[发明专利]通过吸附对铷和铯进行高效分离的方法

说明书

本发明公开了一种通过吸附对铷和铯进行高效分离的方法，包括如下步骤：含有铯和铷的溶液与吸附剂混合，根据吸附剂对铯和铷吸附率的差异，对铯和铷进行分离，所述吸附剂由如结构式(I)所示的超分子化合物负载在结构式(II)所示的金属有机框架材料制成。本发明方法采用的吸附剂对铷元素有较强的吸附作用，能实现铯和铷的分离；吸附剂对其它金属元素几乎不吸附，因此吸附分析效果好；本发明方法在含有共生元素的情况下，也能将铷从溶液中分离。本发明方法条件温和，选择性好，分离速度快，操作简单，易于推广。

技术领域

本发明涉及元素分离技术领域，具体涉及一种通过吸附对铷和铯进行高效分离的方法。

背景技术

使用核能的过程中往往产生大量放射性废弃物，这些废弃物降解时间长，极易造成严重的环境污染，如何安全有效地处理这些放射性废弃物已经成为制约核能可持续发展的关键因素。

高放废液中强放射性元素种类多，但含量较低；部分元素之间因化学性质稳定而难以有效分离。目前虽然已经有将铷铯混合物从放射性废弃物中分离的方法，但此类方法无法进一步将铷和铯进行分离；铷、铯物理、化学性质相近，还常与锂、钠、镁、钙等元素共生，分离过程难度大，选择性不高，分离时间长，因此现有技术中面临元素铷和铯的分离问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种通过吸附对铷和铯进行高效分离的方法，简洁高效，选择性好，分离速度快。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种通过吸附对铷和铯进行高效分离的方法：含有铯和铷的溶液与吸附剂混合，根据吸附剂对铯和铷吸附率的差异，对铯和铷进行分离，所述吸附剂由如结构式(I)所示的超分子化合物BiPC5负载在结构式(II)所示的金属有机框架材料UiO-66制成：

本发明的方法具有较强的抗干扰能力，在含有金属元素Li、Na、Mg、Ca、Sr、Ba、Mo、Zr、Ru、Y、Ni、Nd、Yb、La、Co、Fe中一种或多种的铷铯混合物中，仍能实现Rb与Cs的分离。

在本发明的一个优选实施方式中，金属有机框架材料为结构式(I)所示超分子化合物质量的5～10倍。

在本发明的一个优选实施方式中，所述含有铯和铷的溶液中，每种金属离子的浓度为5.0×10^-4-5.0×10^-3M。

在本发明的一个优选实施方式中，所述含有铯和铷的溶液为硝酸溶液，控制硝酸浓度为2-3.5mol/L。更进一步的，使硝酸浓度为3mol/L。硝酸浓度对本发明方法的分离效果具有重大影响。

在本发明的一个优选实施方式中，含有铯和铷的溶液与吸附剂混合接触时间大于5min。进一步的，混合接触时间在120min后，Rb与其它元素的吸附分配系数变化不大，因此混合接触时间优选为30-120min。

所述吸附剂的制备方法如下：

将如结构式(I)所示的超分子化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入结构式(II)所示金属有机框架材料混合均匀，经旋蒸干燥后，得到吸附剂。

吸附剂与待分离溶液的用量比例可选取每1.0-10.0mL溶液对应0.15g吸附剂。优选的，每2.0-4.0mL溶液对应0.15g吸附剂。更优选的，每3.0mL溶液对应0.15g吸附剂。

在本发明的一个优选实施方式中，吸附过程的温度为298-313K。

作为优选，本发明的吸附分离过程可以通过色谱柱完成，也可在震荡器等设备辅助下直接进行接触吸附。

根据吸附剂对铯和铷吸附率的差异对铯和铷进行分离具体可以为：吸附剂与待分离溶液混合吸附后，溶液中的铷被吸附剂完全吸附；吸附剩余液含其它金属离子与铷；从而使铷和铯进行分离。