CN105688855B - 一种同时分离锶和铯的方法 - Google Patents

一种同时分离锶和铯的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105688855B
CN105688855B CN201610194318.7A CN201610194318A CN105688855B CN 105688855 B CN105688855 B CN 105688855B CN 201610194318 A CN201610194318 A CN 201610194318A CN 105688855 B CN105688855 B CN 105688855B
Authority
CN
China
Prior art keywords
caesium
strontium
adsorbent
separating
nitrate solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610194318.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105688855A (zh
Inventor
张安运
王宁
王一宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201610194318.7A priority Critical patent/CN105688855B/zh
Publication of CN105688855A publication Critical patent/CN105688855A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105688855B publication Critical patent/CN105688855B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/281—Sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
    • B01J20/282—Porous sorbents
    • B01J20/283—Porous sorbents based on silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/34—Size selective separation, e.g. size exclusion chromatography, gel filtration, permeation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/50—Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/62—In a cartridge

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种同时分离锶和铯的方法，包括如下步骤：含有多种金属离子的硝酸盐溶液通过填装有吸附剂的色谱柱，元素锶和铯被吸附剂吸附，对吸附后的色谱柱进行洗脱，分别得到元素锶和元素铯，所述吸附剂由如结构式(I)所示的化合物负载在载体上制成；所述硝酸盐溶液中含有Sr(Ⅱ)、Cs(I)和其他金属离子，其他金属离子为Li(I)、Na(I)、K(I)、Rb(I)、Ba(Ⅱ)、Ce(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)、Mg(Ⅱ)中的至少一种。本发明同时分离锶和铯的方法，在弱酸性条件下进行分离，条件温和，选择性好，分离速度快，操作简单，易于推广。

