[发明专利]一种吸附分离钾和钠的方法

说明书

本发明公开了一种吸附分离钾和钠的方法，包括如下步骤：含有钾和钠的溶液添加硝酸，后与吸附剂混合，根据吸附剂对钾和钠吸附率的差异，对钾和钠进行分离，所述吸附剂由如结构式(I)所示的超分子化合物负载在结构式(II)所示的金属有机框架材料制成。本发明方法采用的吸附剂与钾元素有较强的吸附，能实现钾和钠的分离；吸附剂对其它金属基本不吸附，因此在含有共生元素的情况下，本发明方法也能将钾从溶液中分离。本发明方法条件温和，选择性好，分离速度快，操作简单，易于推广。

技术领域

本发明涉及元素分离技术领域，具体涉及一种吸附分离钾和钠的方法。

背景技术

使用核能的过程中往往产生大量放射性废弃物，这些废弃物降解时间长，极易造成严重的环境污染，如何安全有效地处理这些放射性废弃物已经成为制约核能可持续发展的关键因素。

核燃料后处理厂产生的高放废液中含有大量的裂变产物和超铀核素,包括30多种元素的300多种核素。这些裂变产物大部分的半衰期很短或裂变产额很低，其中有10余种核素的半衰期较长，裂变产额较高，有些核素还属于自然界中的稀缺物质。从高放废液中回收长半衰期的锶90、铯137、铈144、钷147、镅241等核素后，可以提高废液在贮存过程中的安全性，可以充分利用资源。

核素的分离过程中往往会引入其它元素，例如以亚铁氰化钛钾从高放废液中去除Cs将引入K、Fe等元素，因此回收锶、铯、铈、钷、镅等核素后的高放废液成分仍很复杂，又多经浓缩，所含金属离子浓度较高，毒性高，腐蚀性大。此类高放废液的典型状态是：约2.5MHNO₃，3-9g裂变产物/升，放射性强度400-1200Ci/L，主要含有的元素有Na、K、Cs、Ni、Cr、Fe、Al、Sr等。其中钠离子含量占总的阳离子含量比重很大，从高放废液或相关后处理废液中对Na、K进行分离有利于合理处理高放废液。现有的从高放废液中分离和提取元素的方法普遍存在难于实现工业化，或者不能适用于我国高放废液的具体情况，很难达到预定的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种吸附分离钾和钠的方法。本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种吸附分离钾和钠的方法：含有钾和钠的硝酸溶液与吸附剂混合，根据吸附剂对钾和钠吸附率的差异，对钾和钠进行分离，所述吸附剂由如结构式(I)所示的超分子化合物BiPC5负载在结构式(II)所示的金属有机框架材料UiO-66制成：

本发明的方法具有较强的抗干扰能力，在含有金属元素Cs、Li、Mg、Ca、Sr、Ba、Mo、Zr、Ru、Y、Ni、Nd、Yb、La、Co、Fe中一种或多种的钾和钠混合物中，仍能实现钾和钠的分离。

在本发明的一个优选实施方式中，金属有机框架材料为结构式(I)所示超分子化合物质量的5-10倍。

在本发明的一个优选实施方式中，所述含有钾和钠的溶液中，每种金属离子的浓度为5.0×10^-4-5.0×10^-3M。

在本发明的一个优选实施方式中，所述含有钾和钠的溶液中硝酸浓度为2-3.5mol/L。更进一步的，使硝酸浓度为3mol/L。硝酸浓度对本发明方法的分离效果具有较大影响。

在本发明的一个优选实施方式中，含有钾和钠的硝酸溶液与吸附剂混合接触时间大于5min。进一步的，混合接触时间在120min后，Rb与其它元素的吸附分配系数变化不大，因此混合接触时间优选为5-120min。

所述吸附剂的制备方法如下：

将如结构式(I)所示的超分子化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入结构式(II)所示金属有机框架材料混合均匀，经旋蒸干燥后，得到吸附剂。