一种改性氧化铝微球及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学领域，具体地，涉及一种改性氧化铝微球及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 传统的制备氧化铝微球的方法是采用溶胶-凝胶法，具体制备过程是直接在硝酸 铝溶液中加入，陈化后冷却过滤，再用醇水混合物进行洗涤数次，再烘干灼烧后得到块状 和大而无规则的颗粒状氧化铝，再研磨后筛分为60-100目即得。这种方法得到的氧化铝微 球因其形状大而无规则，使得自身的比表面积和孔体积都偏小，即使勉强使用也需要经过 研磨等费时费力过程，无法满足实际需求。
[0003] 另外，当前钼的分离主要有α安息香亏沉淀法、D2EHPA萃取法和色层法。辐照后 元件芯体中元素钼的分离，国内此前尚未开展研究，公开文献报道中也难以查阅到国外在 此方面的研究成果。因此需要开展相关的实验研究，寻找一种适用于乏燃料元件中燃耗监 测体元素钼的分离方法，。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种改性氧化铝微球及其制备方法和应用，通 过该制备方法得到的氧化铝微球的比表面积为207. 88 m2/g，约为市售的氧化铝微球的比 表面积的3倍，比传统方法制备的氧化铝微球的比表面积约增大18% ;并且本发明制备的氧 化铝微球的总孔体积为0. 51 cm3/g，约为市售的氧化铝微球孔体积的2倍，比传统方法制备 的氧化铝微球的孔体积约增大25%，能成功应用于某乏燃料元件中的铀、钼、钕的分离。
[0005] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是： 一种改性氧化铝微球，其比表面积为207. 88 m2/g，吸附累积总孔体积或者脱附累积总 孔体积均为〇. 51 cm3/g。
[0006] -种改性氧化铝微球的制备方法，在搅拌和加热条件下先后加入tween-80， span-80和正庚醇到正庚烷，再加入2. 5~4. 5 mol/L的硝酸铝溶液，在50~70°C下恒温 搅拌一段时间，再逐滴加入lmol/L氨水后，继续在50~70°C下恒温搅拌l_3h冷却过滤 得胶体沉淀，清洗、烘干、灼烧、冷却、振荡，再过滤烘干即得，其中tween-80、span-80、正庚 醇、正庚烷、硝酸铝和氨水的体积份数分别为1-3份，1-3份，1-3份，15-20份，100-120份， 180-200 份。
[0007] 加入tween-80，span-80和正庚醇到正庚烧中需静止10_15min。
[0008] 清洗是先后采用石油醚，丙酮、乙醇和高纯水对胶体沉淀进行清洗。
[0009] 灼烧温度为300~800°C，灼烧时间为0· 5-lh。
[0010] 一种改性氧化铝微球的应用，作为色谱柱填充料对乏燃料元件样品溶液中的钼进 行分呙、测量和回收。
[0011] 进一步的，改性氧化铝微球的应用是作为色谱柱填充料采用反相色谱法、反相离 子对色谱法及无机离子交换法相结合的三柱法对乏燃料元件样品溶液中的钼进行分离、测 量和回收。
[0012] 综上，本发明的有益效果是： 本发明制备的氧化铝微球的比表面积为207. 88 m2/g，约为市售的氧化铝微球的比表 面积的3倍，比传统方法制备的氧化铝微球的比表面积约增大18% ;并且本发明制备的氧化 铝微球的总孔体积为0. 51 cm3/g，约为市售的氧化铝微球孔体积的2倍，比传统方法制备的 氧化铝微球的孔体积约增大25%，能成功应用于某乏燃料元件中的铀、钼、钕的分离。
【附图说明】
[0013] 图1是不同氧化铝对Mo的吸附容量比较图； 图2是钼元素在三种氧化铝上的洗脱曲线； 图3钼在不同氧化铝上吸附后的洗脱回收率。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合实施例，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于 此。
[0015] 实施例1: 一种改性氧化铝微球的制备方法，在搅拌和加热条件下先后加入l~3mL tween-80， l~3mL span-80和 l~3mL正庚醇到 15-20mL正庚烷中，再加入 100-120mL 的 2.5 ~4.5 mol/ L硝酸铝溶液，在50~70°C下恒温搅拌一段时间，再逐滴加入180-200mL的lmol/L氨水 后，继续在50~70°C下恒温搅拌l_3h冷却过滤得胶体沉淀，清洗、烘干、灼烧、冷却、振荡， 再过滤烘干即得。
[0016] 实施例2: 一种改性氧化铝微球的制备方法，在搅拌和加热条件下先后加入l~3mL tween-80， l~3mL span-80 和 l~3mL 正庚醇到 15-20mL 正庚烷中，再加入 100-120mL 的 5 ~4· 5 mol/ L硝酸铝溶液，在50~70°C下恒温搅拌一段时间，再逐滴加入180-200mL的lmol/L氨水后， 继续在50~70°C下恒温搅拌l_3h冷却过滤得胶体沉淀，用石油醚，丙酮、乙醇和高纯水对 胶体沉淀进行清洗，再经烘干、灼烧(灼烧温度为300~800°C，灼烧时间为0. 5-lh、冷却、振 荡，再过滤烘干即得。
[0017] 振荡可采用一般振荡法即可，如超声波振荡，若采用超声波振荡，则在操作前先加 入少量高纯水。振荡的作用是使氧化铝微球分散完全。
[0018] 实施例1或实施例2制备出的改性氧化铝微球的比表面积和市场上售卖的以及传 统法制备的氧化铝微球的比较如表1所示。
