30％TBP(煤油)-硝酸体系中HNO_3及U(Ⅵ)的电解还原动力学

在振动搅拌槽中,研究了UO_2(NO_3)_2-HNO_3-N_2H_5NO_3(H_2O)/30％TBP(煤油)体系的水相电解液组分浓度对U(Ⅵ)电解还原速率的影响。根据实验数据,经回归分析得反应动力学微分方程: -(d[U(Ⅵ)]/dt)=k[U(Ⅵ)]~(0.77)[N_2H_5~+]~(0.061)[HNO_3]~0.017式中速度常数k是温度的函数。25℃时,k=0.0019。在实验浓度范围内,U(Ⅵ)还原速率随U(Ⅵ)浓度升高而增大,表现反应级数为0.75级,而[N_2H_5~+]及[HNO_3]影响很小,反应级数近于0。初步探讨了硝酸的电解还原以及硝酸肼对其还原过程的抑制作用,给出了不同硝酸浓度下的极化曲线。对于硝酸电解还原过程中主要产物亚硝酸的生成量与硝酸浓度、电解时间及肼浓度等的关系进行了讨论。     

U(Ⅵ)电还原反萃动力学研究——Ⅱ.U(Ⅵ)反萃和U(Ⅳ)萃取动力学

本文在带有阴阳极的恒界面池中研究了HNO_3-N_2H_5NO_3(H_2O)/UO_2(NO_3)_2-HNO_3(30％TBP-煤油)体系在U(Ⅵ)电解还原过程中的U(Ⅵ)反萃和U(Ⅳ)萃取动力学。这是U(Ⅵ)电还原反萃动力学研究的第二步。根据实验结果和数据处理,得到U(Ⅵ)反萃和U(Ⅳ)萃取过程的表观活化能分别为36.02kJ/mol和21.13kJ/mol;U(Ⅵ)反萃和U(Ⅳ)萃取速率随两相搅拌速率的增大而增大;U(Ⅵ)反萃和U(Ⅳ)萃取过程均由扩散控制。随着阴极电位的降低,U(Ⅵ)反萃和U(Ⅳ)萃取速率均增大。     

UO_2(NO_3)_2-HNO_3-N_2H_5NO_3(H_2O)/30%TBP(煤油)体系中组分浓度对U(Ⅵ)电解还原速率影响的研究

本文在振动搅拌槽中,研究了UO_2(NO_3)_2-HNO_3-N_2H_5NO_3(H_2O)/30％TBP(煤油)体系的水相电解液组分浓度对U(Ⅵ)电解还原速率的影响。根据实验所得数据,经回归分析得到反应动力学微分方程 式中速度常数k一般说是温度的函数。25℃时,k=0.00187。在实验浓度范围内,U(Ⅵ)还原速率随U(Ⅵ)浓度升高而增大,表观反应级数为0.75级;而[N_2H_5~+]及[HNO_3]影响不大,反应级数近于0。     

HDEHP从磷酸介质中萃取U(Ⅵ)的动力学研究

本文采用恒界面搅拌池法研究了磷酸介质中二-(2-乙基己基)磷酸-环己烷萃取U(Ⅵ)的扩散过程动力学。由测定搅拌速率和温度对萃取速率的影响表明,在较浓的磷酸介质(如4.0mol/lH_3PO_4)中,萃取过程属扩散控制,而在较稀的磷酸介质(如0.5mol/l H_3PO_4)中,萃取过程为化学反应所控制。在扩散控制条件下,通过测定不同萃取条件对萃取速率的影响,可认为在一定磷酸浓度下萃取速率方程为: R_F=K_D[UO_2~(2+)][(HA)_2]_((0))6~(3/2)     

铀酰离子光化学研究——Ⅰ.Ar~ 激光对UO_2(NO_3)_2-C_2H_5OH-HNO_3体系U(Ⅵ)的光化学还原

利用氩离子激光器的4880A激光照射UO_2(NO_3)_2-C_2H_5OH-HNO_3溶液体系,研究了乙醇浓度、硝酸浓度、铀(Ⅵ)浓度和温度对铀(Ⅳ)表观量子产额φ的影响。0.01MUO_2(NO_3)_2-1.5MC_2H_5OH-0.5MHNO_3溶液驱氧并保持在氮气氛下光照,φ最高可达0.8左右。当HNO_3浓度大于1.0M时,φ的下降与体系中形成HNO_2有关。对比了加入氨磺酸条件下的实验结果。初步讨论了可能的光化还原U(Ⅵ)-U(Ⅳ)的反应机制。     

