稀TBP萃取工艺1B槽冷铀串级实验

在对新型还原剂和支持还原剂(二甲基羟胺 甲基肼)的稳定性进行考察的基础上,本工作首先以此为还原剂和支持还原剂进行了1B槽的冷铀串级实验。考虑到所提供的工艺条件应能满足恶劣条件下铀收率的要求,本工作在不同条件下进行了多次串级实验,以便从中筛选出满足铀收率要求的工艺条件。5次串级实验的条件大致如下。第1次:18℃下串级,手摇1min;共串级80排,55排取奇数级,80排停取偶数级;V1BF﹕V1BS﹕V1BX=4.00mL﹕1.2mL﹕2.0mL=1.0﹕0.3﹕0.5;1BF,3.775g/L U(Ⅵ) 0.0375mol/L HNO3;1BX,3.178mol/L HNO3 0.05mol/L DMHAN 0.1mol/L M…     

乙醛肟还原钚的动力学及其在Purex流程铀钚分离中的应用

采用分光光度法研究乙醛肟浓度、酸度、NO^-₃浓度、Fe(Ⅲ)浓度和温度等对乙醛肟还原Pu(Ⅳ)反应的影响，得到了反应速率方程和相应的物化参数。实验表明：提高乙醛肟浓度和温度、降低酸度皆有利于加快乙醛肟与Pu(Ⅳ)反应的速率，而NO^-₃浓度和Fe(Ⅲ)浓度却对反应的速率影响不大；25℃时，该反应的速率常数为（39.51±0.05）(mol/L)^1.1·min^-1，反应活化能E_a=（88.96±9.43）kJ/mol。乙醛肟反萃Pu(Ⅳ)的单级实验和模拟Purex流程1B槽的串级实验结果表明：在以乙醛肟为还原剂的8级反萃、6级补萃的串级实验中，铀的收率大于99.99%，钚的收率为99.99%，铀中去钚的分离系数达到1.05×10⁴，钚中去铀的分离系数达到2.7×10⁵。      

乙醛肟与亚硝酸反应的动力学研究

采用分光光度法研究乙醛肟与亚硝酸在高氯酸和硝酸介质中的反应动力学，得到了反应动力学方程。实验结果表明，20℃时，乙醛肟与亚硝酸的反应速率常数为（921.6±7.4）(mol/L)^－1.5·min^－1，乙醛肟与亚硝酸能快速发生反应；提高乙醛肟、亚硝酸浓度和温度，乙醛肟与亚硝酸的反应速率随之加快。在乏燃料后处理中，当以乙醛肟作为U、Pu分离的还原剂时，其本身又可作为亚硝酸清扫剂，此时，无需另加支持还原剂。      

N,N-乙基，羟乙基羟胺与亚硝酸的反应动力学

采用分光光度法研究HNO₂与N,N-乙基,羟乙基羟胺(EHEH)在高氯酸介质中的反应动力学,得到了反应动力学速率方程。研究结果表明：当温度为25℃、离子强度为1.0mol/L时,反应速率常数k=3.43(mol/L)^{-0.93•min-1},反应活化能E_a=(50.0±2.5)kJ/mol;升高温度、提高EHEH和高氯酸浓度,反应速率加快。     

稠环芳烃基态及激发态亲核反应活性的量化研究

采用量子化学限制性Hartree Fock方法(RHF)和多参考态组态相互作用方法(MRCI),对渺位缩合和迫位缩合稠环芳烃的基态和激发态的最高活性碳位进行了研究。前线轨道的能级研究表明,基态时随着环数的增加,渺位缩合稠环芳烃的前线轨道能级差从1065 kJ/mol逐渐减小到976.4 kJ/mol,说明随着环数的增加,渺位缩合稠环芳烃分子的稳定性逐渐降低,分子反应活性逐渐增强。而迫位缩合稠环芳烃由于分子内部芳香环的结合程度和碳原子的共用程度不一致导致处于基态时前线轨道能极差并没有随着芳环数的增加呈现出线性行为。进一步,通过比较C原子的Mulliken电荷,以及不同位置C-C键的键级和键长研究了稠环芳烃的亲核加氢反应的最高活性碳位。结果表明,处于基态时,渺位缩合稠环芳烃的最高活性碳位出现在内侧芳环的外侧碳位上,而迫位缩合稠环芳烃的最高活性的碳位出现在外侧芳环的外碳位置;处于激发态时,大多数渺位缩合、迫位缩合稠环芳烃的最高活性碳位与基态是重合的,部分稠环芳烃的最高活性碳位会发生转移。     

