萃取色层分离技术在微量钚分离中的运用

　　1 引言

　　目前，微量钚的分离方法主要有溶剂萃取法、离子交换法、萃取色层法和沉淀载带法等。钚的化学分离方法早期多采用沉淀法或共沉淀法，后来就采用选择性好的溶剂萃取法或纯化效率高的离子交换色谱法。高压离子交换色谱技术，既能提高分离的效率，又能达到快速分离的目的，此方法曾为超微量的超钚元素的分离和鉴定做出了重要贡献。萃取色层分离技术则是溶剂萃取法和离子交换法的结合，兼有两种方法的优点。

　　2 溶剂萃取法

　　虽然 Purex 流程已成为现代后处理厂唯一实际应用的流程，但各国仍致力于流程的 Purex 改进和实现流程的最佳化，这些流程仍然使用 TBP 为萃取剂。另外，.焦荣洲等[1]研究了 TiAP 对 U（VI）、Np（IV）、Np（VI）、Np（V）、Pu（III）、Pu（IV） 的 萃 取，结果示于图 1.由图 1 可看出，TiAP 对 U（VI）、Np（IV）Np（VI）、Pu（IV）有较高的萃取能力，对 Np（V）、Pu（III） 萃取很少，这与 TBP 萃取上述核素规律相同，而 TiAP 对 Np（IV）、Pu（IV）的萃取能力还稍高于 TBP.Shukla J P 等[2]也得到了相同的结论结果示于图 2.TiAP 对 U（VI）、Pu（IV）及一些 FP 的萃取行为列于表 1.水溶液之间的分配比：【1】

　　
　　3 离子交换法 由于 Pu（IV）形成阴离子络合物的能力比 U（VI）和裂片产物更强，所以对钚来说，阴离子交换法的选择性比阳离子交换法更好，应用更广泛。李辉波等[3]研究了硅基季铵化分离材料（SiR4N）在硝酸溶液中对 Pu（IV）的吸附性能和机理。结果表明，SiR4N 对 Pu（IV）的吸附等温线基本符合Langmuir吸附等温线；吸附为放热反应，△ H= -7. 23 kJ/ mol.机理研究结果表明，分配比 D 与树脂功能基团 SiR4N+的关系式为： lg D = 3.43 + 1.74 lg n（SiR4N+），其配位比接近于 2,由此可推测 SiR4N 在硝酸溶液体系主要吸附的是 [Pu（NO3）6]2-.

　　4 萃取色层法

　　萃取色层法是溶剂萃取法和离子交换法的结合，兼有两种方法的优点，是一种较为理想的微量钚的分离方法。目前，萃淋树脂主要以有机聚合物骨架，其中最常用的是苯乙烯系树脂，其合成方法已非常成熟。

　　目前，生产聚苯乙烯系的大孔共聚体的主要方法有：（1）溶剂致孔法；（2）线性聚合物 - 溶剂提取法。所谓溶剂致孔法，就是在合成苯乙烯 - 二乙烯苯共聚合珠体时，在单体混合液中加入适量的致孔剂，这种惰性溶剂只溶解单体而不参与共聚反应。另外，线性聚苯乙烯 - 溶剂提取致孔法就是：将一定数量的线性聚苯乙烯溶解于苯乙烯、二乙烯苯单体混合液内，进行悬浮聚合制得珠体，再用有机溶剂提取线性聚合物。刘永勋[4,5]等人研究了苯乙烯交联共聚中致孔剂的致孔作用，随着良溶剂甲苯用量的增大，堆密度先减小后增大，比表面积先增大后减小。随着非良溶剂液体石蜡量的增大，比表面积比表面积先增大后减小。5 沉淀法微量钚的共沉淀方法有氟化镧法、磷酸铋法等[6].高价钚能生成可溶氟化物，而低价钚的氟化物则不溶；钚在高价时不被稀土氟化物沉淀载带，在低价时则能被稀土氟化物载带。故用稀土氟化物（一般用氟化镧）循环载带，就能有效地分离和浓集钚。第一次从铀和裂变产物中分离微克量钚就是采用此方法。磷酸铋可以将 Pu（III）和Pu（IV）共沉淀，以Pu（IV）共沉淀最完全，Pu（IV）在0.1-1.0mol/L HNO3溶液中与磷酸铋共沉淀，进一步增加酸度就会使钚的分离恶化。磷酸铋对 Pu（IV）具有高选择性，只捕集少量的裂变产物。

　　参考文献：

　　[1] 焦荣洲，韩升印。磷酸三异戊酯萃取 U、Np、Pu 性能的研究 [J].原子能科学技术，1995,29（02）：161-166.
　　[2] Shukla J P,Gautam M M,Kedari C S,et al.Extraction of Uranium（VI），Plutonium（IV）and SomeFission Products by Tri-Iso-Amyl Phosphate[J].JRadioanal Nucl Chem,1997,219（01）：61-67.
　　[3] 李辉波 , 叶国安 , 王孝荣等 . 硅基季铵化分离材料对 Pu（IV）的吸附性能及机理研究 [J]. 核化学与放射化学 ,2010,32（02）：65-69.
　　[4] 刘永勋，徐和德，王瑞香等 . 苯乙烯交联共聚中致孔剂的致孔作用 [J]. 离子交换与吸附，1995,11（03）：279-282.