抗坏血酸硝酸萃取分离废液中钯的分析
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抗坏血酸硝酸萃取分离废液中钯的分析

时间:2020-1-10 作者:银浆钯碳回收

从高剂量的放射性液体废物(HLLW)中分离铂族金属已有许多方法,如氧化铅提取法,磷酸三丁酯(TBP)液-液萃取法,活性碳吸附法,离子交换法以及甲酸、联氨、次磷酸和抗坏血酸沉淀法。用甲酸或次磷酸沉淀时,某些金属将与钯共沉淀,而抗坏血酸则可选择性沉淀钯。

用抗坏血酸沉淀法从模拟的放射性废液中沉淀钯。模拟的放射性废液为压水堆(PWR)的废燃料,按佩克斯(Purex)工艺第一循环所计算的废液经脱硝后溶解各金属的硝酸盐配制而成。模拟溶液由1元素(钯)、3元素(钯、铑、钌)和7元素(钯、铑、钌、铯、锶、铁、锰)构成。各元素的浓度(摩尔/升)分别为:钯=0.018摩尔/升、铑=0.008摩尔/升、钌=0.034、铯=0.037摩尔/升、锶=0.0167摩尔/升、铁=0.0232摩尔/升、锰=0.0099摩尔/升。其中钼盐为钼酸铵。所用硝酸和抗坏血酸为试剂纯。试验所用硝酸和抗坏血酸的浓度范围分别为0.1-4摩尔/升和0.01-0.14摩尔/升。

在室温下,将抗坏血酸及模拟溶液加入到15毫升离心试管中,用旋转混合器混合5分钟,静置2小时,用离心机和1.0微米纤维素膜过滤器(Whatman)分离两相。抗坏血酸与钯的还原电势为+0.551伏,与其它离子间的电势相差较大,因此可通过二阶钯离子还原成金属钯来选择性沉淀色。

在0.5摩尔/升硝酸的1元体系中,钯的沉淀率随抗坏血酸浓度的增加而升高。当抗坏血酸浓度超过0.025摩尔/升时,钯的沉淀率大于99.9%。在硝酸浓度为0.5摩尔/升的钯、铑、钌3元体系中,当抗坏血酸的浓度超过0.03摩尔/升时,钯可定量沉淀,其沉淀率大于99.9%,而其它元素大部分留在溶液中。根据抗坏血酸与铑的还原电势(0.508伏),铑也应该被沉淀,但实际上并非如此,铑的完全还原可能需要更高的活化能。抗坏血酸可使四阶钌离子还原成三阶钌离子,因此在钯沉淀率相同的情况下,3元体系所需抗坏血酸的浓度要高于1元体系。在硝酸浓度低于2.0摩尔/升的7元体系中,用浓度大于0.06摩尔/升的抗坏血酸可选择性沉淀钯,沉淀率大于99.5%,而其它元素大部分留在溶液中。试验还发现,钯的沉淀率与模拟溶液中的硝酸浓度成反比。基于硝酸根离子为正还原电势,在硝酸溶液中抗坏血酸可使硝酸根离子还原成亚硝酸根离子或亚硝酰离子,因此,钯的沉淀率随着硝酸浓度的增加而降低。在硝酸浓度较高时,若完全还原各元素则需要大量的抗坏血酸。

钯沉淀物经XRD和SEM分析证明,沉淀物中的钯以金属形式存在,其纯度大于99%。由于还原反应速度很快,沉淀物为小于0.1微米的聚合物。