[发明专利]用于高放废物中MA/RE相互分离的吸附剂及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及核工业乏燃料后处理流程产生的高放废物处理处置领域，尤其是用于高放废物中MA/RE相互分离的吸附剂及其制备方法。

背景技术

乏燃料中含有长寿命(数百万年)的次锕系元素(MA)和发热元素等裂片产物(FP)，后处理的现状是：除了分离回收有用金属U和Pu，一部份的Np和差不多所有的FP元素都进入了酸性HLLW中。HLLW中的MA是长寿命裂片产物，以三价Am和Cm为代表，其长达数百万年的半衰期，被认为是对环境安全造成长期负担、影响地球生态环境最危险的潜在的有害元素之一，需要对其进行有效分离和安全处置。从HLLW中分离回收MA，可以使玻璃固化体数量显著减少；从HLLW处理处置的经济性提高、生态环境负担降低、资源有效利用的观点来看，也有极其重要意义，对构筑创新型的核燃料循环体系有重要贡献。

近年来，MA的分离研究主要集中于以溶剂萃取技术为主的、以含“硬”原子O为萃取剂进行的MA+(稀土元素)RE组分离、以及用含“软”原子N或S为萃取剂将MA+RE组的MA/RE进行相互分离。RE为稀土元素，包括15个镧系元素以及钪和钇。

对于MA+RE组分离，代表性的有美国ANL的TRUEX流程、美国和俄罗斯(KRI)的UNEX流程、法国原子能委员会(CEA)的DIAMEX流程、日本原子力研究所(JAERI)的ARTIST流程、以及中国清华大学的TRPO流程等多循环萃取分离流程，同时也有日本核燃料循环机构(JNC)的SETFICS流程、JAERI的DIDPA流程、以及法国CEA的PALADIN流程等一循环萃取分离流程。选择含有O原子的萃取剂如CMPO、三烷基氧化膦(TRPO)、N，N，N′，N′-四辛基-3-氧杂戊烷-1，5-二酰胺(TODGA)并选择性的使用二乙烯三胺五乙酸(DTPA)等酸性螯合剂，MA和部分RE的混合物能够很好的从酸性HLLW中分离出来。

但由于次锕系元素与稀土元素一般都以三价为主，化学性质极其相似，使得MA/(稀土元素)RE相互分离及其困难。现有技术中代表性的有美国ORNL的TALSPEAK-CTH流程、美国-德国等的CYANEX301流程、德国Karlsruhe和法国CEA的BTPs流程以及在此基础上在欧盟框架内提出的NEWPART项目等，大多使用的是以二(2，4，4-三甲基戊基)二硫代膦酸为代表的硫代烷基膦酸等含S萃取剂进行MA/RE相互分离。

但采用的萃取剂在正十二烷和煤油等常用碳氢稀释剂中有限的溶解度，必须使用二乙基苯、特-丁基苯、或含高度支链化1，1，2，2，3，3，4，4，-八甲基丁烷为主的加氢四丙烯混合物(TPH)等一些毒性稀释剂；或者为了抑制出现的第三相，必须加入30％磷酸三丁酯(TBP)或30％正辛醇等有机相调整剂；且耐酸耐辐射等性能不高，化学稳定性较差，降解产物多，使得分离过程必须使用大容量多段萃取设备，在后处理流程中产生大量液体废物和有毒的难以处理的二次放射性有机废物，由此发生的溶剂化学不安定性导致对后处理循环安全性的担忧。

发明内容

本发明提供了一种安全高效地用于高放废物中MA/RE相互分离的吸附剂及其制备方法。

一种用于高放废物中MA/RE相互分离的吸附剂，由结构如式(I)所示的2，6-二-(5，6-二正丁基-1，2，4-三嗪-3-基)-吡啶负载在被覆聚合物的大孔SiO₂而制成；

被覆聚合物的大孔SiO₂的质量为的质量的1～20倍；优选为5～15倍。

所述的被覆聚合物的大孔SiO₂优选SiO₂-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物(SiO₂-P)，是一种含多孔二氧化硅载体颗粒的有机高聚合物复杂载体。美国专利US6843921中公开了被覆聚合物的大孔SiO₂(SiO₂-P)，其制备方法为：

(1)将大孔的SiO₂用浓硝酸洗涤、抽滤、去离子水洗至中性，重复10余次，干燥。

(2)真空并有氩气保护条件下，以1，2，3-三氯丙烷和m-二甲苯为溶剂，向大孔SiO₂中加入48.7g的m/p-甲酸基苯乙烯，8.9g的m/p-二乙烯基苯，72.2g二辛基临苯二甲酸酯，54.0g甲基安息香酸钠，0.56gα，α-偶二异丁腈和0.57g1，1′-偶二环己胺-1-腈，由室温逐步加热到90℃，并保持13小时，之后，逐步冷却至室温。