本發明屬于銫液提純技術領域,具體涉及一種萃淋樹脂吸附分離銫的方法。
技術背景
銫在地殼中含量頗豐,按元素豐度排列居第40位,主要賦存在鋰云母和銫榴石等固體礦石及鹽湖鹵水中。銫具有很強的化學活性和優異的光電性能,在電子器件、催化劑、特種玻璃等傳統應用領域中有較大的發展。近幾年來,隨著對銫深入的認識,其在磁流體發電、熱離子轉換發電和離子推進發動機等新興應用領域中,也顯示了強勁的生命力。
目前關于銫液的處理方法主要有沉淀法、溶劑萃取法和離子交換法等,沉淀法是最早應用的放射性分離方法,但沉淀法只能用來處理濃度較高的銫,當溶液pH值較高,溶液中Cs濃度較低時,其去污效果很差,需要和其他處理技術結合進深度分離和處理;溶劑萃取法由于分配系數較低,需要多級萃取分離,所需設備多,處理工藝復雜,固定資產投資大,且萃取劑和洗滌劑用量大,后續處理麻煩,同時有機萃取劑存在環境和安全問題;離子交換法又分為無機離子交換和離子交換樹脂兩種,離子交換法處理放射性廢液具有固定投資少、操作費用低,但其制備方法復雜、工藝條件要求苛刻。
為此,中國專利文獻CN 105854849A公開了一種利用固體吸附劑分離銫的方法,該方法將含有多種金屬離子的硝酸鹽溶液通過填裝有吸附劑的色譜柱,元素銫被吸附劑吸附,對吸附后的色譜柱進行洗脫,分別得到元素銫,所述吸附劑由如結構式(I)所示的化合物負載在載體上制成。
上述方法利用固體吸附劑分離銫,其在弱酸性條件下進行分離,條件溫和選擇性好,分離速度快,操作簡單。但上述技術的吸附劑結構復雜,制備較復雜,從而限制了上述固體吸附劑的應用。因此,對現有的銫液提純方法進行改進具有重要意義。
技術實現要素:
本發明所要解決的技術問題在于克服現有的銫液提純方法所存在吸附劑制備方法復雜、不適用工業化放大生產的缺陷,進而提供一種提純工藝簡單、適用工業化生產、萃取率和解吸率較高的萃淋樹脂吸附分離銫的方法。
本發明解決上述技術問題采用的技術方案為:
本發明提供萃淋樹脂吸附分離銫的方法,包括如下步驟:
(1)t-BAMBP萃淋樹脂的制備
將大孔樹脂、t-BAMBP和稀釋劑混合均勻,在室溫下攪拌8~12h,過濾,將過濾后的樹脂烘干,即制得所述t-BAMBP萃淋樹脂;
(2)銫溶液的吸附過程
將銫溶液和t-BAMBP萃淋樹脂置于容器中,用氫氧化鈉溶液調節上述銫溶液堿度為0.5~1.2mol/L,振蕩攪拌4~8h,過濾,得到吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂;
(3)銫的解吸過程
向吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂中加入解吸劑,振蕩攪拌4~8h,過濾,即得到提純銫液。
優選地,所述大孔樹脂為聚苯乙烯型大孔樹脂或聚苯乙烯-二乙烯苯型大孔樹脂。
進一步優選地,所述大孔樹脂為聚苯乙烯-二乙烯苯型大孔樹脂。
優選地,所述稀釋劑為石油醚、二氯乙烷或乙醇;所述解吸劑為去離子水、氯化鈉或鹽酸。
進一步優選地,所述稀釋劑為石油醚;所述所述解吸劑為鹽酸。
所述t-BAMBP與所述稀釋劑的體積比為1:(1~5)。
本發明的上述技術方案具有如下優點:
本發明所述的萃淋樹脂吸附分離銫的方法,該方法包括t-BAMBP萃淋樹脂的制備、銫液的吸附過程和銫的解吸過程,首先將大孔樹脂、t-BAMBP和稀釋劑混合均勻,攪拌,過濾,烘干,制得所述t-BAMBP萃淋樹脂;將銫溶液和t-BAMBP萃淋樹脂置于容器中,用氫氧化鈉溶液調節上述銫溶液堿度為0.5-1.2mol/L,攪拌,過濾,得到吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂;向吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂中加入解吸劑,振蕩攪拌,過濾,即得到提純銫液,本發明所述方法簡單、分離富集效果好,且當稀釋劑選用石油醚,解吸劑選用鹽酸時,本發明對銫液的萃取率最佳可達95.2%,解吸率可達95%,實現了與其他雜離子有效分離。
