[發明專利]一種吸附分離鉀和鈉的方法

有效

• 申請號: 202110054532.3
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112899481B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 張安運;王政;呂越政;蘇佳天;侯林怡
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B26/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種吸附分離鉀和鈉的方法，包括如下步驟：含有鉀和鈉的溶液添加硝酸，后與吸附劑混合，根據吸附劑對鉀和鈉吸附率的差異，對鉀和鈉進行分離，所述吸附劑由如結構式(I)所示的超分子化合物負載在結構式(II)所示的金屬有機框架材料制成。本發明方法采用的吸附劑與鉀元素有較強的吸附，能實現鉀和鈉的分離；吸附劑對其它金屬基本不吸附，因此在含有共生元素的情況下，本發明方法也能將鉀從溶液中分離。本發明方法條件溫和，選擇性好，分離速度快，操作簡單，易于推廣。

技術領域

本發明涉及元素分離技術領域，具體涉及一種吸附分離鉀和鈉的方法。

背景技術

使用核能的過程中往往產生大量放射性廢棄物，這些廢棄物降解時間長，極易造成嚴重的環境污染，如何安全有效地處理這些放射性廢棄物已經成為制約核能可持續發展的關鍵因素。

核燃料后處理廠產生的高放廢液中含有大量的裂變產物和超鈾核素,包括30多種元素的300多種核素。這些裂變產物大部分的半衰期很短或裂變產額很低，其中有10余種核素的半衰期較長，裂變產額較高，有些核素還屬于自然界中的稀缺物質。從高放廢液中回收長半衰期的鍶90、銫137、鈰144、钷147、镅241等核素后，可以提高廢液在貯存過程中的安全性，可以充分利用資源。

核素的分離過程中往往會引入其它元素，例如以亞鐵氰化鈦鉀從高放廢液中去除Cs將引入K、Fe等元素，因此回收鍶、銫、鈰、钷、镅等核素后的高放廢液成分仍很復雜，又多經濃縮，所含金屬離子濃度較高，毒性高，腐蝕性大。此類高放廢液的典型狀態是：約2.5MHNO₃，3-9g裂變產物/升，放射性強度400-1200Ci/L，主要含有的元素有Na、K、Cs、Ni、Cr、Fe、Al、Sr等。其中鈉離子含量占總的陽離子含量比重很大，從高放廢液或相關后處理廢液中對Na、K進行分離有利于合理處理高放廢液。現有的從高放廢液中分離和提取元素的方法普遍存在難于實現工業化，或者不能適用于我國高放廢液的具體情況，很難達到預定的效果。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種吸附分離鉀和鈉的方法。本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種吸附分離鉀和鈉的方法：含有鉀和鈉的硝酸溶液與吸附劑混合，根據吸附劑對鉀和鈉吸附率的差異，對鉀和鈉進行分離，所述吸附劑由如結構式(I)所示的超分子化合物BiPC5負載在結構式(II)所示的金屬有機框架材料UiO-66制成：

本發明的方法具有較強的抗干擾能力，在含有金屬元素Cs、Li、Mg、Ca、Sr、Ba、Mo、Zr、Ru、Y、Ni、Nd、Yb、La、Co、Fe中一種或多種的鉀和鈉混合物中，仍能實現鉀和鈉的分離。

在本發明的一個優選實施方式中，金屬有機框架材料為結構式(I)所示超分子化合物質量的5-10倍。

在本發明的一個優選實施方式中，所述含有鉀和鈉的溶液中，每種金屬離子的濃度為5.0×10^-4-5.0×10^-3M。

在本發明的一個優選實施方式中，所述含有鉀和鈉的溶液中硝酸濃度為2-3.5mol/L。更進一步的，使硝酸濃度為3mol/L。硝酸濃度對本發明方法的分離效果具有較大影響。

在本發明的一個優選實施方式中，含有鉀和鈉的硝酸溶液與吸附劑混合接觸時間大于5min。進一步的，混合接觸時間在120min后，Rb與其它元素的吸附分配系數變化不大，因此混合接觸時間優選為5-120min。

所述吸附劑的制備方法如下：

將如結構式(I)所示的超分子化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入結構式(II)所示金屬有機框架材料混合均勻，經旋蒸干燥后，得到吸附劑。