Description

一种同时分离锶和铯的方法
技术领域
本发明涉及元素分离技术领域，具体涉及一种同时分离锶和铯的方法。
背景技术
核能的广泛应用在给人类带来各种便利的同时也带来了巨大的健康威胁，在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。
低放射性废液是放射性废弃物的重要组成部分，常用处理低放废液的方法有吸附法、离子交换法和膜分离法，这些方法所涉及的设备数目众多，处理工艺步骤复杂；由于处理低放废液时，废液每经过一种设备或构筑物时都会造成放射性污染，因此处理过程中设备数目越多，工艺步骤越复杂，造成的污染越严重，因此应尽量减少设备数目，缩短处理工艺流程。
低放射性废液中存在发热元素锶和铯，需要进行分离，另外，在海水淡化以及盐湖水处理领域，也面临元素锶和铯的分离问题。
发明内容
本发明提供了一种同时分离锶和铯的方法，简洁高效，选择性好，分离速度快。
一种同时分离锶和铯的方法，包括如下步骤：含有多种金属离子的硝酸盐溶液通过填装有吸附剂的色谱柱，元素锶和铯被吸附剂吸附，对吸附后的色谱柱进行洗脱，分别得到元素锶和元素铯，所述吸附剂由如结构式(I)所示的化合物负载在载体上制成：
所述硝酸盐溶液中含有Sr(Ⅱ)、Cs(I)和其他金属离子，其他金属离子为Li(I)、Na(I)、K(I)、Rb(I)、Ba(Ⅱ)、Ce(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)、Mg(Ⅱ)中的至少一种。
本发明中的吸附剂由对叔丁基-丁基磺酰杯[4]芳烃(英文名р-tert-butysulfonycalix[4]arene，如结构式(I)所示)和载体按一定比例进行复合制备得到。
作为优选，所述载体为被覆聚合物的大孔SiO2。
所述被覆聚合物的大孔SiO2为硅基-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物(SiO2-P)，是一类新型无机/有机载体材料，美国专利US6843921中公开了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，其制备方法如下：
(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。
(3)分别用丙酮和甲醇洗涤、抽滤上述产物，重复10余次，干燥。
本发明中，所述吸附剂的制备方法如下：
将如结构式(I)所示的化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入载体混合均匀，经旋蒸干燥后，得到吸附剂。
旋蒸时，使大部分二氯甲烷挥发至近干状态，在毛细作用以及物理吸附作用下，化合物分子进入载体的空隙中，然后将近干状态的物料在45～55℃下真空干燥至少24小时，得到吸附剂。
作为优选，每g如结构式(I)所示的化合物溶解于130～150mL二氯甲烷中。被覆聚合物的大孔SiO2的质量为结构式(I)所示的化合物质量的8～10倍。
为了保证分离效果，优选地，色谱柱柱温为25±5℃。含有多种金属离子的硝酸盐溶液在色谱柱中的流速为0.1mL/min～3mL/min。以保证金属离子与色谱柱中的吸附剂充分接触吸附。
硝酸盐溶液中，金属离子的浓度以及硝酸盐溶液的pH值均会影响分离效果，优选地，硝酸盐溶液中，每种金属离子的浓度为5.0×10-4～1.0×10-3M。硝酸盐溶液的pH范围为5～7。
为了增强分离效果，采用与硝酸盐溶液同样pH值的硝酸水溶液对吸附饱和的色谱柱进行洗涤，将没有被吸附的其他金属元素冲洗掉，然后利用水将元素锶和铯以硝酸盐的形式淋洗解析下来，完成元素锶和铯的分离，同时也完成了色谱柱的再生。
本发明利用吸附剂分离元素锶和铯的方法，在弱酸性(接近中性)条件下进行分离，条件温和，选择性好，分离速度快，操作简单，易于推广。
附图说明
图1为本发明实施例4～10中，元素锶和铯的吸附分配系数随pH值的变化关系图。
具体实施方式
实施例1
将0.5g对叔丁基-丁基磺酰杯[4]芳烃(如结构式(I)所示)溶解于70.0mL二氯甲烷中，充分溶解，在所得溶液中加入4.5gSiO2-P搅拌均匀，使SiO2-P与对叔丁基-丁基磺酰杯[4]芳烃混合均匀，经减压旋转蒸发使二氯甲烷挥发大部分至物料到近干状态，在毛细作用以及物理吸附作用下使有机分子进入SiO2-P孔径中，然后再将近干状态的物料在45℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例2
将0.5g对叔丁基-丁基磺酰杯[4]芳烃(如结构式(I)所示)溶解于75.0mL二氯甲烷中，充分溶解，在所得溶液中加入4.0gSiO2-P搅拌均匀，使SiO2-P与对叔丁基-丁基磺酰杯[4]芳烃混合均匀，经减压旋转蒸发使二氯甲烷挥发大部分至物料到近干状态，在毛细作用以及物理吸附作用下使有机分子进入SiO2-P孔径中，然后再将近干状态的物料在50℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例3
将0.5g对叔丁基-丁基磺酰杯[4]芳烃(如结构式(I)所示)溶解于80.0mL二氯甲烷中，充分溶解，在所得溶液中加入5.0gSiO2-P搅拌均匀，使SiO2-P与对叔丁基-丁基磺酰杯[4]芳烃混合均匀，经减压旋转蒸发使二氯甲烷挥发大部分至物料到近干状态，在毛细作用以及物理吸附作用下使有机分子进入SiO2-P孔径中，然后再将近干状态的物料在55℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例4～10
(1)将碱金属盐LiNO3、NaNO3、KNO3、RbNO3、CsNO3；碱土金属盐Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Sr(NO3)2、Ba(NO3)2、Ce(NH4)2(NO3)6溶于硝酸溶液，然后加入贵金属Pd(5％w/w)硝酸盐溶液，配制成同时含有多种金属离子的硝酸盐溶液。
(2)在硝酸盐溶液中加入浓硝酸和去离子水，调节硝酸盐溶液的pH分别为1、2、3、4、5、6、7，每种金属离子的浓度为5.0×10-4M。
(3)将实施例1制备的吸附剂填装到规格为ID10mm×h300mm的色谱柱中，设定流动相的流速为1mL/min，色谱柱的温度为298K。
(4)将步骤(2)调整完pH的硝酸盐溶液通过装有吸附剂的色谱柱，元素锶和铯被填装有吸附剂的色谱柱吸附。
(5)利用硝酸水溶液(硝酸水溶液的pH值与相应的硝酸盐溶液的pH值相同，例如，硝酸盐溶液的pH值为1，则采用pH为1的硝酸水溶液进行洗涤)对吸附有元素锶和铯的色谱柱进行洗涤，冲洗出吸附剂没有吸附的其他金属元素。
(6)色谱柱中的吸附剂吸附饱和后，用水将元素Sr和Cs以硝酸盐的形式淋洗解析下来，完成元素Sr和Cs的分离。
实施例4～10的吸附结果如图1所示，图1中横坐标为pH值，纵坐标为吸附分配系数Kd，单位为cm3/g，由图1可以看出，当硝酸盐溶液的pH为6时，铯的吸附分配系数约为160cm3/g，锶的吸附分配系数为120cm3/g；当硝酸盐溶液的pH为7时，铯的吸附分配系数约为175cm3/g，锶的吸附分配系数为140cm3/g，在pH5～7的范围内，元素Sr和Cs都具有较好的分离效果。
实施例11
将实施例2制备得到的吸附剂填装到色谱柱中，其余操作条件同实施例9。
实施例12
将实施例3制备得到的吸附剂填装到色谱柱中，其余操作条件同实施例9。