具體實施方式
下面將對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。此外,下面所描述的本發明不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。
實施例1
本實施例提供的萃淋樹脂吸附分離銫的方法包括如下步驟:
(1)t-BAMBP萃淋樹脂的制備
將用無水乙醇清洗后的聚苯乙烯-二乙烯苯型大孔樹脂20g和20mL t-BAMBP置于容器中,然后加入20mL石油醚,在室溫下攪拌10h,過濾,于60℃烘箱下烘干,制得用石油醚處理的t-BAMBP萃淋樹脂;
(2)銫液的吸附過程
取40mL濃度為89mg/L的銫溶液加入20g用石油醚處理的t-BAMBP萃淋樹脂,用氫氧化鈉調節上述銫溶液堿度為1.0mol/L,振蕩攪拌6h,過濾,得到吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂;
(3)銫的解吸過程
向吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂中加入40mL濃度為1.0mol/L HCl解吸劑進行解吸,振蕩攪拌6h,過濾,取濾液,即為解吸銫液,本實施例提供的萃淋樹脂對銫溶液的萃取率和解吸率如表1所示。
表1萃淋樹脂對銫溶液的萃取率和解吸率
由表1可知,當萃淋樹脂以石油醚為稀釋劑,以1.0mol/L HCl為解吸劑時,此時的萃淋樹脂對銫溶液的銫萃取率為94.7%,銫解吸率為92.9%。
實施例2
本實施例提供的萃淋樹脂吸附分離銫的方法包括如下步驟:
(1)t-BAMBP萃淋樹脂的制備
將用無水乙醇清洗后的聚苯乙烯-二乙烯苯型大孔樹脂20g和20mL t-BAMBP置于容器中,然后加入40mL二氯乙烷,在室溫下攪拌12h,過濾,于80℃烘箱下烘干,制得用二氯乙烷處理的t-BAMBP萃淋樹脂;
(2)銫液的吸附過程
取40mL濃度為151mg/L的銫溶液加入20g用二氯乙烷處理的t-BAMBP萃淋樹脂,用氫氧化鈉調節上述銫溶液的堿度為1.2mol/L,振蕩攪拌4h,過濾,得到吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂;
(3)銫的解吸過程
向吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂中加入40mL濃度為1.0mol/L HCl解吸劑進行解吸,振蕩攪拌8h,過濾,取濾液,即為解吸銫液,本實施例提供的萃淋樹脂對銫溶液的萃取率和解吸率如表2所示。
表2萃淋樹脂對銫溶液的萃取率和解吸率
由表2可知,當萃淋樹脂以二氯乙烷為稀釋劑,以1.0mol/L HCl為解吸劑時,此時的萃淋樹脂對銫溶液的銫萃取率為81.3%,銫解吸率為83.9%。
實施例3
本實施例提供的萃淋樹脂吸附分離銫的方法包括如下步驟:
(1)t-BAMBP萃淋樹脂的制備
將用無水乙醇清洗后的聚苯乙烯-二乙烯苯型大孔樹脂20g和20mL t-BAMBP置于容器中,然后加入60mL乙醇,在室溫下攪拌8h,過濾,于90℃烘箱下烘干,制得用二甲苯處理的t-BAMBP萃淋樹脂;
(2)銫液的吸附過程
取40mL濃度為268mg/L的銫溶液加入20g用乙醇處理的t-BAMBP萃淋樹脂,用氫氧化鈉調節上述銫溶液的堿度為0.5mol/L,振蕩攪拌8h,過濾,得到吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂;
(3)銫的解吸過程
向吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂中加入40mL濃度為1.0mol/L HCl解吸劑進行解吸,振蕩攪拌4h,過濾,取濾液,即為解吸銫液,本實施例提供的萃淋樹脂對銫溶液的萃取率和解吸率如表3所示。
表3萃淋樹脂對銫溶液的萃取率和解吸率