氨基羟基脲与Np(Ⅵ)的还原动力学

研究了氨基羟基脲(HSC)浓度、H~+浓度、NO_3~-浓度、Fe3+浓度、UO2+2浓度、反应温度对氨基羟基脲与Np(Ⅵ)还原反应速率的影响,获得了其动力学方程。实验结果表明:增加氨基羟基脲浓度和提高反应温度,降低H~+浓度和NO_3~-浓度,可以提高氨基羟基脲与Np(Ⅵ)还原速率;在UO2+2存在或Fe3+浓度小于1×10-3 mol/L时,对氨基羟基脲与Np(Ⅵ)的还原没有明显影响。氨基羟基脲还原Np(Ⅵ)的动力学方程式为:-dc(Np(Ⅵ))/dt=kc(Np(Ⅵ))c2.52(HSC)c-0.53(H+)c-0.61(NO_3~-),在4.00℃时k=(1 037±60)(mol/L)-1.40·s-1,活化能Ea=(64.03±6.4)kJ/mol。     

二(2-乙基己基)亚砜从硝酸介质中萃取铀(Ⅵ)的动力学研究

采用恒界面池法研究了二(2-乙基己基)亚砜(DEHSO)从稀硝酸介质中萃取铀(Ⅵ)的动力学行为。结果表明,在该条件下,DEHSO萃取铀(Ⅵ)的过程为扩散控制。硝酸根浓度是萃取过程重要动力学因子。萃取动力学方程为:R=K_fA[UO_2~+][H~+]~(-0.33)[NO_3~-]~(2·16)[DEH-SO]~(0.63)。萃取速率常数K_f为7.90×10~(-2)m·s~(-1)·l~(2.5)·mol~(-2.5)萃取表观活化能为0.9KJ·mol~(-1)。     

硝酸体系中铂催化肼还原U(Ⅵ)的反应动力学

开展了硝酸体系中以肼为还原剂、铂黑为催化剂催化还原U(Ⅵ)的动力学研究。通过考察U(Ⅵ)浓度、肼浓度、酸度以及催化剂用量等条件对反应过程的影响,确定了反应的初始动力学速率方程为-dc(UO²⁺₂)dt=kc^0.44(UO²⁺₂)c^0.19(N₂H⁺₅)c^-0.23(H⁺),在60 ℃、固液比r_S/L=2.0 g/L时,速率常数k=2.6×10^-3 (mol/L)^0.6/min。研究了温度对反应速率的影响,结果表明,在20~75 ℃范围内,随着温度升高,反应速率加快,反应过程由动力学控制转变为扩散控制过程。对比了硝酸体系与高氯酸体系的反应动力学实验数据,发现相同条件下硝酸体系的反应速率明显低于高氯酸体系,并分析了其中的原因。     

硝酸体系中铂催化肼还原U(Ⅵ)的反应动力学

开展了硝酸体系中以肼为还原剂、铂黑为催化剂催化还原U(Ⅵ)的动力学研究。通过考察U(Ⅵ)浓度、肼浓度、酸度以及催化剂用量等条件对反应过程的影响，确定了反应的初始动力学速率方程为-dc(UO²⁺₂)dt=kc^0.44(UO²⁺₂)c^0.19(N₂H⁺₅)c^-0.23(H⁺)，在60 ℃、固液比r_S/L=2.0 g/L时，速率常数k=2.6×10^-3 (mol/L)^0.6/min。研究了温度对反应速率的影响，结果表明，在20~75 ℃范围内，随着温度升高，反应速率加快，反应过程由动力学控制转变为扩散控制过程。对比了硝酸体系与高氯酸体系的反应动力学实验数据，发现相同条件下硝酸体系的反应速率明显低于高氯酸体系，并分析了其中的原因。     

