海水提铀的先进材料与试验装置的研究进展

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1、海水提铀的先进材料与试验装置的研究进展　　摘要：近年来，随着核电事业和核技术的迅速发展，已经将铀矿资源的开发和利用提高到一个异常高度。海水中含有约45亿t的铀矿，如何从这浩瀚无垠的海洋中，高效提取铀矿资源无疑成为科研工作者关注的热点话题。然而制备具有良好机械稳定性、高选择性、大比表面积、高吸附效率的吸附材料已成为从海水中提取铀的关键技术。以偕胺肟基为功能基的吸附材料和HiCap材料已经成为从海水中提取铀的理想材料，同时结合海水中提取铀试验装置的结构和运行特性，进一步展示了海水提铀的发展趋势。　　关键词：海水提铀偕胺肟基官能团H

2、iCap试验装置　　中图分类号：TL21文献标识码：A文章编号：1674-098X（2017）03（b）-0083-02　　ResearchProgressofExtractionUraniumbyUsingAdvancedMaterialsandAdsorptionExperimentalSystemsfromSea-water　　ChenXisan*HeLinDaiBo　　（NuclearPowerInstituteofChina，ChengduSichuan，610005，China）　　Abstract：Adsorbe

3、ntmaterialshavingexcellentmechanicalstability，highselectivity，highspecificsurfaceareaandhighadsorptioncapacityhavebeenextracteduraniumfromseawater，whichiscriticaltechnology.Inthisreview，someadsorbentswhichhaveamidoximegroupandHiCappropertyareconsideredtotheidealadso

4、rbentmaterialsextractinguraniumfromseawater.Moreover，thestructureandadsorptionperformanceofextractionuraniumexperimentalsystemsarealsoreviewed，whichshowsfurtherthedevelopmenttrendonextractinguraniumfromseawater.　　KeyWords：Extractinguraniumfromseawater；Amidoximegroup

5、；HiCap；Experimentalsystems　　?S着核电事业飞速发展，对铀资源呈现出更为迫切的需求。目前已探明，全球的铀矿资源只有约459万t，因此全球著名的专家开始预言，低成本的铀矿仅能供给现有全球性核电站使用60～70年而已[1]。面对这一艰巨的现实需求，从20世纪60年代起，日本开始研究如何从海水中高效提取铀矿。随后，世界上的诸多发达国家，诸如美国、法国、瑞典、德国等均纷纷投入到从海水中提取铀矿资源领域。比较遗憾的是截止到现在，世界上还没有任何一个国家能够成功研制出具有商业性的海水提取铀矿资源的技术。通常认为，

6、海水中铀矿资源的质量浓度约为0.33mg/L，其总量达45亿t，相当于陆地矿石中铀含量的1000多倍[2]。基于铀矿资源的稀缺性和特殊的战略价值，从海水中提取铀矿资源对我国核电事业的发展具有极其重要的现实意义。　　海水中的铀主要是以三碳酸铀酰络离子[UO2（CO3）3]4-存在的，海水的pH值约为8.1，偏弱碱性，在这种情况下铀离子很容易就会与碳酸根离子形成更为稳定的络合离子。从20世纪60年代开始，人们就开始研究采用多种方法来回收铀资源，其中以浮选法、化学沉淀法、吸附法、离子交换法、超导磁分离法、生物处理法、膜处理法较为居多

7、[3，4]，吸附法是目前最适宜和研究最多的方法之一[5]。采用吸附法从海水中提取铀矿的关键问题是研究开发出高选择性、良好机械稳定性、高吸附效率的吸附剂材料。基于此，目前世界上许多发达国家都在致力于从海水中提取铀矿资源的新型材料开发上，期望寻求突破。　　1新型材料的研制　　1.1偕胺肟功能基吸附材料　　近年来日本从海水中提取铀矿，主要集中在以偕胺肟基[-CN（NH2）OH]为官能基的材料上[6]，因为它能够与海水中的三碳酸铀酰络离子发生螯合作用，具有巨大的开发潜力，这类化合物主要是靠C=N双键上的成键电子以及C―N中的N上的孤对

8、电子与[UO2（CO3）3]4-发生相互作用，进而发生螯合作用吸附海水中铀离子，通常是将这些含有胺肟基的化合物制成树脂或纤维等形状。此外，日本广岛大学工学部[7，8]设计出了填充纤维形状的偕胺肟基吸附剂，在海水进行试验，将直径为4m，高度为0.15m的圆盘状吸铀器，在每间隔1