专利名称：一种分离发热元素Cs的吸附剂及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及核工业高放废物的后处理领域，尤其涉及一种分离发热元素Cs的吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术：
作为乏燃料(SF)后处理产生的高放废物(HLLW)，其安全的处理与处置是核燃料循环技术的关键环节之一。乏燃料中含有发热元素、长寿命(数百万年)的次锕系元素(MA)等裂片产物(FP)，后处理的现状是除了分离回收有用金属U和Pu，一部份的Np和差不多所有的FP元素都进入了 HLLW中。对于长寿命的MA，已提出了分离/嬗变技术以及为达此目的而开发的一些萃取分离流程(比如美国以使用CMPO的TRUEX流程和法国以使用氨类化合物的·DIAMEX流程等)，但对发热元素Cs的分离回收理论与技术研究尚且不多。HLLW中的Cs是高发热元素，其主要核素Cs_137的半衰期为30年，因其发热性可能引起的物理化学不安定性，被认为是影响HLLW玻璃固化安全处置最危险的有害元素之一；另一个主要核素Cs-135有长达2X IO6年的半衰期，对地球生态环境安全造成长期负担，为此要求对其进行有效分离和安全处置。另外，分离回收的Cs，既可以作为线源也可以作为热源在医疗健康卫生保健体系被有效利用。这使得从HLLW中分离回收Cs，导致以下有利的技术要素玻璃固化体数量显著减少；SF冷却期间大幅缩短；从HLLW处理处置的经济性提高、生态环境负担降低、资源有效利用的观点来看，也有极其重要意义，对构筑创新型的核燃料循环体系有重要贡献。最早的Cs分离研究是从美国法国和日本开始的。就其分离技术而言主要有吸附法和溶剂萃取法。目前的Cs吸附法研究主要集中于硅铝酸盐、钛酸盐和不溶性的铁氰化物等无机吸附剂方面。然而，为减少强酸性溶液中因H+竞争吸附而严重妨碍的Cs吸附，中和、脱硝作为前处理必不可少，导致处理费用和二次废物显著增加，且其慢的吸附速率，难以达到Cs的有效分离。HLLff中Cs的分离技术，目前主要的研究工作集中于液-液溶剂萃取法，代表性的流程有美国 ORNL 和 INL 的 CSSX(或 CSEX) (Caustic-Side Solvent Extraction)流程，使用的萃取剂是 B0BCalixC6 (Calix[4]BisC6-bis-(tert-octylbenzo-crown-6)。为消除萃取剂在碳氢稀释剂丨sopar L中出现的第三相，醇酸类分子修饰剂Cs-7SB(l-(2，2，3，
3-tetrafluoropropoxy)-3-(4-sec-butylphenoxy)-2-propanol,中文名1_(2，2，3，3_ 四氟代丙氧基)-3-(4-仲-丁基苯氧基)-2_丙醇)或者Cs-3(1_(1，1，2，2-tetrafluoroethoxyl) -3- [4- (tert-octyl) phenoxyl] -2-propanol,中文名 I-(1，1，2，2-四氟代丙氧基)-3_[4-(叔-辛基)苯氧基]-2-丙醇)和TOAUri-Ii-Octylamine,中文名三正辛基胺)被添加在BOBGalkGWsoPar L萃取体系中。法国原子能委员会(CEA)开发的杯芳双冠醚Calix[4]arene-R14(l，3-[ (2，
4-diethyl-heptylethoxy)oxy]-2,4-crown-6-Calix[4]arene)见结构式(III)，在CCCEX萃取流程中对Cs的选择性分离表现优异。
权利要求
1.一种分离发热元素Cs的吸附剂，其特征在于，由杯芳双冠醚负载在被覆聚合物的大孔SiO2而制成； 被覆聚合物的大孔SiO2的质量为杯芳双冠醚的质量的O. 5 40倍； 所述的杯芳双冠醚具有结构通式(I)
2.如权利要求I所述的分离发热元素Cs的吸附剂，其特征在于，被覆聚合物的大孔SiO2的质量为杯芳双冠醚的质量的2 10倍。
3.如权利要求I所述的分离发热元素Cs的吸附剂，其特征在于，所述的杯芳双冠醚结构通式(I)的亚烷基或亚烷氧基。
4.如权利要求I所述的分离发热元素Cs的吸附剂，其特征在于，η为4 6的整数。
5.如权利要求I 4任一所述的分离发热元素Cs的吸附剂，其特征在于，所述的杯芳双冠醚具有结构式(II)
6.如权利要求I 5任一所述的分离发热元素Cs的吸附剂的制备方法，其特征在于，将杯芳双冠醚溶于二氯甲烷中，混合均匀，再加入被覆聚合物的大孔SiO2搅拌均匀，真空干燥。
7.一种利用如权利要求I 5任一所述的吸附剂从高放废物中分离发热元素Cs的方法，其特征在于，包括如下步骤(1)向高放废物的硝酸盐溶液中加入浓硝酸将硝酸浓度调整为O.4 6摩尔/升； (2)将调整硝酸浓度后的高放废物的硝酸盐溶液与所述吸附剂接触，使发热元素Cs被吸附剂吸附。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(I)中所述的硝酸盐溶液中金属离子总浓度为5. OX I(T3 6. O X I(T3摩尔/升。
全文摘要
本发明公开了一种分离发热元素Cs的吸附剂，由杯芳双冠醚负载在被覆聚合物的大孔SiO2而制成；被覆聚合物的大孔SiO2的质量为杯芳双冠醚的质量的0.5～40倍；所述的杯芳双冠醚具有结构通式(I)；所述的被覆聚合物的大孔SiO2为SiO2-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物。本发明还提供了该吸附剂的制备方法以及应用。本发明分离发热元素Cs的吸附剂及其制备方法，制备方法简单，用于分离发热元素Cs效果好，且对环境友好。
文档编号B01D15/08GK102935355SQ20121043732
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者张安运, 张文文, 戴荧 申请人:浙江大学