盐湖卤水中铀的分离提取研究

摘要

铀是核科学中最基本、最重要的元素，是一种军民两用的战略资源。随着核电的飞速发展，铀的需求量不断增加，而铀矿的储量是有限的。海水中铀的总储量达45亿吨，因此海水提铀成为近年来世界各国研究的热点。但海水中的铀浓度很低（3μg/L），提取难度大，成本高。研究结果表明，盐湖卤水中铀的浓度是海水的100倍甚至更高。我国盐湖资源丰富，极具开发价值，开展盐湖提铀研究符合国家重大需求。
　　本文以从真实盐湖水中获得常量铀产品为最终目标，选取青海尕斯库勒湖区水样开展了盐湖提铀的相关研究工作。对盐湖不同开发阶段的卤水进行了取样分析，总结了卤水日晒蒸发过程中铀浓度的变化规律，认为盐湖钾资源开发过程中产生的老卤水是盐湖提铀的最佳水源。
　　用接枝法和共交联法分别合成了偕胺肟基化的介孔氧化硅材料，利用红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）和物理吸附仪对材料结构进行了详细的表征；考察了铀溶液初始 pH、吸附时间、铀溶液初始浓度、吸附剂用量和共存离子等因素对铀吸附的影响。研究表明，偕胺肟基修饰能够有效提高介孔氧化硅对铀的吸附速率和吸附容量，偕胺肟基对铀的吸附是肟基上的N和氨基上N共同作用的结果。在此基础上，考察了偕胺肟基介孔氧化硅材料对真实盐湖卤水中铀的吸附，发现共交联法制备的材料对实际盐湖水样中铀的吸附容量最高可达3.5 mg/g，是一种具有应用前景的吸附剂。为了进一步提高材料对铀的吸附效果，制备了咪唑介孔氧化硅并研究了其对铀的吸附行为，为偕胺肟基咪唑介孔氧化硅材料在实际盐湖提铀中的应用提供了基础数据。
　　实际盐湖卤水体系复杂，无机盐含量极高，即使吸附材料对铀有很好的选择性也无法完全避免其对杂质元素的吸附。为了从盐湖中得到高纯度的铀提取物，设计了先吸附富集再萃取纯化的盐湖提铀工艺流程，以介孔氧化硅为吸附剂，优化了吸附富集过程中吸附时间、解吸剂种类、解吸剂用量等工艺条件，并以磷酸三丁酯（TBP）为萃取剂对所得铀产品进行了纯化。基于上述工艺流程，在实验室进行了百升盐湖水中铀的提取实验，从200L盐湖水样中得到了60 mg铀产品，分析表明其主要成份为UO2(NO3)2·6H2O。

目录

声明

第一章 前言

1.1 铀元素简介

1.2 铀资源概述

1.3 我国盐湖铀资源分布

1.4 盐湖提铀研究现状

1.5 本课题的选题依据和研究内容

第二章 盐湖水样采集及分析

2.1 尕斯库勒湖

2.2 实验仪器与方法

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 接枝法制备偕胺肟基介孔硅Si-AO及其对铀的吸附

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 共交联法制备偕胺肟基介孔硅AMCM及其对铀的吸附

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 咪唑介孔硅的制备及其对铀的吸附

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 盐湖提铀工艺初探

6.1 引言

6.2 实验方法

6.3 结果与讨论

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