用201×7强碱性阴离子交换树脂从碱性溶液中吸附铀

常喜信，支梅峰，周志全，牛玉清，任 燕，曹令华，曹笑豪，叶开凯

(核工业北京化工冶金研究院，北京 101149)

离子交换法常用于从溶液中分离提取铀[1-3]。为了获得较高纯溶液，可采用两步离子交换法[4]。两步离子交换工艺中，第2步的吸附原液是第1步负载树脂的淋洗液，铀浓度较高。现有铀水冶工艺中，离子交换法主要用于从酸性或中性低浓度溶液中吸附铀[5-8]，而从较高浓度铀的碱性溶液中吸附铀的研究尚未见有报道。针对某铀浓度较高的碱性铀溶液，研究了用强碱性离子交换树脂吸附铀。

1 试验部分

1.1 试验原料及试剂

碱性铀溶液：某碱性地浸液经过一次离子交换树脂吸附纯化后的碱性淋洗液，组成见表1。

表1 高浓度铀的碱性溶液的组成 g/L

离子交换树脂：201×7强碱性阴离子交换树脂，凝胶型，相关参数见表2。

表2 201×7强碱性阴离子交换树脂的基本参数

其他试剂：碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵,均为分析纯。

1.2 吸附机制

(1)

(2)

2 试验结果与讨论

2.1 溶液pH对树脂吸附铀的影响

树脂质量1.61 mg，含铀溶液体积200 mL，在25 ℃条件下振荡接触12 h，溶液pH对树脂吸附铀的影响试验结果如图1所示。

图1 溶液pH对树脂吸附铀的影响

由图1看出：在试验范围内，树脂对铀的吸附量随溶液pH增大而升高；溶液pH为10.0时，树脂对铀的吸附量为61.4 mg/g，之后继续增大pH,铀吸附量变化不大并趋于稳定。综合考虑，确定溶液适宜的pH范围为10.0～10.5。

2.2 吸附时间对树脂吸附铀的影响

树脂质量1.61 mg，溶液体积200 mL，溶液pH=10.5，25 ℃条件下，吸附时间对树脂吸附铀的影响试验结果如图2所示。

图2 吸附时间对树脂吸附铀的影响

由图2看出：随吸附时间延长，树脂对铀的吸附量增加；吸附时间达4 h后，铀吸附量基本不再升高，表明此时树脂对铀的吸附达到平衡。

2.3 温度对树脂吸附铀的影响

湿树脂质量1.61 g，溶液体积200 mL，溶液pH=10.5，吸附时间4 h，温度对树脂吸附铀的影响试验结果如图3所示。

图3 温度对树脂吸附铀的影响

由图3看出，随温度升高，树脂对铀的吸附量仅略有增大。表明温度对树脂吸附铀影响不大，在室温下进行吸附即可。

2.4 吸附等温线

取不同质量树脂加入到不同体积溶液中，于25 ℃条件下振荡接触6 h，根据树脂对铀的吸附量绘制吸附等温线，结果如图4所示。

图4 吸附等温线

由图4看出：树脂对铀的吸附量随溶液中铀平衡质量浓度升高而升高；当水相平衡铀质量浓度为4.96 g/L时，树脂对铀的吸附量为61.2 mg/g。

2.5 动态吸附

25 ℃条件下，接触时间60 min，树脂对铀的动态吸附试验结果如图5所示。

图5 动态吸附曲线

以穿透点溶液中铀质量浓度0.1 g/L计算，试验结果表明，停留时间60 min时，穿透体积是3.1 BV,饱穿比为3.4，树脂对铀的吸附量为60.84 mg/g， 吸附效果较好。

2.6 负载树脂的淋洗

以110 g/L碳酸铵+20 g/L碳酸氢铵对负载树脂进行淋洗，室温下接触时间60 min，试验结果如图6所示。可以看出：经5个床体积淋洗剂的淋洗，树脂上的铀基本淋洗完全，淋洗效率较高，淋洗后的树脂可返回利用。

3 结论

较高浓度碱性溶液中的铀采用201×7强碱性阴离子树脂吸附分离是可行的。适宜的溶液pH为10.0～10.5，树脂对铀的吸附量达60 mg/g。负载树脂用碳酸铵及碳酸氢铵溶液淋洗，可实现再生。