探討聯(lián)合反萃法在測(cè)定鈾工藝中的應(yīng)用條件

【摘要】采用聯(lián)合反萃法處理鈾工藝TBP萃取劑樣品，并為測(cè)定試樣中Mo、Ti、V、W5種雜質(zhì)元素的含量做準(zhǔn)備。文章探討了聯(lián)合反萃法在測(cè)定鈾工藝中的應(yīng)用條件，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)聯(lián)合反萃法可以滿足TBP—煤油有機(jī)相試樣的處理。

【關(guān)鍵詞】鈾；反萃??；雜質(zhì)元素

鈾純化分廠新萃取流程試車中，采用三相結(jié)晶工藝，從TBP萃取劑中直接結(jié)晶出三碳酸鈾酰銨產(chǎn)品，為保證產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到合格指標(biāo)[1]，需要對(duì)TBP萃取劑試樣中鉬等雜質(zhì)含量進(jìn)行中控分析[2]，由于TBP試樣是有機(jī)相，不能在原子發(fā)射光譜儀上直接測(cè)定，只有將試樣轉(zhuǎn)化為水溶液試液，才能在儀器測(cè)定，待測(cè)試樣中鉬金屬痕量元素分析采取鈾基體分離法進(jìn)行測(cè)定，鈾基體分離在硝酸體系中進(jìn)行。[3]

1、聯(lián)合反萃法鈾元素反應(yīng)過(guò)程

聯(lián)合反萃法是基于重鈾酸鈉和碳酸氫鈉、碳酸鈉反應(yīng)會(huì)生成易溶化合物化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行，主要反應(yīng)過(guò)程如下：

HNO3·TBPHNO3+ TBP

UO2（NO3）2·2TBPUO2（NO3）2 + 2TBP

H++CO32-=HCO3-

H2OH++OH-

2UO2（NO3）2+4Na++4OH-+2（x-1）H2O=2UO3·xH2O↓+4NaNO3

2UO3·xH2O +2Na++2OH- =Na2U2O7↓+ （x+1）H2O

Na2U2O7+6NaHCO3=2Na4UO2（CO3）3+3H2O

從化學(xué)反應(yīng)可以看出，維持碳酸鈉過(guò)量是很重要的，以防止水解的發(fā)生和二氧化碳?xì)怏w的釋放。

2、反萃條件

2.1樣品取樣體積與定容體積的選擇

根據(jù)待測(cè)元素的儀器檢出限，TBP有機(jī)相取樣體積選擇10mL，反萃液最后定容體積為50mL，分取量為5～10mL，在實(shí)際生產(chǎn)中，為提高樣品分析速度，分取量選擇為5mL，以縮短樣蒸發(fā)濃縮時(shí)間。

2.2振蕩器頻率的選擇

用干燥的移液器移取10mLTBP有機(jī)相樣品于60mL分液漏斗中，加入15mL 水置于振蕩器上進(jìn)行反萃，反萃時(shí)間為15min。

反萃相間接觸效果與振蕩頻率和液相振幅有關(guān)，從反萃過(guò)程液相振幅觀察，當(dāng)振蕩器頻率超過(guò)200Hz時(shí)，液相振幅明顯變小，因此應(yīng)選擇液相“共振”頻率，從圖1中觀察，取150Hz～200Hz效果較好。

2.3水反萃時(shí)間

用干燥的移液器移取10mLTBP有機(jī)相樣品于60mL分液漏斗中，加入15mL 水置于振蕩器上進(jìn)行反萃，振蕩頻率設(shè)為160Hz。由于反萃取是吸熱反應(yīng)，生產(chǎn)工藝上反萃在連續(xù)反萃取設(shè)備中控制溫度在50～60℃下進(jìn)行，但在分析條件試驗(yàn)中，難以將反萃環(huán)境整體穩(wěn)定控制在50～60℃下進(jìn)行操作，因此采取在室溫20～25℃條件下進(jìn)行試驗(yàn)，獲取室溫條件下的參數(shù)，在實(shí)際樣品分析中用熱水進(jìn)行反萃，反萃效果將會(huì)優(yōu)于室溫條件下的效果。

從變化趨勢(shì)圖上觀察，水反萃時(shí)間選擇7min。

2.4碳酸鈉溶液用量與反萃時(shí)間

TBP試樣先用15mL水進(jìn)行反萃，反萃液放入50mL容量瓶中，用6mL水分3次沿漏斗壁洗滌，再用質(zhì)量濃度為100g/L的碳酸鈉溶液進(jìn)行反萃試驗(yàn)，反萃液放入，50mL容量瓶中，用6mL水分3次沿漏斗壁洗滌，用水定容，搖勻，測(cè)定反萃需要的碳酸鈉溶液體積量。試驗(yàn)中pH值用精密pH試紙測(cè)定，用分光光度計(jì)在710nm波長(zhǎng)處測(cè)量定容后水相的濁度（以吸光值A(chǔ)表示）。

從表3和圖3分析，碳酸鈉溶液用量選擇20mL。

碳酸鈉溶液反萃時(shí)間的確定。取100mL TBP試樣，用150mL水反萃30min，靜置分層，用分液漏斗將有機(jī)相分離至干燥試劑瓶中，作為碳酸鈉溶液反萃試驗(yàn)的大樣。分別移取系列水反萃后有機(jī)相，用20mL碳酸鈉溶液反萃測(cè)定反萃取時(shí)間。

從變化趨勢(shì)圖上觀察，碳酸鈉溶液反萃時(shí)間選擇10min。

2.5聯(lián)合反萃過(guò)程鈾的反萃率

對(duì)含鈾濃度為117.3g/L的TBP有機(jī)相樣品進(jìn)行反萃，有機(jī)相中鈾的質(zhì)量濃度變化見(jiàn)下表：

表中數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過(guò)一級(jí)水、二級(jí)碳酸鈉溶液聯(lián)合反萃，鈾總反萃率達(dá)99.66%，基本反萃完全。

3、結(jié)論

結(jié)果表明，選擇振蕩器頻率150～200Hz，水反萃時(shí)間7min水反萃時(shí)間7min，碳酸鈉溶液反萃時(shí)間10min，100g/L碳酸鈉溶液用量20mL，試樣取樣量10mL，分取量1/10，相比O/A=10/15，聯(lián)合反萃法可以滿足TBP—煤油有機(jī)相試樣的處理。