由表3可知,當萃淋樹脂以乙醇為稀釋劑,以1.0mol/L HCl為解吸劑時,此時的萃淋樹脂對銫溶液的銫萃取率為45.9%,銫解吸率為82.6%。
實施例4
本實施例提供的萃淋樹脂吸附分離銫的方法包括如下步驟:
(1)t-BAMBP萃淋樹脂的制備
將用無水乙醇清洗后的聚苯乙烯型大孔樹脂20g和20mL t-BAMBP置于容器中,然后加入80mL石油醚,在室溫下攪拌10h,過濾,于60℃烘箱下烘干,制得用石油醚處理的t-BAMBP萃淋樹脂;
(2)銫液的吸附過程
取40mL濃度為457mg/L的銫溶液加入20g用石油醚處理的t-BAMBP萃淋樹脂,用氫氧化鈉調節上述銫溶液的堿度為1.0mol/L,振蕩攪拌6h,過濾,得到吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂;
(3)銫的解吸過程
向吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂中加入40mL去離子水解吸劑進行解吸,振蕩攪拌6h,過濾,取濾液,即為解吸銫液,本實施例提供的萃淋樹脂對銫溶液的萃取率和解吸率如表4所示。
表4萃淋樹脂對銫溶液的萃取率和解吸率
由表4可知,當萃淋樹脂以石油醚為稀釋劑,以去離子水為解吸劑時,此時的萃淋樹脂對銫溶液的銫萃取率為94.1%,銫解吸率為40.6%。
實施例5
本實施例提供的萃淋樹脂吸附分離銫的方法包括如下步驟:
(1)t-BAMBP萃淋樹脂的制備
將用無水乙醇清洗后的聚苯乙烯型大孔樹脂20g和20mL t-BAMBP置于容器中,然后加入100mL石油醚,在室溫下攪拌10h,過濾,于90℃烘箱下烘干,制得用石油醚處理的t-BAMBP萃淋樹脂;
(2)銫液的吸附過程
取40mL濃度為524mg/L的銫溶液加入20g用石油醚處理的t-BAMBP萃淋樹脂,用氫氧化鈉調節上述銫溶液的堿度為1.0mol/L,振蕩攪拌6h,過濾,得到吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂;
(3)銫的解吸過程
向吸附銫的t-BAMBP萃淋樹脂中加入40mL濃度為1.0mol/L NaCl解吸劑進行解吸,振蕩攪拌6h,過濾,取濾液,即為解吸銫液,本實施例提供的萃淋樹脂對銫溶液的萃取率和解吸率如表5所示。
表5萃淋樹脂對銫溶液的萃取率和解吸率
由表5可知,當萃淋樹脂以石油醚為稀釋劑,以1.0mol/L NaCl為解吸劑時,此時的萃淋樹脂對銫溶液的銫萃取率為94.2%,銫解吸率為40.2%。
實施例6
動態試驗法吸附銫
本實施例提供的萃淋樹脂吸附分離銫的方法包括如下步驟:
(1)t-BAMBP萃淋樹脂的制備
將用無水乙醇清洗后的聚苯乙烯-二乙烯苯型大孔樹脂20g和20mL t-BAMBP置于容器中,然后加入20mL石油醚,在室溫下攪拌10h,過濾,于90℃烘箱下烘干,制得用石油醚處理的t-BAMBP萃淋樹脂;
(2)銫液的吸附過程與銫的解吸過程
將上述t-BAMBP萃淋樹脂置于樹脂交換柱中,取100ml濃度為560mg/L的銫溶液于恒壓滴定管中,控制滴定速度滴入萃淋樹脂交換柱中,流出液即萃取余液,待20min中銫溶液滴完后,測量萃取余液的銫濃度,然后用濃度為1.0mol/L的HCl解吸劑解吸,流速為2mL/min,收集解吸液。
測定萃取余液的銫濃度為26.9mg/L,銫萃取率為95.2%;解吸液銫濃度為506.5mg/L,銫解吸率為95%。
綜上,當稀釋劑選用石油醚,解吸劑選用鹽酸時,對銫的分離富集效果最好。
顯然,上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例,而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說,在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以列舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。