[发明专利]一种电化学方法实时监测熔盐去除稀土离子的方法

说明书

本发明提供一种电化学方法实时监测熔盐去除稀土离子的方法，将含有氯化稀土的LiCl和KCl熔盐加热至熔融态，将参比电极、工作电极和对电极三电极体系连接到电化学工作站；向LiCl和KCl熔盐中分批加入无水磷酸钠，每次加入无水磷酸钠后静置30分钟，采用参比电极、工作电极和对电极三电极体系测定方波伏安曲线，根据氯化稀土的标准工作曲线的峰高得出稀土离子浓度的变化；本发明的方法可以净化氯化物熔盐使其循环利用，稀土离子的净化率可达99％以上，同时采用方波伏安法实时监测沉淀反应进行的程度。方波伏安法实时监测离子浓度的变化是一种自动连续的过程，较其他分析方法比较具有灵敏度高、能够快速分析的特点。

技术领域

本发明涉及一种实时监测熔盐去除稀土离子的方法，尤其涉及一种电化学方法实时监测熔盐去除稀土离子的方法，属于乏燃料后处理领域。

背景技术

随着我国经济的长期高速发展，能源需求总量大且增速快，能源供应紧张,常规化石燃料能源不能从根本上保障我国的长期能源安全和可持续发展。核能是安全、清洁的能源，发展核能是中国优化能源结构的客观要求,是我国未来能源及电力安全供应的重要保证。充分利用核能资源，实现核废物的最少化和安全处置，是核能可持续发展的基本要求。核燃料循环对核裂变能的可持续发展至关重要，核燃料循环系统中的核心问题，即核燃料的后处理/再循环技术问题。乏燃料后处理/再循环不仅提高铀资源的利用率，而且显著减少需要地质处置的高放废物的体积及其放射性。由于乏燃料中的铀元素和超铀元素是一种有价值的资源，高温化学过程中用电化学方法在熔盐中可以回收乏燃料中的铀元素和超铀元素。这种方法会在熔盐中剩余稀土元素和次锕元素等裂变产物，稀土元素约占裂变产物的1/4左右，其热中子俘获截面高，被称为中子毒物，因此必须除去其中的稀土元素才能使熔盐循环利用。Yung-Zun Cho等人为了除去熔盐中的稀土离子采用磷酸沉淀法在LiCl-KCl熔盐中得到了La、Ce、Pr、Nd的磷酸盐沉淀(Yung-Zun Cho，Tae-Kyo Lee，Hee-Chul Eun，Jung-Hoon Choi，In-Tae Kim，Geun-Il Park.Purification of used eutectic(LiCl–KCl)salt electrolyte from pyroprocessing[J].Journal of Nuclear Materials，2013，437:47-54)，因此可以用磷酸盐沉淀法除去其中的稀土元素以达到熔盐净化的目的。

发明内容

本发明的目的是为了简单有效的去除LiCl-KCl熔盐中的稀土离子，并且用电化学方法进行实时监测沉淀反应进行程度而提供一种电化学方法实时监测熔盐去除稀土离子的方法。

本发明的目的是这样实现的：

将含有氯化稀土的LiCl和KCl熔盐加热至熔融态，将参比电极、工作电极和对电极三电极体系连接到电化学工作站；

向LiCl和KCl熔盐中分批加入无水磷酸钠，每次加入无水磷酸钠后静置30分钟，采用参比电极、工作电极和对电极三电极体系测定方波伏安曲线，根据氯化稀土的标准工作曲线的峰高得出稀土离子浓度的变化；

当方波伏安法的峰高等于0，则沉淀完全，并将得到的熔盐过滤。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述氯化稀土的标准工作曲线的绘制方法如下：

用循环伏安法确定氯化稀土氧化峰和还原峰的位置；

称取LiCl和KCl混匀并烘干，将LiCl和KCl共晶盐加热至熔融状态，接上三电极体系；

向LiCl和KCl熔盐中分批加入氯化稀土并用方波伏安法进行监测，绘制出氯化稀土的标准工作曲线；

2.所述LiCl和KCl熔盐的温度为450℃-500℃；