铀标 准 溶 液 ( 1 mg/ ml ) 准 确 称 取 01178 2 g 于50 ml烧杯中 ,加 011 mol/ l h2 s04 溶解 ,稍加热 ,转入l00 ml容量瓶中 ,用 011 mol/ l h2 s04 稀释至刻度 。011 %偶氮胂 溶液112实验方法11211铀的测定方法4取 40 g铀于 25 ml比色管中 ,加 1 滴 2 ,4 - 二硝 基酚指示剂 ,用氨水调至溶液出现黄色 ,加混合掩蔽 剂 l ml ,用 3 mol/ l hcl 调至无色 ,再过量两滴 ,加 p h收稿日期 :2005 - 08 - 25作者简介 :王黎 , (1985) ,男 ,硕士生 ,研究方向 :痕量元素分析 2220051vol119 ,no 112化工时刊王黎等201 8 阴离子交换树脂吸附铀的性能研究h2 so4 平 衡 的 色 谱 柱 中 , 待 溶 液 流 尽 , 用 011 mol/ lh2 so4 淋洗柱床 , 再用 011 mol/ l hcl lmol/ l nh4 cl10 ml淋洗铀于 25 ml比色管中 ,按实验方法 11211 操 作 。2 结果与讨论比尔定律 ,其线性相关系数 r = 01999 928 ,回归方程 a= 01015 55c ,由直线斜率计算摩尔吸光系数为 510104lcm - 1mol - 1 。214201 8 阴离子交换树脂吸附铀的性能研究21411硫酸浓度对吸附率的影响分别取含 40 g的不同浓度 h2 so4 溶液 ,通过交 换柱 ,接流出液 ,按实验方法 11211 显色后 ,测定吸光度 ,计算吸附率 ,绘制吸附酸度曲线 ,见图 3 。211吸收曲线按实验方法 11211 , 用 1 cm比 色 皿 , 在 uv 260分光光度计上以试剂空白为参比 ,扫描配合物以水为 参比 ,扫描试剂空白的吸收光谱 ,见图 1 。图 3吸附酸度曲线由图 3 可见 ,铀的吸附率随 h2 so4 溶液浓度增大 而减少 ,0105 011mol/ h2 so4 溶液为最佳酸度 , 吸附率为 9912 % , 硫 酸 浓 度 增 至 1 mol/ l , 吸 附 率 降 至50 % ,这是因为吸附液的酸度对铀的存在形式和硫酸 氢根离子的浓度有很大的影响5 。当 h2 so4 浓度低于 0105mol/ l ,吸附率有所下降 ,这是由于 h2 so4 浓度降低时 , so42 - 浓度也相应减少 ,影响 uo 2 ( so4 ) 2 2 -配合阴离子的形成 ,吸附率因而下降 。21412树脂对铀的吸附速率图 1吸收曲线由图 1 可 见 , 曲 线 1 中 的 最 大 吸 收 波 长 为65812 nm ,曲线 2 中的最大吸收波长为 53617 nm , = 12115 nm , 本 实 验 选 取 660 nm为 测 定 波 长 ; 80 nm属于高对比度显色体系 。212铀与偶氮胂 显色反应条件选择上实验分别改变缓冲溶液的酸度 、用量 ,混合掩 蔽剂用量 ,显色剂用量进行实验 ,结果表明它们的最佳条件分别是 :氯乙酸 乙酸钠缓冲溶液 p h 值 215 ,其用 量 为 2 ml , 混 合 掩 蔽 剂 1 ml , 011 % 偶 氮 胂 1 ml 。213工作曲线绘制图 4振荡时间与吸附量的关系称取 201 8 阴 离 子 交 换 树 脂 01100 00 g 于200 ml聚 碳 酸 酯 瓶 中 , 加 l ml 铀 标 准 溶 液 , 再 加 入9 ml 011mol/ l h2 so4 , 总体积为 10 ml , 在 室 温 下 分 别振荡不同时间后 ,分取 l ml 于 25 ml 比色管中 ,按实验方法 11211 操作 ,测定吸光度 ,计算铀的含量 ,以图 2工作曲线移取 0 ,10 ,20 ,30 ,40g铀标准溶液于 25 ml比色 管中 ,按实验方法 11211 显色后 ,测定吸光度 ,绘制工 作曲线 ,如图 2 。实验表明 ,含铀量在0 g40 g/ 25 ml 时 ,符合3吸附量对振荡时间作图 4 。依据下列公式:- 1n (1 qt / qe ) = kt 。