Claims (8)

1.一种同时分离锶和铯的方法，其特征在于，包括如下步骤：含有多种金属离子的硝酸盐溶液通过填装有吸附剂的色谱柱，元素锶和铯被吸附剂吸附，对吸附后的色谱柱进行洗脱，分别得到元素锶和元素铯，所述吸附剂由如结构式(I)所示的化合物负载在载体上制成：
所述硝酸盐溶液中含有Sr(Ⅱ)、Cs(I)和其他金属离子，其他金属离子为Li(I)、Na(I)、K(I)、Rb(I)、Ba(Ⅱ)、Ce(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)、Mg(Ⅱ)中的至少一种。
2.如权利要求1所述的同时分离锶和铯的方法，其特征在于，所述载体为被覆聚合物的大孔SiO2。
3.如权利要求2所述的同时分离锶和铯的方法，其特征在于，被覆聚合物的大孔SiO2的质量为结构式(I)所示的化合物质量的8～10倍。
4.如权利要求1所述的同时分离锶和铯的方法，其特征在于，硝酸盐溶液中，每种金属离子的浓度为5.0×10-4～1.0×10-3M。
5.如权利要求1所述的同时分离锶和铯的方法，其特征在于，硝酸盐溶液的pH范围为5～7。
6.如权利要求1所述的同时分离锶和铯的方法，其特征在于，含有多种金属离子的硝酸盐溶液在色谱柱中的流速为0.1mL/min～3mL/min。
7.如权利要求1所述的同时分离锶和铯的方法，其特征在于，所述吸附剂的制备方法如下：
将如结构式(I)所示的化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入载体混合均匀，经旋蒸干燥后，得到吸附剂。
8.如权利要求1所述的同时分离锶和铯的方法，其特征在于，色谱柱柱温为25±5℃。
CN201610194318.7A 2016-03-30 2016-03-30 一种同时分离锶和铯的方法 Expired - Fee Related CN105688855B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610194318.7A CN105688855B (zh) 2016-03-30 2016-03-30 一种同时分离锶和铯的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610194318.7A CN105688855B (zh) 2016-03-30 2016-03-30 一种同时分离锶和铯的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105688855A CN105688855A (zh) 2016-06-22
CN105688855B true CN105688855B (zh) 2018-02-23