对羟基苯甲酸甲酯还原Np(Ⅵ)的动力学研究

采用TTA-甲苯溶剂萃取法研究了对羟基苯甲酸甲酯(P-HBAME)对Np(Ⅵ)的还原过程动力学。推导出速率方程为-d[Np(Ⅵ)]/dt=k[NpO_2~(2 )][p-HBAME][H~ ]~(-1)。提出了以电子通过苯环上的羟基向Np(Ⅵ)转移的过程为速度控制步骤的反应机理。对于一系列含有羟基和羧基的芳香族化合物还原Np(Ⅵ)的动力学数据进行比较,得出了反应速度常数与羟基的pK_a值的相关关系。     

30%TBP-煤油中亚硝酸同铀(Ⅳ)和硝酸的反应

文章研究了TBP相亚硝酸同轴(IV)和硝酸的反应,通过实验,求得亚硝酸氧化铀(IV)和亚硝酸与硝酸反应速率的经验式,它们分别为: -d[U(IV)]/(dt)=0.14[U(IV)][HNO_2]~(0.55)/[NHO_3]~(0.43) 和-(d[NHO_2]/(dt))_消=0.16[HNO_2][HNO_3]亚硝酸的变化速率为: d[HNO_2]/(dt)=0.14[U(IV)][HNO_2]~(0.55)/[HNO_3]~(0.43)-0.16[HNO_2][HNO_3]     

二甲基羟胺还原Np(Ⅵ)的反应动力学

用分光光度法研究了HNO3介质中二甲基羟胺(DMHAN)还原Np(Ⅵ)的动力学。通过考察还原剂浓度和酸度等条件对Np(Ⅵ)动力学过程的影响,确定了反应的动力学速率方程为-dc(Np(Ⅵ))/dt=kc(Np(Ⅵ))c(DMHAN)/c0.6(H+),在温度θ=25℃、离子强度I=4.0 mol/kg时,速率常数k=289.8(mol/L)-0.4/min。研究了离子强度c、(U(Ⅵ))和温度等因素对反应的影响。结果表明,离子强度和c(U(Ⅵ))对反应速率无显著影响,25℃时反应活化能为53.3 kJ/mol;随着温度的升高,反应速率加快。并在此基础上推测了可能的反应机理。     

硝酸铀酰在电还原脉冲筛板柱中的电解还原

在直径5cm的电解还原脉冲筛板柱中,用30%TBP(煤油)-UO_2(NO_3)_2-HNO_3/N_2H_5NO_3-HNO_3(H_2O)体系,研究了诸因素下U(Ⅵ)电解还原性能。结果表明:在Purex过程1BX柱工艺条件下,阴极电位、有机相U(Ⅵ)浓度、温度、阴/阳极面积比及柱子的特征几何系数等对U(Ⅵ)电解还原有显著的影响。柱内有合适的铀、硝酸及肼的浓度剖面。电解过程中产生的气体对工艺过程无干扰,生成的氢气及叠氮酸远低于规定的安全浓度限。通过调整某些工艺参数,可以有效地控制U(Ⅵ)浓度,以满足铀/钚分离的要求。     

温度对TBP萃取U(NO_3)_4的影响

一、前言温度对TBP革取U(NO_3)_4的影响前人研究的不多。文献[1]表明,U(NO_3)_4在30%TBP-煤油与2 N HNO_3之间的分配系数随平衡温度的上升而略有下降。然而文献[2]的结论则与此相反。     

铀酰离子光化学研究 Ⅲ.Ar~ 激光对UO_2(NO_3)_2-HCOOH-HNO_3体系U(Ⅵ)的光化学还原

用Ar~ 激光器的4880A单色光较详细地研究了UO_2(NO_3)_2)-HCOOH-HNO_3水溶液体系中UO_3~(2 )的光化学行为。结果表明,在此体系中吸收光物质主要是甲酸铀酰络合物,甲酸铀酰络合物首先还原生成U(Ⅴ),随后歧化生成U(Ⅳ)、U(Ⅵ)。生成U(Ⅳ)的量子产额Φ主要取决于溶液中甲酸铀酰络合物的生成度α。温度升高,Φ先是增大,而后降低。在低浓度范围,U(Ⅳ)生成速率分别与UO_2~(2 )浓度或HCOO-浓度成正比。所假设的反应机理能较好地符合一些实验结果。     

