[發(fā)明專利]一種光催化還原固定-電氧化富集-沉淀分離回收水中鈾的工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111474739.2
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114134349B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宇恒;秦澤敏;葉訚;梁艷茹;帥文娟;李記民
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22B60/02
• 分類號: C22B60/02;C25B1/01;C25B9/19;C25B9/50
• 代理公司: 北京盛詢知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 袁善民

本發(fā)明公開了一種光催化還原固定?電氧化富集?沉淀分離回收水中鈾的工藝，屬于貴金屬回收技術(shù)領(lǐng)域，包括三個步驟，分別是光催化還原固定、電氧化富集、沉淀分離，通過光催化、電氧化、沉淀技術(shù)實現(xiàn)鈾的提取、富集、沉淀、回收。本發(fā)明利用光照從含鈾廢液中提取鈾，利用電氧化方法富集鈾，利用沉淀的方法分離回收鈾，以上方法均條件溫和，設(shè)備要求簡單易得，能耗低，回收率高，具有較好的市場前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及貴金屬回收技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光催化還原固定-電氧化富集-沉淀分離回收水中鈾的工藝。

背景技術(shù)

當(dāng)前，全球氣候變化和化石燃料枯竭促使越來越多的國家開發(fā)核能，以確保其能源安全并減少溫室氣體的排放。然而對于化石能源(煤、石油、天然氣)匱乏的地方，發(fā)展清潔能源不僅可以減小對能源進口的依賴度，提高能源安全，并且可以有效保護生態(tài)環(huán)境，促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。核能作為一種重要的清潔能源，其廣泛應(yīng)用(如發(fā)電)是緩解能源危機的一種經(jīng)濟有效的措施。

鈾是目前大多數(shù)核能發(fā)電的主要燃料，是支持核能發(fā)展的重要基礎(chǔ)。在過去的幾十年，以人類為中心的活動，如鈾礦開采和加工、核武器的研發(fā)、核廢料管理不當(dāng)以及核安全事故等，導(dǎo)致大量的鈾釋放到自然環(huán)境，造成了一系列的環(huán)境問題。鈾對環(huán)境中的許多生物都有放射性和生物毒性。如果不加以控制，廢水中的鈾會在較大的空間尺度上向不同的環(huán)境介質(zhì)遷移，威脅生態(tài)環(huán)境安全。因此，發(fā)展穩(wěn)定高效的鈾廢液除鈾工藝對保障生態(tài)環(huán)境安全至關(guān)重要。此外，目前已探明的鈾儲量其有限，難以有效支撐核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

從含鈾水體中回收鈾，可有效提高鈾礦資源的利用效率。現(xiàn)階段報道最多的是采用電化學(xué)還原的方法從水體中提取鈾，電化學(xué)還原方法由于電源本身為電子的供體，可以實現(xiàn)零添加劑還原提取鈾，因此該方法具有無二次污染的風(fēng)險。但是電化學(xué)方法由于在還原的工程中，需要在鈾污染水體中接入電源，在電化學(xué)還原的過程中需要不斷地提供電能，因此具有能耗高的特點。

因此，如何提供一種能耗低、回收率高的回收水中鈾的方法，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種光催化還原固定-電氧化富集-沉淀分離回收水中鈾的工藝，由三個步驟組成，分別是光催化還原固定(提取)、電氧化富集、沉淀分離，通過光催化、電氧化、沉淀分離技術(shù)實現(xiàn)鈾的提取、富集、沉淀、回收，降低能耗，提高回收率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種光催化還原固定-電氧化富集-沉淀分離回收水中鈾的工藝，包括以下步驟：

(1)光催化還原固定鈾：將固定型光催化劑置于光催化反應(yīng)器中，將含鈾廢液置于所述光催化反應(yīng)器中，進行鈾的光催化還原固定，得到沉積鈾的固定型光催化劑，固定型光催化劑在光照的條件下，產(chǎn)生光生電子，光生電子將水中鈾(VI)還原為鈾(IV)，并將還原的鈾(IV)沉積于固定型光催化劑表面；

(2)電氧化富集鈾：將所述沉積鈾的固定型光催化劑移至雙室反應(yīng)器陽極室中，雙室反應(yīng)器陰極采用惰性電極，陰陽極室之間由質(zhì)子膜分隔，陰極接入直流電源負(fù)極，陽極接入直流電源正極，在直流電的作用下，光催化劑表面沉積的鈾發(fā)生電氧化脫附，進入陽極室中；

(3)沉淀分離鈾：陽極室中鈾溶液進入沉淀池中，在沉淀池中通入氨氣，鈾與氨氣生成重鈾酸銨(黃餅)沉淀，靜置分離，重鈾酸銨(黃餅)沉淀從底部沉淀排出管排出，達到回收鈾的目的。

進一步地，所述固定型光催化劑具有較大的比表面積，包括二氧化鈦納米管陣列或二氧化鈦薄膜。

進一步地，所述二氧化鈦納米陣列的制備方法如下：

以鈦片為陽極，惰性材料為陰極，進行電化學(xué)氧化，最佳氧化電壓為15-20V，得到表面負(fù)載二氧化鈦氧化層的鈦片；將表面負(fù)載二氧化鈦氧化層的鈦片進行退火處理，最佳退火溫度為600-750℃，然后在去離子水中超聲清洗、干燥，即得二氧化鈦納米陣列。