[發明專利]放射性有機廢液中微量鈾和/或钚的回收方法

有效

• 申請號: 201510316540.5
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN105023625B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 沈興海;陳慶德;郭倚天
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G21F9/12
• 分類號: G21F9/12
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙)11360
• 代理人: 李稚婷

技術領域

本發明涉及放射性有機廢液的處理方法，具體涉及從含有微量鈾和/或钚的放射性有機廢液中高效富集與回收鈾和/或钚的方法。

背景技術

鈾、钚是核工業中重要的核材料，在鈾、钚材料的使用和研究過程中，鈾、钚的分離、富集是一項重要工作。目前基于磷酸三丁酯(TBP)的液液萃取仍然是最常用的、最成熟的鈾、钚分離技術。但在液液萃取分離過程中，仍不可避免會產生大量分別含鈾、钚的有機廢液。其中，鈾、钚含量低且來源和組成比較復雜，目前還沒有經濟、適用的處理手段。國內一些涉核單位在多年的研究工作中積累了大量此類有機廢液，由于沒有有效的處理技術，而一直處于集中存放等待處理的狀態。此類易燃的放射性有機廢液的大量存放，給存放地的環境帶來很大的安全隱患。

有機相萃取鈾、钚，一般采用的反萃劑分為酸類與碳酸鹽類兩種。酸類反萃劑在有機相中鈾、钚濃度較高時適用。對于鈾、钚濃度較低的有機相，通常采用碳酸鹽類反萃劑，但是往往需要大量的碳酸鹽水溶液來反萃，得到低濃度的含鈾、钚水溶液。若用酸化處理，一方面要消耗大量的酸，導致廢物量增加；另一方面大量酸的加入進一步降低鈾、钚的濃度，使得其回收更加繁瑣。

對于(弱)堿性水溶液中低濃度鈾的回收，文獻主要集中在海水提鈾上。海水的pH為7.5～8.5，極低濃度的鈾(3.3ppb)主要以[UO₂(CO₃)₃]^4-形式存在。大量文獻報道偕胺肟基吸附材料能有效地從海水中富集鈾酰離子，是一類具有很好應用前景的用于海水提鈾的吸附材料。日本高崎研究所的海試實驗數據表明30天內鈾的平均回收率為0.5g·kg^-1，240天的海試實驗總計回收1kg黃餅(饒林峰，輻射接枝技術的應用：日本海水提鈾研究的進展及現狀[J].同位素,2012,25(3):129-139.)。另外，還有含膦/磷酸(S.Das,A.K.Pandey,A.A.Athawale,V.Natarajan,V.K.Manchanda.Uranium preconcentration from seawater using phosphate functionalized poly(propylene)fibrous membrane[J].Desalin.Water Treat.,2012,38:114-120.)、β-二酮(H.J.Zhang,H.L.Liang,Q.D.Chen,X.H.Shen.Synthesis of a new ionic imprinted polymer for the extraction of uranium from seawater[J].J.Radioanal.Nucl.Chem.,2013,298:1705-1712.)等配位基團的功能高分子材料，以及水合二氧化鈦(H.Sodaye,S.Nisan,C.Poletiko,S.Prabhakar,P.K.Tewari.Extraction of uranium from the concentrated brine rejected by integrated nuclear desalination plants[J].Desalination,2009,235:9-32.)、MOFs(M.Carboni,C.W.Abney,S.B.Liu,W.B.Lin.Highly porous and stable metal-organic frameworks for uranium extraction[J].Chem.Sci.,2013,4:2396-2402.)、鈾酰離子印跡聚合物(H.J.Zhang,H.L.Liang,Q.D.Chen,X.H.Shen.Synthesis of a new ionic imprinted polymer for the extraction of uranium from seawater[J].J.Radioanal.Nucl.Chem.,2013,298:1705-1712.)、杯芳烴材料(V.K.Jain,A.Handa,R.Pandya,P.Shrivastav,Y.K.Agrawal.Polymer supported calix[4]arene-semicarbazone derivative for separation and preconcentration of La(III),Ce(III),Th(IV)and U(VI)[J].React Funct Polym,2002,51:101-110.)從模擬海水中提取鈾的報道。在碳酸鹽水溶液反萃有機相得到的堿性含鈾稀水溶液中鈾主要以[UO₂(CO₃)₂]^2-和[UO₂(CO₃)₃]^4-形式存在，與海水中鈾的形態基本一致。原則上，能用于從(模擬)海水中提取鈾的材料均有可能用于從碳酸鹽反萃水相中回收低濃度的鈾。但是，反萃水相中CO₃^2-的濃度更高，與配位基團競爭UO₂²⁺的情況更為嚴重。因此，有必要將碳酸鹽反萃、(弱)堿性水溶液中低濃度鈾的回收以及功能吸附材料和反萃溶液的復用有機結合起來，建立相應的流程，以實現含鈾放射性有機廢液高效、經濟的處理，進一步實現含微量钚的有機廢液的有效處理。