AR-01树脂对铼及锝的吸附分离行为和辐照接枝法合成离子交换树脂的研究
发布时间：2020-07-27 14:22
【摘要】：99Tc是核电站运行过程中产生的裂变产物之一，是一种具有较高的裂变产额的长寿命放射性核素，容易在环境中迁移，对环境有长期的危害，因此锝的分离对于乏燃料后处理具有重要的意义。 本文以铼模拟锝，通过静态实验和动态实验考察了一种以SiO2-P为基体的新型树脂AR-01对铼的吸附性能，针对铼吸附后难以解吸的问题，提出了还原解吸的方法。静态实验结果表明，吸附为放热反应，酸度提高降低吸附效率，树脂的静态饱和吸附容量为111.1mg/g，同时，解吸剂中加入还原剂SnCl2提高了解吸效率，降低了解吸液的酸度。动态实验结果表明AR-01树脂对铼的提取和回收有较好的工业化应用前景，为AR-01树脂应用于高放废液中锝的分离提供了一定的参考。 以上研究结果也从一方面证实了SiO2-P这种新型材料作为离子交换树脂基体的优越性，具有离子交换速度快和液流压降小等优点，适合于高流速的工业规模。 本文初步考察了在新型硅基材料SiO2-P上辐照接枝合成可应用于高放废液处理的新型阴离子交换树脂的可行性。设计了两种合成路线，确定了辐照接枝反应的最优化条件，并运用红外吸收光谱的方法对接枝产物进行了表征和分析，为以后进一步改进辐照接枝实验条件提供了有用的参考信息。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL24
【图文】：
图 2-1AR-01 树脂的化学结构和 SEM 照片Fig.2-1 Chemical structure and SEM photo of AR-01 resinAR-01 树脂是一种以韦悦周等合成的新型硅基材料 SiO2-P 为基体的阴离子交换树脂，具有粒径小、孔隙率高的特点，因此吸附速度比普通阴离子交换树脂快，液流压降小，适合于高流速的工业规模应用。其化学结构和扫描电镜图如图2-1 所示，AR-01 树脂含有弱碱性基团和强碱性基团，是一种具有双官能团的新型树脂。Nogami 等人研究了在盐酸和硝酸体系下的离子交换树脂在辐照条件下的稳定性，研究结果表明含烷基化胺基的阴离子交换树脂在辐照和高酸环境中会发生分解，导致交换性能降低[29]。相比之下，含芳香化胺基的阴离子交换树脂在辐照和高酸环境下具有更高的稳定性，因此 AR-01 树脂在高放废液中的稳定性比含烷基化胺基的阴离子交换树脂高，比较适合应用于高放废液中锝的分离。AR-01 树脂属于双功能基团阴离子交换树脂，按照相关标准方法[30]进行离子交换容量的测定，测得AR-01树脂的总交换容量为3.4 eq/kg树脂，其中强碱性基团对应的交换容量为 2.0 eq/kg 树脂。本实验为了对比 AR-01 树脂对铼的吸附性能，同时考察了另外两种以硅基材料 SiO2-P 为基体的树脂 SiPyR-N3 和 SiPyR-N4的吸附性能，这两种树脂都是含有单一离子交换基团的树脂，其结构图如图 2-2
图 2-2 SiPyR-N3 和 SiPyR-N4 树脂的化学结构Fig.2-2 Chemical structures of SiPyR-N3 and SiPyR-N4 resin表 2-1 三种树脂的参数比较Table 2-1 The parameters of three kinds of resins树脂 孔径(nm)粒径(μm)总交换量(meq/g)强碱性交换量(meq/g)SiPyR-N3 50 37-74 4.5 -SiPyR-N4 50 37-74 4.5 4.4AR-01 50 37-74 4.4 2.0本实验中用到的其他主要试剂和药品见表 2-2 所示。表 2-2 实验药品与试剂Table 2-2 Experimental materials名称 规格 制造单位高铼酸铵 优级纯 国药集团化学试剂有限公司硝酸钯 化学纯 国药集团化学试剂有限公司
