微量钚的分離方法

摘 要：本文主要介紹了钚的分離方法的分離方法，主要有溶劑萃取法、離子交換法、萃取色層法和沉淀載帶法等。

關鍵詞：微量；钚；分離

1 引言

目前，微量钚的分離方法主要有溶劑萃取法、離子交換法、萃取色層法和沉淀載帶法等。钚的化學分離方法早期多采用沉淀法或共沉淀法，后來就采用選擇性好的溶劑萃取法或純化效率高的離子交換色譜法。高壓離子交換色譜技術，既能提高分離的效率，又能達到快速分離的目的，此方法曾為超微量的超钚元素的分離和鑒定做出了重要貢獻。萃取色層分離技術則是溶劑萃取法和離子交換法的結合，兼有兩種方法的優點。

2 溶劑萃取法

雖然Purex流程已成為現代后處理廠唯一實際應用的流程，但各國仍致力于流程的Purex改進和實現流程的最佳化，這些流程仍然使用TBP為萃取劑。另外，。焦榮洲等[1]研究了TiAP對U（VI）、Np（IV）、Np（VI）、Np（V）、Pu（III）、Pu（IV）的萃取，結果示于圖1。由圖1可看出，TiAP對U（VI）、Np（IV）Np（VI）、Pu（IV）有較高的萃取能力，對Np（V）、Pu（III） 萃取很少，這與TBP萃取上述核素規律相同，而TiAP對Np（IV）、Pu（IV） 的萃取能力還稍高于TBP。Shukla J P等[2]也得到了相同的結論結果示于圖2。TiAP對U（VI）、Pu（IV）及一些FP的萃取行為列于表1。

水溶液之間的分配比：

1—Np（IV），2—Pu（IV），3—U（VI），

4—Np（VI），5—Np（V），6—Pu（III）

3 離子交換法

由于Pu（IV）形成陰離子絡合物的能力比U（VI）和裂片產物更強，所以對钚來說，陰離子交換法的選擇性比陽離子交換法更好，應用更廣泛。李輝波等[3]研究了硅基季銨化分離材料（SiR4N）在硝酸溶液中對Pu（IV）的吸附性能和機理。結果表明，SiR4N 對Pu（IV）的吸附等溫線基本符合Langmuir吸附等溫線；吸附為放熱反應，△H= -7. 23 kJ/ mol。機理研究結果表明，分配比D與樹脂功能基團 SiR4N+的關系式為： lg D = 3.43 + 1.74 lg n（SiR4N+），其配位比接近于2，由此可推測 SiR4N在硝酸溶液體系主要吸附的是[Pu（NO3）6]2-。

4 萃取色層法

萃取色層法是溶劑萃取法和離子交換法的結合，兼有兩種方法的優點，是一種較為理想的微量钚的分離方法。目前，萃淋樹脂主要以有機聚合物骨架，其中最常用的是苯乙烯系樹脂，其合成方法已非常成熟。

目前，生產聚苯乙烯系的大孔共聚體的主要方法有：（1）溶劑致孔法；（2）線性聚合物-溶劑提取法。所謂溶劑致孔法，就是在合成苯乙烯-二乙烯苯共聚合珠體時，在單體混合液中加入適量的致孔劑，這種惰性溶劑只溶解單體而不參與共聚反應。另外，線性聚苯乙烯-溶劑提取致孔法就是：將一定數量的線性聚苯乙烯溶解于苯乙烯、二乙烯苯單體混合液內，進行懸浮聚合制得珠體，再用有機溶劑提取線性聚合物。劉永勛[4，5]等人研究了苯乙烯交聯共聚中致孔劑的致孔作用，隨著良溶劑甲苯用量的增大，堆密度先減小后增大，比表面積先增大后減小。隨著非良溶劑液體石蠟量的增大，比表面積比表面積先增大后減小。 （下轉第221頁）

（上接第218頁）

5 沉淀法

微量钚的共沉淀方法有氟化鑭法、磷酸鉍法等[6]。高價钚能生成可溶氟化物，而低價钚的氟化物則不溶；钚在高價時不被稀土氟化物沉淀載帶，在低價時則能被稀土氟化物載帶。故用稀土氟化物（一般用氟化鑭）循環載帶，就能有效地分離和濃集钚。第一次從鈾和裂變產物中分離微克量钚就是采用此方法。磷酸鉍可以將Pu（III）和Pu（IV）共沉淀，以Pu（IV）共沉淀最完全，Pu（IV）在0.1-1.0mol/L HNO3溶液中與磷酸鉍共沉淀，進一步增加酸度就會使钚的分離惡化。磷酸鉍對Pu（IV）具有高選擇性，只捕集少量的裂變產物。

參考文獻：

[1] 焦榮洲，韓升印.磷酸三異戊酯萃取U、Np、Pu性能的研究[J].原子能科學技術，1995，29（02）：161-166.

[2] Shukla J P，Gautam M M，Kedari C S，et al. Extraction of Uranium（VI），Plutonium（IV）and Some Fission Products by Tri-Iso-Amyl Phosphate[J].J Radioanal Nucl Chem，1997，219（01）：61-67.

[3]李輝波，葉國安，王孝榮等.硅基季銨化分離材料對Pu（IV）的吸附性能及機理研究[J].核化學與放射化學，2010，32（02）：65-69.

[4]劉永勛，徐和德，王瑞香等.苯乙烯交聯共聚中致孔劑的致孔作用[J].離子交換與吸附，1995，11（03）：279-282.

作者簡介：郭沛然（1989-），男，河北邯鄲人，在讀碩士 ，專業：核燃料循環與材料。endprint