[发明专利]一种在可见光下利用光催化技术进行铀提取的方法

说明书

本发明公开了一种在可见光下利用光催化技术进行铀提取的方法，将C₃N₄超声使之充分分散均匀，加入葡萄糖、Cd(NO₃)₂·4H₂O，磁力搅拌，加入L‑半胱氨酸继续搅拌，移入高压反应釜并置于烘箱恒温，冷却抽滤，用超纯水和无水乙醇洗涤数次，冷冻干燥，研磨后加入石英管中、加入UO₂(NO₃)₂溶液及超纯水或海水黑暗条件下鼓入N₂气一段时间后放置于自然光或氙灯下照射，10分钟后将悬浊液过滤。向所得固体中加1mL水，空气中放置24小时后加入1mL 0.1mol/L Na₂CO₃溶液，解吸30分钟后，过滤，上清液中即得到所提取铀。本发明的有益效果是在可见光照射下，可在10分钟内将15mL海水体系中0.1mmol/L的铀完全提取出来。

技术领域

本发明属于新能源开发技术领域，涉及从含铀水提取铀作为新能源。

背景技术

随着核能的快速发展，铀资源的开发利用对于我国社会经济的可持续发展具有重要意义。全球海水中蕴含约45亿吨铀，是已知陆地铀资源的上千倍。现有的海水提铀方法主要为利用吸附法，但该方法对铀选择性差、提取效率低、洗脱难、成本高。单纯利用光催化方法从海水(包括盐湖水)提取铀的概念还未见报道。目前光催化还原分离铀的报道方法只适用于在实验室超纯水体系中进行研究，未见在真实海水中进行试验的报道，且基本大多数都需要在体系中添加额外的电子牺牲剂(如甲醇、EDTA、丙醇、甲酸钠)才能实现。国外已有少量利用光电催化从海水提铀的实验，但需额外施加电场，操作复杂，效率低下且成本高。

综上所述，现有海水提铀技术存在的问题是：吸附法存在选择性差、难洗脱、效率低等缺点；已有的光催化研究还只适用于纯水体系且大多只能在紫外光下进行、效率低下、需要额外加入电子牺牲剂；已报道的光电催化法虽然能够从海水分离铀，但需额外施加电场使成本增加且效率不高。总而言之，目前已有的技术还难以实现利用太阳光直接光催化从海水提取铀。这与所用催化剂效率低下有关。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在可见光下利用光催化技术进行铀提取的方法，本发明的有益效果是在可见光(自然光或500W氙灯+420nm滤光片)照射下，可在10分钟内将15mL海水体系中0.1mmol/L的铀完全提取出来，是已知所有报道中催化还原铀速率最快的，且体系中无需添加任何电子牺牲剂。本体系中所用材料循环性能好，且所提取铀可利用稀碳酸氢钠溶液快速、有效洗脱。使用本方法能够有效地从海水中分离得到铀，整个过程只需要利用太阳光，绿色环保、可持续、无污染。

本发明所采用的技术方案是步骤1：将C₃N₄与三聚氰胺于坩埚中，于马弗炉中升温并保持一段时间，得淡黄色块状固体，研磨备用；

步骤2：CdS/C₃N₄的制备：取淡黄色块状固体溶于超纯水，超声使之充分分散均匀，加入葡萄糖、Cd(NO₃)₂·4H₂O，磁力搅拌，加入L-半胱氨酸继续搅拌，移入高压反应釜置于烘箱恒温，冷却抽滤，用超纯水和无水乙醇洗涤数次，冷冻干燥，研磨，得到CdS/C₃N₄复合材料；

步骤3：石英管中加入CdS/C₃N₄复合材料、UO₂(NO₃)₂溶液及超纯水或海水，调节pH至7.0±0.02，黑暗条件下鼓入N₂气后放置于自然光或氙灯下照射，隔一定时间取一定量悬浊液，过滤，分析含铀量变化。

步骤4：反应10分钟后，将悬浊液过滤，固体中加水后于空气中放置一段时间后加入稀碳酸钠溶液解吸，过滤后上清液中即可得到所提取铀。