上海交通大学硕士学位论文第三章 辐照接枝法合成新型离子交换树脂的研究3.1 实验介绍3.1.1 研究目标离子交换分离技术通常所采用的商业化树脂粒径为 0.5-1 mm，继续减小粒径会导致溶液流经树脂柱时产生很大的压降不利于工业应用。为解决这个技术难题，韦悦周教授等研制了一种粒径 50μm，孔径 20nm 的有机聚合物改性二氧化硅（简称 SiO2-P），以这种有机聚合物改性二氧化硅为载体合成的树脂具有粒径小，孔径和孔隙率较大的特点，该载体的表面和内部形貌如图 3-1 所示。以此材料为载体合成新型离子交换树脂，可以使交换离子扩散距离大大缩小，同时降低液流压降，可以大大提高吸附速度，因而适合于采用高流速的工业规模处理流程。
本文编号：2771958
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL24
【图文】：
图 2-1AR-01 树脂的化学结构和 SEM 照片Fig.2-1 Chemical structure and SEM photo of AR-01 resinAR-01 树脂是一种以韦悦周等合成的新型硅基材料 SiO2-P 为基体的阴离子交换树脂，具有粒径小、孔隙率高的特点，因此吸附速度比普通阴离子交换树脂快，液流压降小，适合于高流速的工业规模应用。其化学结构和扫描电镜图如图2-1 所示，AR-01 树脂含有弱碱性基团和强碱性基团，是一种具有双官能团的新型树脂。Nogami 等人研究了在盐酸和硝酸体系下的离子交换树脂在辐照条件下的稳定性，研究结果表明含烷基化胺基的阴离子交换树脂在辐照和高酸环境中会发生分解，导致交换性能降低[29]。相比之下，含芳香化胺基的阴离子交换树脂在辐照和高酸环境下具有更高的稳定性，因此 AR-01 树脂在高放废液中的稳定性比含烷基化胺基的阴离子交换树脂高，比较适合应用于高放废液中锝的分离。AR-01 树脂属于双功能基团阴离子交换树脂，按照相关标准方法[30]进行离子交换容量的测定，测得AR-01树脂的总交换容量为3.4 eq/kg树脂，其中强碱性基团对应的交换容量为 2.0 eq/kg 树脂。本实验为了对比 AR-01 树脂对铼的吸附性能，同时考察了另外两种以硅基材料 SiO2-P 为基体的树脂 SiPyR-N3 和 SiPyR-N4的吸附性能，这两种树脂都是含有单一离子交换基团的树脂，其结构图如图 2-2
图 2-2 SiPyR-N3 和 SiPyR-N4 树脂的化学结构Fig.2-2 Chemical structures of SiPyR-N3 and SiPyR-N4 resin表 2-1 三种树脂的参数比较Table 2-1 The parameters of three kinds of resins树脂 孔径(nm)粒径(μm)总交换量(meq/g)强碱性交换量(meq/g)SiPyR-N3 50 37-74 4.5 -SiPyR-N4 50 37-74 4.5 4.4AR-01 50 37-74 4.4 2.0本实验中用到的其他主要试剂和药品见表 2-2 所示。表 2-2 实验药品与试剂Table 2-2 Experimental materials名称 规格 制造单位高铼酸铵 优级纯 国药集团化学试剂有限公司硝酸钯 化学纯 国药集团化学试剂有限公司
上海交通大学硕士学位论文第三章 辐照接枝法合成新型离子交换树脂的研究3.1 实验介绍3.1.1 研究目标离子交换分离技术通常所采用的商业化树脂粒径为 0.5-1 mm，继续减小粒径会导致溶液流经树脂柱时产生很大的压降不利于工业应用。为解决这个技术难题，韦悦周教授等研制了一种粒径 50μm，孔径 20nm 的有机聚合物改性二氧化硅（简称 SiO2-P），以这种有机聚合物改性二氧化硅为载体合成的树脂具有粒径小，孔径和孔隙率较大的特点，该载体的表面和内部形貌如图 3-1 所示。以此材料为载体合成新型离子交换树脂，可以使交换离子扩散距离大大缩小，同时降低液流压降，可以大大提高吸附速度，因而适合于采用高流速的工业规模处理流程。
【参考文献】
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本文编号：2771958
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