Family

ID=56218821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610194318.7A Expired - Fee Related CN105688855B (zh) 2016-03-30 2016-03-30 一种同时分离锶和铯的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105688855B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106140112B (zh) * 2016-07-25 2018-06-19 浙江大学 一种从酸性水溶液中同时分离钯铯锶的方法
CN109248660A (zh) * 2018-11-23 2019-01-22 东华理工大学 一种吸附剂及其制备方法与应用
CN112899481B (zh) * 2021-01-15 2022-09-27 浙江大学 一种吸附分离钾和钠的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101058065A (zh) * 2007-06-07 2007-10-24 浙江大学 一种同时分离发热元素Cs和Sr的吸附剂及其制备方法和应用
CN101143273A (zh) * 2007-07-06 2008-03-19 浙江大学 一种从高放废物分离发热元素Cs和Sr的方法
CN102614683A (zh) * 2012-04-05 2012-08-01 浙江大学 一种从高放废物分离元素钯和次锕系元素的方法
CN102936237A (zh) * 2012-11-13 2013-02-20 中国科学院长春应用化学研究所 一种杯芳烃及其分离纯化钍的方法
WO2013152967A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Universite Libre De Bruxelles (Ulb) Materials coated with calixarenes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101058065A (zh) * 2007-06-07 2007-10-24 浙江大学 一种同时分离发热元素Cs和Sr的吸附剂及其制备方法和应用
CN101143273A (zh) * 2007-07-06 2008-03-19 浙江大学 一种从高放废物分离发热元素Cs和Sr的方法
CN102614683A (zh) * 2012-04-05 2012-08-01 浙江大学 一种从高放废物分离元素钯和次锕系元素的方法
WO2013152967A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Universite Libre De Bruxelles (Ulb) Materials coated with calixarenes
CN102936237A (zh) * 2012-11-13 2013-02-20 中国科学院长春应用化学研究所 一种杯芳烃及其分离纯化钍的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105688855A (zh) 2016-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105688855B (zh) 一种同时分离锶和铯的方法
Daorattanachai et al. Multi-element preconcentration of heavy metal ions from aqueous solution by APDC impregnated activated carbon
CN101690853B (zh) 一种从高放废物分离元素Pd的方法
CN102258974B (zh) 一种多孔钛酸盐整体复合柱的制备方法及应用
CN105845188B (zh) 一种吸附分离锶的方法
Das et al. Recent advances in on-line solid-phase pre-concentration for inductively-coupled plasma techniques for determination of mineral elements
CN102614683B (zh) 一种从高放废物分离元素钯和次锕系元素的方法
CN107952420A (zh) 一种去除水中阴离子的吸附材料的制备方法及应用
CN105854849B (zh) 一种利用固体吸附剂分离铯的方法
Gujar et al. Spectacular enhancements in actinide ion uptake using novel extraction chromatography resins containing TODGA and ionic liquid
Dulanská et al. The selective separation of Pu isotopes using molecular recognition technology product AnaLig® Pu02 gel and extraction chromatography TRU® resin
CN106018634A (zh) 一种硝酸根型水滑石吸附剂对水中六种苯氧羧酸类除草剂的吸附与脱吸附方法
Momen et al. High-capacity extraction chromatographic materials based on polysulfone microcapsules for the separation and preconcentration of lanthanides from aqueous solution
Viglašová et al. Column studies for the separation of 99m Tc using activated carbon
CN106824101A (zh) 一种从海水中吸附铀的方法
JPH07299304A (ja) 連続式ホウ素同位体分離方法及び装置
CN112899480B (zh) 通过吸附对铷和铯进行高效分离的方法
CN105478097B (zh) 一种锶钇分离树脂及其制备和应用
CN105617982A (zh) 一种去除放射性水中110mAg的无机吸附剂及其制备方法
CN105195087A (zh) 一种特大孔径二氧化硅新材料及其制备方法
CN104338510A (zh) 一种脱除气冷堆中放射性碘的方法
CN110205490A (zh) 一种分离铀和铁的方法
CN110205494B (zh) 一种吸附分离铷和铯的方法
CN105085319A (zh) 梯度洗脱溶剂乙腈的提纯方法
CN109212108B (zh) 一种同时测定稻米和大豆中三种痕量喹啉类除草剂的气相色谱-质谱联用法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180223

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee