萃取法回收电位滴定废液中的铀

郑楠 于震 徐梦恬

摘 要：本文使用0.3mol/LP2O4+0.1mol/LTRPO+磺化煤油作为萃取剂，5%Na2CO3水溶液作为反萃取剂，利用离心萃取器，采用萃取法，对电位滴定后溶液中的铀进行回收。结果表明，萃取流比O∶A=1∶4，反萃取流比O∶A=1∶1，反萃取温度为60℃时，铀的总收率为98.41%。实验证明萃取剂可循环使用。

关键词：铀回收 萃取 离心萃取器

中图分类号：O65 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0085-02

目前，根据电位滴定法原理，采用GB 11841-89分析产品中的铀含量。分析后的溶液中铀浓度约为1g/L，磷酸浓度约为3.5mol/L，为含铀高浓度磷酸溶液。

铀是一种不可再生资源，如果将滴定溶液当做废液处理，则铀损失较大，为了节省资源，需要回收其中的铀。回收铀的方法有沉淀法、离子交换法和萃取法，沉淀法铀回收效率低；离子交换法主要适用于将稀溶液中的铀提取出来；萃取法操作简单，铀回收率高，是目前提取铀的一种常用方法。目前，磷酸體系中铀提取的常用萃取剂有二（2-乙基辛基）磷酸（D2EHPA，即P2O4）、二辛基焦磷酸（OPPA）、三辛基氧磷（TOPO）和三烷基氧化膦（TRPO）。本文针对铀滴定废液的特点，使用离心萃取器进行铀回收，研究了萃取法回收废液中铀的方法和工艺参数。

1 实验

1.1 仪器与试剂

离心萃取器，清华大学；电感耦合等离子质谱仪，PE公司。

P2O4（AR级）；TRPO（AR级）；磺化煤油（工业级）；碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠均为AR级，天津市化学试剂厂；含铀溶液，电位滴定法废液。

1.2 萃取实验

实验中采用转股直径20cm，容量为2L/h，萃取相7级、反萃相7级的离心萃取器进行连续实验，液体中的铀含量采用同位素稀释法，使用电感耦合等离子质谱仪测定。萃取实验参数如下。

（1）萃取剂：0.3mol/LP2O4+0.1mol/LTRPO+磺化煤油。

（2）流比：O∶A=1∶4。

（3）离心萃取器转速4000rpm。

（4）萃取料液含H3PO43.4mol/L，铀浓度为0.7398mg/g。

1.3 反萃取实验

反萃取旨在将萃取获得的饱和有机相中的铀反萃取至水相，这样料液通过萃取和反萃取得到铀浓度高的溶液。其中的饱和有机相经过反萃取后成为贫有机相，贫有机相再返回工艺中进行萃取实验，达到循环利用、降低成本的目的。反萃取过程中的液体中的铀含量采用同位素稀释法，使用电感耦合等离子质谱仪测定。反萃取实验参数如下。

（1）反萃取剂：5%Na2CO3水溶液；

（2）流比：O∶A=1∶1。

（3）离心萃取器转速4000rpm。

（4）反萃取液铀浓度为3.3698mg/g。

2 结果与讨论

2.1 萃取和反萃取实验结果

实验的萃取率为98.37%，反萃取率为99.96%。萃取过程中先使用料液充满离心萃取器，在这个过程中，萃取剂萃取料液不充分，有部分料液进入到萃余液中，随着萃取的不断进行，萃取效率会不断提高并逐渐达到稳定，而反萃取过程中，先使用反萃取剂充满离心萃取器，所以反萃取的效率较萃取效率高。

2.2 温度对反萃取过程的影响

反萃取两相混合完后，室温状态下，液体呈乳浊状态，很长时间都不分层，实验发现，温度对其分层影响很大，因此，实验采用升温方式促使其分层，升温温度与分层时间如表1所示。

从表1可以看出，当液体温度达到60℃时，分层效果较好，再升高温度，分层时间缩小，但影响不大，因此，选择60℃作为反萃液分层温度。

2.3 萃取剂循环使用的稳定性

为了节约成本，需要循环使用萃取剂。为了验证经多次循环使用而其性能不发生显著变化，使用萃取剂、反萃取剂和料液进行实验，为防止反萃取合格液与萃余液交叉污染，实验使用两个分液漏斗，编号（1）为反萃取专用，编号（2）为萃取专用。使用50mL萃取剂，进行10次萃取——反萃取循环实验，观察萃取剂萃取铀率与循环次数的关系。

第一次循环：取饱和有机相50mL加入至分液漏斗（1）中，然后加入反萃取剂50mL，震荡5min，将液体加热至60℃，静置，分离出反萃液，将贫有机相倒至分液漏斗（2）中，然后加入料液50mL，震荡5min，静置分离出萃余液，萃余液编号1A1，饱和有机相编号1O1。

第二次循环：将第一次循环的饱和有机相（1O1）倒至分液漏斗（1）中，然后加入反萃取剂50mL，震荡5min，将液体热至60℃，静置，分离出反萃液，将贫有机相倒入至分液漏斗（2）中，然后加入料液50mL，震荡5min，静置分离出萃余液，萃余液编号2A1。

共进行10次循环，取得萃余液（1A1、2A1、……、3A1），分析铀浓度。结果如图1所示。

从图1可以看出，经过10次萃取-反萃取实验，萃余液中铀浓度稳定在30mg/L，这说明萃取剂可以循环利用。

3 结论

（1）使用0.3mol/L+P2O4+0.1mol/L磺化煤油为萃取剂，5%Na2CO3水溶液为反萃取剂进行电位滴定废液中的铀回收，萃取率为98.37%，反萃取率为99.96%，铀的总回收率为98.41%。

（2）反萃取最佳温度为60℃。

（3）萃取剂至少可以循环使用10次，而萃取效率不降低。

参考文献

[1] 张筑南，袁浩，唐波，等.磷矿伴生铀回收工艺研究进展 [J].安徽化工，2008，34（5）：5-7.

[2] 董灵英.铀的分析化学[M].北京：原子能出版社，1982.

[3] 王清良.铀提取工艺学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.