[0019]
实施例3 : 一种改性氧化铝微球的应用，作为色谱柱填充料对乏燃料元件样品溶液中的钼进行分 离、测量和回收，具体的是作为色谱柱填充料采用反相色谱法、反相离子对色谱法及无机离 子交换法相结合的三柱法对乏燃料元件样品溶液中的钼进行分离、测量和回收。
[0020] 改性氧化铝微球均提前注入色谱柱内，将样品注入色谱仪进样阀的定量管中，手 动进样后，在淋洗液推动下，样品流入第一根色谱柱，由于色谱柱与样品中各组分的相 互作用不同，保留时间呈明显差异，样品中的稀土等裂变元素包括钼基本上不保留而先流 出色谱柱，进入第二根色谱柱，而铀却被适当保留。通过柱切换阀，铀不流入第二根色谱柱 而被单独收集，钼进入第三根色谱柱而被保留。样品中的稀土元素在淋洗液E2、E3、E4的作 用下，在第二根柱子上被单个分离，且其色谱图能够在计算机上实时显示，当钕的色谱峰出 现时，用微波消化罐收集流出液。当钼进入第三个柱后，通过六通阀的控制，第三根柱与系 统断开，手动打开蠕动栗，先以一定体积的水淋洗柱，以洗脱有机物，再用氨水对钼进行洗 脱，并收集氨水洗脱液。每次分离在1小时内完成。以此可完成钼的分离。
[0021] 钼样品的后期处理是：将氨水洗脱液在电热板上加热至近干，再滴加数滴稀硝酸 溶液，摇匀后回收待测。
[0022] 淋洗液 E1 为（0· Olmol/L-O. 5mol/L 乳酸 +0· Olmol/L-O. 15mol/ 氨水 +0· 01%-5% 乙腈）；淋洗液E2为（0· OOlmol/L-O. 5mol/L辛烷磺酸+0· 01%-5%乙腈）；淋洗液E3为 (0· OOlmol/L-O. 5mol 乳酸 +0· Olmol/L-O. 15mol/ 氛水 +0· OOlmol/L-O. 5mol/ 辛烧横酸 +0· 01%_5% 乙臆）；淋洗液 E4 为（0· 001mol/L-0· 5mol 乳酸 +0· 01mol/L-〇· 15mol/ 氛水 +0.0 Olmol/L-O. 5mol/L 辛烷磺酸 +0. 01%-5% 乙腈）； 采用实施例3的方法将本发明得到的氧化铝微球和传统的氧化铝、市售的氧化铝进行 吸附钼的比较，结果如图1、2和3所示。从图中可以看到，相同条件下，本发明得到的氧化 铝微球对钼的吸附容量有明显提高，本发明的氧化铝微球对钼的吸附容量能够达到60%，洗 脱回收率能达到95%以上。
[0023] 如上所述，可较好的实现本发明。
【主权项】
1. 一种改性氧化铝微球，其特征在于，其比表面积为207. 88m2/g，吸附累积总孔体积 或者脱附累积总孔体积均为0.51cm3/g。2. 如权利要求1所述的一种改性氧化铝微球的制备方法，其特征在于，在搅拌和加热 条件下先后加入tween-80，span-80和正庚醇到正庚烧，再加入2. 5~4.5mol/L的硝酸 铝溶液，在50~70°C下恒温搅拌一段时间，再逐滴加入lmol/L氨水后，继续在50~70°C 下恒温搅拌l_3h冷却过滤得胶体沉淀，清洗、烘干、灼烧、冷却、振荡，再过滤烘干即得，其 中tween-80、span-80、正庚醇、正庚烷、硝酸铝和氨水的体积份数分别为1-3份，1-3份，1-3 份，15-20 份，180-200 份。3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，加入tween-80，span-80和正庚醇到 正庚烧中需静止l〇_15min。4. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，清洗是先后采用石油醚，丙酮、乙醇 和高纯水对胶体沉淀进行清洗。5. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，灼烧温度为300~800°C，灼烧时间 为 0·5-lh。6. 如权利要求1所述的一种改性氧化铝微球的应用，其特征在于，作为色谱柱填充料 对乏燃料元件样品溶液中的钼进行分离、测量和回收。7. 根据权利要求6所述的一种改性氧化铝微球的应用，其特征在于，作为色谱柱填充 料采用反相色谱法、反相离子对色谱法及无机离子交换法相结合的三柱法对乏燃料元件样 品溶液中的钼进行分离、测量和回收。
【专利摘要】本发明公开了一种改性氧化铝微球及其制备方法和应用，改性氧化铝微球的比表面积为207.88m2/g，吸附累积总孔体积或者脱附累积总孔体积均为0.51cm3/g，制备方法是在搅拌和加热条件下先后加入tween-80，span-80和正庚醇到正庚烷，再加入硝酸铝溶液，在50～70℃下恒温搅拌一段时间，再逐滴加入1mol/L氨水后，继续在50～70℃下恒温搅拌1-3h冷却过滤得胶体沉淀，清洗、烘干、灼烧、冷却、振荡，再过滤烘干即得。本发明制备的氧化铝微球的比表面积比传统方法制备的氧化铝微球的比表面积约增大18%；总孔体积比传统方法制备的氧化铝微球的孔体积约增大25%，能成功应用于某乏燃料元件中的铀、钼、钕的分离。
【IPC分类】B01J20/282, B01J20/28, B01J20/08, G21F9/06, G21F9/12, B01J20/30
【公开号】CN105327672
【申请号】CN201510684169
【发明人】张劲松, 李兵, 陈云明, 黄立娟, 胡银, 李新政, 杨彬, 刘琢艺
【申请人】中国核动力研究设计院
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月22日