三聚氰胺-水悬浊液体系的理论研究

针对三聚氰胺在水中形成的悬浊液体系能呈现类胶体稳定性的实验现象,采用密度泛函方法在B3LYP/6-311++G**水平上对三聚氰胺及其水解产物进行了量子化学计算,并将计算结果与红外光谱实验结果作比较。热力学计算结果表明,三聚氰酸二酰胺与相应酮式结构之间进行互变异构的△G为-41.62 kJ·mol^-1,说明酮式结构更加稳定。红外光谱实验结果显示,三聚氰胺样品在2360 cm^-1处有较明显的吸收峰,与三聚氰酸二酰胺酮式结构的计算结果比较吻合,因此三聚氰胺在水中发生初步水解生成三聚氰酸二酰胺酮式结构的可能性较大。通过分子振动频率分析与红外光谱实验的对比可知,三聚氰酸二酰胺酮式结构的二聚体在2300 cm^-1附近的N-H键的伸缩振动吸收峰发生劈裂,吸收峰位红移约25 cm^-1,表明二聚体之间形成了N-H…N氢键。可以推测,三聚氰酸二酰胺可以通过氢键连接形成聚集结构,最终导致三聚氰胺悬浊液能够稳定存在。这些研究结果为三聚氰胺-水体系的工业应用和深入探索提供了实验和理论的参考依据。     

N，N-乙基，羟乙基羟胺在PUREX流程铀钚分离中的应用

为了解N，N-乙基，羟乙基羟胺（EHEH）在PUREX流程铀钚分离中的作用，研究了EHEH对Pu(Ⅳ)的单级反萃取行为及其影响因素。结果表明，EHEH能够迅速地将有机相中的Pu(Ⅳ)还原反萃入水相，相比（o/a）为1∶1，接触时间5s时，钚的反萃取率接近99%；相比（o/a）为4∶1时，5s内钚的反萃取率可达到80%，相比增大，Pu的反萃取率降低。低酸、升温和提高EHEH浓度有利于钚的还原反萃取。采用14级逆流串级反萃取实验（还原反萃段8级，补充萃取段6级），模拟PUREX流程1B槽U/Pu分离工艺，在相比(1BX∶1BF∶1BS)为1∶4∶1的条件下，铀的收率大于99.999%，Pu的收率大于99.99%;铀中去钚的分离因数α(Pu/U)=1.1×104；钚中去铀的分离因数α(U/Pu)=3.2×105。EHEH作为还原反萃取剂，可以有效实现铀钚分离。     

HDPE/PP共混热裂解特性

利用热重分析聚烯烃HDPE、PP的单独热裂解特性及HDPE/PP共混热裂解特性,研究了HDPE与PP共混裂解过程中的相互作用。以HDPE和PP为裂解原料,在间歇裂解反应釜中,考查了不同裂解温度、停留时间、起始压力及原料中PP比例对裂解产物收率及性能的影响。通过模拟蒸馏得到裂解产物油各馏分组成分布,采用FT-IR对产物油进行表征,并对轻质组分进行GC-MS分析。最后,采用密度泛函理论计算分析了聚烯烃以及链烷烃的化学键断裂能。结果表明:PP可降低HDPE的裂解温度,PP/HDPE共混裂解过程中存在明显的相互作用。经过正交实验得到:PP比例对混合聚烯烃裂解产油率的影响最为显著;影响轻质馏分收率的因素由主到次依次为:停留时间,裂解温度,PP比例,起始压力。FT-IR、GC-MS分析和理论计算都表明:裂解产物油的主要成分为链烷烃,其中直链烷烃含量较高,所得产物油是良好的乙烯裂解原料。