qe 平衡状态下树脂的吸附容量 ;qt 时间 t 树脂的吸附容量 ; 23化工时刊20051vol119 ,no 112工艺试验tec hnolo gy & te stingk 反应速率常数 。以一 1n (1 qt / qe ) 对 t 作图得一直线 ,见图 5 。h = l / n式中 : u c/ co = 015 时 , 流出液的体积 ( co = l mg/ ml) :uc/ c0 = 01159 时 ,流出液的体积 ;l 柱长由穿透曲线得动态吸附容量 q = 9114l mg/ g该色谱柱理论塔板数高达 30137 , 表 明 柱 效 高 ,对铀的吸附性能良好 。 3 应用图 5吸附速率曲线由图 4 可知 ,树脂对铀的吸附 ,主要在 10 min之前 这段时间内 ,吸附量变化很大 ,在以后的时间 ,树脂对铀的吸附量渐趋平稳 ,振荡 10 min基本完全 ;由图 5 直线斜率 ,求得吸附反应速率常数 k = 9152 10 - 3s - 1 。21413动态吸附容量 用绘制穿透曲线的方法测定树脂对铀的吸附量和有关参数 ,逐次取 1 mg/ ml 铀标准溶液 2 ml 于交 换柱中 ,定量收集流出液 ,流速 l ml/ min ,直至流出液铀浓度与原浓度相同时 ,停止操作 ,分取部分流出液 , 按实验方法 11211 显色后 ,测定吸光度 ,计算铀的含 量 ,以铀的上柱体积对 c/ co 绘制穿透曲线 ,见图 6 。本实验用模拟浸液和 721 水冶厂浸出液的含铀溶液 ,在减压条件下进行实验结果如表 1 。6表 1201 8 阴离子交换树脂提取浸出液中铀的效果交换柱规格/ / mm10 7010 11010 11034 400模拟浸液体积/ ml5 号浸出液体积/ ml浸出液铀浓度/g/ ml浸出液铀总浓度/ mg/ ml流出液铀浓度/g/ ml吸附效率/ ( %)淋洗体积/ ml淋洗铀浓度/g/ ml淋洗效率/ ( %)3 0002 000214221765996183200209164991832 0003115630100100625128991258 6678907 7131601004 8001 6079912720600167599619715039715699139由表 2 可见 ,201 8 阴离子交换树脂提取浸出液中效果良好 ,吸附效率和淋洗效率均达 99 %以上 ,符合工艺上的要求 。参考文献樊耀亭 ,吕秉玲. 核化学与放射化学 ,1997 ,19 (2) :2328宋金如 ,罗明标. 国外铀金地质 ,2002 ,19 (4) :234239宋金如 ,龚治湘 ,罗明标. 华东地质学院学报 ,1998 ,21 (3) :265272 孙嘉彦 ,殷有林. 铀钍矿石的化学分析 ,北京 :原子能出版社 ,1986 王德义等. 铀的提取与精制工艺 ,北京 :原子能出版社 ,1982铀水冶基础知识编写组编. 铀水冶基础知识 , 北京 : 原子能出 版社 ,1978123456图 6穿透曲线由 穿 透 曲 线 按 下 式 计 算 交 换 柱 的 理 论 塔 板 数n ,理论塔板高度 h 和对铀的吸附量 。n = ( u uo ) ( uuo ) / ( u u) 2(上接第 21 页)151617宋运安. 中国氯碱 ,1993 , (10) :1318董国胜. 中国氯碱. 1999 , (1) :1921ishikawa kazuo , kawashima tomin , kuritamanabu. j p2 002 097 207 ,2002dmitriev j uk ,matalinovi , ermilov j ua ,e . tal . ru2 167 141 ,2001feldmuhle papier ,und zellistoff . gb893 726 ,1962kmeyama koichi ,muranaka fumio . j p10 316 599 ,1998ide toru. j p2 101 029 ,1990ishikawa kazuo , kawashima tomio , kurita manabu. j p2 002 097 207 ,2002 - 04 - 0267891011121314宋运安. 石家庄化工. 2001