[发明专利]一种钚回收离子液体萃取剂及其从含钚废液中萃取分离钚的方法

说明书

本发明公开了一种钚回收离子液体萃取剂及其从含钚废液中萃取分离钚的方法。具体是以离子液体为萃取剂，或将离子液体与传统有机萃取剂复配形成复合萃取剂，用于分离回收含钚废液中的钚离子，具体方法为：取含钚废液加入浓硝酸，调整废液中硝酸浓度为3‑8mol/L，再将废液中钚的价态调节为四价，然后加入离子液体萃取剂萃取分离废液中的钚，最后通过反萃来回收离子液体萃取剂中的钚。本发明将离子液体用于废液中钚的分离回收，减少了有毒、可燃、易挥发有机溶剂的使用。

技术领域

本发明属于放射性废液处理技术研究领域，具体涉及一种钚回收离子液体萃取剂及其从含钚废液中萃取分离钚的方法。

背景技术

化学淋洗是一种效费比较高的钚污染土壤减容去污技术，该技术主要是通过淋洗剂的作用，破除土壤组分对钚的物理或化学吸附，溶解吸附于矿物表面或结合于矿物晶格中的钚，实现钚从土壤固相向淋洗液相转移，或者有效转化钚的存在形态，实现钚在土壤中的稳定化。化学淋洗技术虽有操作简便、去污效率高、快速彻底等优点，但土壤淋洗后会产生大量含钚废液。因此，解决淋洗废液处理的问题是决定该技术应用的关键，需要针对此类含钚废液建立适用的处理技术，在有效控制土壤淋洗去污二次废物量的同时，实现钚的资源化回收。

钚污染土壤化学淋洗去污可能用到无机酸、有机酸、络合剂、氧化-还原剂等多种试剂，产生的废液不仅钚含量高、酸度高，而且基体组分非常复杂，可能含有大量金属离子(如Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等)、无机酸根离子(如Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-等)、有机酸根离子(C₂O₄^2-、C₆H₅O₇^3-和腐殖酸等)、络合剂、氧化剂等，因此淋洗废液的处理难度要远大于一般的放射性废液。

虽然目前可供选择的放射性废液处理方法众多，比如化学沉淀、离子交换与吸附分离、蒸发浓缩、电渗析、膜分离、微生物吸附等等，但是用到钚污染土壤淋洗废液的处理中，这些传统方法多少有些不适用或存在局限性，比如化学沉淀、离子交换和吸附分离法会产生大量的二次废物，不利于污染物减容；蒸发浓缩与电渗析法能耗大，处理成本较高；膜分离技术受废液成分及含量影响较大，一般需要结合其他方法对废液进行预处理；微生物吸附技术同样受废液中共存离子影响，并且对钚具有高吸附选择性的耐辐射微生物尚未见报道，而此类微生物的获取及大规模培养难度较大。针对这些情况，有必要探索一些更加适用的技术，突破钚污染土壤化学淋洗去污中废液处理这关键一环。

离子液体是一种新兴的“绿色溶剂”，是完全由特定的阳离子和阴离子构成的在室温下或近室温下呈液态的熔盐体系，一般由含氮、磷的有机阳离子和大的无机阴离子组成。离子液体因具有很多异于传统有机溶剂的优点，比如无毒、无可燃性、较低的蒸气压、高的热稳定性和化学稳定性、易回收及可设计等，故在核燃料循环、放射性废液处理、放化分析中的应用受到广泛关注。但目前将离子液体直接用于萃取分离土壤淋洗废液中钚的研究尚未见报道，倘若能够获取适用的离子液体，建立专门的离子液体萃取及反萃方法，优化过程参数与条件，将成为一种兼具环保、安全、经济且高效的土壤淋洗废液中钚的分离回收技术，进而解决钚污染土壤化学淋洗去污技术废液处理的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决传统溶剂萃取法使用大量有毒、可燃、易挥发有机溶剂的问题，针对高钚含量、高酸度且基体组分复杂的钚污染土壤淋洗废液，提供一种用离子液体萃取剂分离回收含钚废液中钚的方法，在获得较高钚回收率的同时，尽可能减少二次废物量，实现处理后淋洗废液的回用以及离子液体的重复使用。

本发明先是用离子液体萃取剂从含钚废液中萃取分离出钚，再通过反萃实现离子液体中钚的回收。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：