锶在高放废液中的提取.docVIP

高放废液中90Sr的提取 高放废液中的90Sr（t1/2=28.79a，100%β衰变，Eβ=546keV）和137Cs（t1/2=30.02a，100%β衰变，伴生γ射线，能量Eγ=661keV）是长半衰期的高释热裂变产物核素。去除90Sr和137Cs是高放废液处置技术研究的关键问题之一。同时，提取和分离出的放射性核素90Sr可广泛应用于工业、农业、医疗、军事和科研等领域，如核电池、热源、β辐射源，以及超导材料等。从水溶液介质中回收90Sr的方法主要包括：沉淀法、无机离子交换法、溶剂萃取法。下面就围绕从高放废液中分离提取90Sr的研究进展作简单介绍。 1.沉淀法 磷钨酸盐吸附沉淀、金属氰化物吸附沉淀、磷钼酸盐吸附沉淀等方法可从溶液介质中去除（回收）Sr2+和Cs+。此外，1961年在汉福特发展了从稀HNO3溶液中以硫酸铅为载体沉淀90Sr的方法。中间工厂规模试验成功之后，已应用于从高放废物中回收90Sr。但沉淀法存在步骤复杂、间歇式操作、劳动强度大和安全性差等特点，目前已经很少采用。 2.离子交换法 无机离子交换剂吸附Sr2+和Cs+的技术得到广泛高度重视，开发了沸石、磷酸盐、锑酸、亚铁氰化物、晶态钛硅酸化合物（CST）等无机离子交换剂。最近，美国科学院院刊报道，金属硫化物有望在放射性废液处理方面得到应用，根据kanatzidis等对多种材料的比较，K2xMnxSn3-xS6(x=0.5~0.95)(KMS-1)是迄今为止在碱性条件下对Sr2+选择性最好的材料。但现有的无机离子交换剂普遍存在吸附慢、交换容量小、半连续化、洗提难且不利于回收、不适于强场放射操作等缺点。 3.溶剂萃取法 液-液溶剂萃取法具有良好的选择性、较高的产品收率，与沉淀法和离子交换法相比，具有过程简单，操作方便，易于实现遥控和连续生产等优点，是工业上从高放废液中提取90Sr的一种非常有前景的方法。下面针对溶剂萃取法从高放废液中提取锶做重点的说明。 3.1. HDEHP萃取法 3.1.1 萃取剂HDEHP Hormer和Wischow研究了TBP和HDEHP从低酸（pH=4-6）介质中萃取90Sr的方法。用TBP 和烃稀释剂稀释的HDEHP是从稀酸（pH4-6）溶液中回收90Sr的有效萃取剂。HDEHP，又称D2EHPA（双-2-乙基己基磷酸），其结构式为： 通常使用的HDEHP萃取剂，HDEHP的含量为91%-94%，还含有单-2-乙基己基磷酸、2-乙基己醇、焦酯等杂质。当用NaOH、Na2CO3洗涤D2EHPA时可生成NaD2EHP。NaD2EHP在惰性稀释剂煤油中的溶解度较低，如在煤油中含TBP，可增大NaD2EHP在煤油中的溶解度。这样就可以避免萃取过程中生成第三相。 D2EHPA在许多有机溶剂（如TBP等）中以氢键结合的二聚合分子存在，这些二聚合分子同水相中的金属离子形成可溶于有机溶剂的络合物，从而将金属离子萃入有机相，达到提取分离的目的。其萃取金属离子Mn+可用下式表示： Mn+(水) + n(HR)2(有) → M(HR2)2(有) + nH+ 式中：R—D2EHPA的阴离子 （HR)2—二聚合的D2EHPA 当金属离子由水相被萃入有机相时，氢离子转入水相，使水相pH值发生变化。由上式可见，改变水相pH值或者有机相中的D2EHPA的浓度，可使上述平衡发生变化。 3.1.2 采用D2EHPA从高放废液中提取锶的流程 ①调料和共萃取：在PAW中先加入柠檬酸络合剂，再用氢氧化钠将料液pH值调到4-5。由于D2EHPA是弱酸性萃取剂，随着金属离子被萃取，料液的pH值会逐渐降低，为使萃取过程保持pH在要求范围内，加入0.3mol/L的醋酸钠作为缓冲剂。调料时，为使柠檬酸与杂质离子充分络合，以提高锶和稀土元素的收率以及净化系数，并抑制氢氧化物的生成，料液在室温下放置3-5个小时，如为减轻柠檬酸的辐射分解，也可将料液加温到70-80℃ ②洗涤：洗涤剂要有足够的氢离子缓冲能力，能够供给足够的氢离子取代被萃入有机相的杂质。采用0.25mol/L柠檬酸，控制pH为2.85-3.6，流比为1:0.18，可以获得良好的除Na、Fe、Al等杂质的效果。 ③分段反萃锶和稀土元素：选用0.02-1mol/L的硝酸，控制pH在1.5-2.0左右，反萃锶，可使98%以上的锶被反萃如水相。被反萃的稀土元素的含量在1%左右。1C反萃柱中，采用1-2mol/L HNO3反萃稀土元素，85%以上被反萃下来，但是大部分钇仍留在有机相当中。 ④溶剂洗涤：污溶剂用2.5mol/L NaOH，以V有:V水=10:1的流比进行洗涤，然后将D2EHPA返回使用。本流程中，锶的字体90Y绝大多数进入了溶剂洗涤废液中，可设法从中进行回收利用。 3.1.3 90Sr的