铀酰光化学研究——Ⅳ.镓灯照射UO_2(NO_3)_2-HCOOH-HNO_3体系U(Ⅵ)的光化学还原

本文采用与铀酰离子吸收光谱匹配较好的Ga灯为光化学光源,对UO_2(NO_3)_2-HCOOH,UO_2(NO_3)_2-HCOOH-HCOONa体系光化反应进行了研究,确定了光化反应的反应物和生成物之间的化学计量关系。气相色谱分析结果表明,CO_2与CO的比值约为15:1。在U(Ⅵ)光化学还原过程中,消耗1mol甲酸,则生成1mol四价铀和1mol气体(CO_2+CO),据此推断UO_2~(2+)-HCOOH体系主要的光化学反应方程式为: UO_2~(2+)+HCOO~-+3H~+→U~(4+)+CO_2+2H_2O还研究了各种条件对体系光化学反应的影响。     

高氯酸体系中肼为还原剂催化还原U(Ⅵ)的反应动力学

开展了高氯酸体系中以肼为还原剂,铂黑为催化剂催化还原U(Ⅵ)的动力学研究。通过考察U(Ⅵ)浓度、肼浓度、酸度以及催化剂用量等条件对反应过程的影响,确定了该反应的初始动力学速率方程为-dc(UO22+)/dt=kc0.39(UO22+)c0.36(N2H5+)c-0.51(H+),在60℃、固液比0.002kg/L时,速率常数k=3.2×10-3(mol/L)0.76/min。研究了温度对反应速率的影响,结果表明,在20～75℃范围内,随着温度升高,反应速率加快,反应过程由化学反应控制转变为扩散控制过程。并在此基础上推测了可能的反应机理,认为肼在催化剂表面的吸附分解是整个反应的控制步骤。     

铀酰离子光化学研究——(Ⅲ)Ar~ 激光对甲酸体系U(Ⅵ)的光化学还原

用Ar~ 激光器的4880A作光源,研究了各种因素对光化学还原U(Ⅵ)的量子产额Φ的影响。当[U(Ⅵ)=0.05M,[HCOOH]<3M,Φ随[HCOOH]增大而增大;[HCOOH]>3M,Φ趋近于0.47;[HCOOH]<0.01M,Φ很小。但I_f~0/I_f与[HCOOH]呈线性关系,K_(sv)=388M~(-1),表明HCOOH对UO_2~(2 )荧光有强烈的物理猝灭作用。当[U(Ⅵ)]=0.05M,并维持[HCOOH]/[NaCOOH]=5,Φ随[NaCOOH]增大而增大,并趋近于0.5。同时     

硫酸溶液中铀酰离子的激光光化还原

本文研究了硫酸溶液中铀酰离子的激光光化还原,选用CW He-Cd激光器的波长为4416(?),测得25℃时生成U(Ⅳ)的量子产额为0.69±0.03;研究了乙醇,硫酸和铀酰离子浓度对量子产额的影响。在[C_2H_5OH]>0.5M、[H_2SO_4]>2.0M和[UO_2~(2 )]>7.0×10~(-3)M时,它们的浓度变化对量子产额影响不大。在25℃和1.7M乙醇浓度下,测定了硫酸中氢离子和铀酰离子浓度与反应速率的关系,得到在一定条件下光化还原生成U(Ⅳ)的速率ν与[H~ ]和[U(Ⅵ)]的关系式为: v=k[H~ ]°[UO_2~(2 )]~6 由实验求得上式中常数a和b分别为0.16和1.3,计算出表观反应速率常数为4.1×10~(-5)(M,sec,mW)。     

在TBP-煤油有机相中光化还原制取U(Ⅳ)的研究

在Purex流程中,以U(Ⅳ)代替Fe(Ⅱ)做Pu(Ⅳ)的还原剂,有减少放射性废物等优点。为探索不外加还原试剂,直接光照流程中含有U(Ⅵ)或含有U(Ⅵ)及Pu(Ⅵ)的有机相物流来制得U(Ⅵ)的可能性,选用了高压汞灯做光源,以TBP-加氢煤油-UO_2(NO_3)_2-HNO_3为体系,进行光化还原制取U(Ⅵ)的研究。