微量钚的分离方法

摘 要：本文主要介绍了钚的分离方法的分离方法，主要有溶剂萃取法、离子交换法、萃取色层法和沉淀载带法等。

关键词：微量；钚；分离

1 引言

目前，微量钚的分离方法主要有溶剂萃取法、离子交换法、萃取色层法和沉淀载带法等。钚的化学分离方法早期多采用沉淀法或共沉淀法，后来就采用选择性好的溶剂萃取法或纯化效率高的离子交换色谱法。高压离子交换色谱技术，既能提高分离的效率，又能达到快速分离的目的，此方法曾为超微量的超钚元素的分离和鉴定做出了重要贡献。萃取色层分离技术则是溶剂萃取法和离子交换法的结合，兼有两种方法的优点。

2 溶剂萃取法

虽然Purex流程已成为现代后处理厂唯一实际应用的流程，但各国仍致力于流程的Purex改进和实现流程的最佳化，这些流程仍然使用TBP为萃取剂。另外，。焦荣洲等[1]研究了TiAP对U（VI）、Np（IV）、Np（VI）、Np（V）、Pu（III）、Pu（IV）的萃取，结果示于图1。由图1可看出，TiAP对U（VI）、Np（IV）Np（VI）、Pu（IV）有较高的萃取能力，对Np（V）、Pu（III） 萃取很少，这与TBP萃取上述核素规律相同，而TiAP对Np（IV）、Pu（IV） 的萃取能力还稍高于TBP。Shukla J P等[2]也得到了相同的结论结果示于图2。TiAP对U（VI）、Pu（IV）及一些FP的萃取行为列于表1。

水溶液之间的分配比：

1—Np（IV），2—Pu（IV），3—U（VI），

4—Np（VI），5—Np（V），6—Pu（III）

3 离子交换法

由于Pu（IV）形成阴离子络合物的能力比U（VI）和裂片产物更强，所以对钚来说，阴离子交换法的选择性比阳离子交换法更好，应用更广泛。李辉波等[3]研究了硅基季铵化分离材料（SiR4N）在硝酸溶液中对Pu（IV）的吸附性能和机理。结果表明，SiR4N 对Pu（IV）的吸附等温线基本符合Langmuir吸附等温线；吸附为放热反应，△H= -7. 23 kJ/ mol。机理研究结果表明，分配比D与树脂功能基团 SiR4N+的关系式为： lg D = 3.43 + 1.74 lg n（SiR4N+），其配位比接近于2，由此可推测 SiR4N在硝酸溶液体系主要吸附的是[Pu（NO3）6]2-。

4 萃取色层法

萃取色层法是溶剂萃取法和离子交换法的结合，兼有两种方法的优点，是一种较为理想的微量钚的分离方法。目前，萃淋树脂主要以有机聚合物骨架，其中最常用的是苯乙烯系树脂，其合成方法已非常成熟。

目前，生产聚苯乙烯系的大孔共聚体的主要方法有：（1）溶剂致孔法；（2）线性聚合物-溶剂提取法。所谓溶剂致孔法，就是在合成苯乙烯-二乙烯苯共聚合珠体时，在单体混合液中加入适量的致孔剂，这种惰性溶剂只溶解单体而不参与共聚反应。另外，线性聚苯乙烯-溶剂提取致孔法就是：将一定数量的线性聚苯乙烯溶解于苯乙烯、二乙烯苯单体混合液内，进行悬浮聚合制得珠体，再用有机溶剂提取线性聚合物。刘永勋[4，5]等人研究了苯乙烯交联共聚中致孔剂的致孔作用，随着良溶剂甲苯用量的增大，堆密度先减小后增大，比表面积先增大后减小。随着非良溶剂液体石蜡量的增大，比表面积比表面积先增大后减小。 （下转第221页）

（上接第218页）

5 沉淀法

微量钚的共沉淀方法有氟化镧法、磷酸铋法等[6]。高价钚能生成可溶氟化物，而低价钚的氟化物则不溶；钚在高价时不被稀土氟化物沉淀载带，在低价时则能被稀土氟化物载带。故用稀土氟化物（一般用氟化镧）循环载带，就能有效地分离和浓集钚。第一次从铀和裂变产物中分离微克量钚就是采用此方法。磷酸铋可以将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溶液中与磷酸铋共沉淀，进一步增加酸度就会使钚的分离恶化。磷酸铋对Pu（IV）具有高选择性，只捕集少量的裂变产物。

参考文献：

[1] 焦荣洲，韩升印.磷酸三异戊酯萃取U、Np、Pu性能的研究[J].原子能科学技术，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]李辉波，叶国安，王孝荣等.硅基季铵化分离材料对Pu（IV）的吸附性能及机理研究[J].核化学与放射化学，2010，32（02）：65-69.

[4]刘永勋，徐和德，王瑞香等.苯乙烯交联共聚中致孔剂的致孔作用[J].离子交换与吸附，1995，11（03）：279-282.

作者简介：郭沛然（1989-），男，河北邯郸人，在读硕士 ，专业：核燃料循环与材料。endprint