高氯酸體系中肼為還原劑催化還原U(Ⅵ)的反應動力學

李 斌，何 輝，張秋月，丁伯發，王 亮，唐洪彬

中國原子能科學研究院 放射化學研究所，北京 102413

Purex流程是目前乏燃料后處理廠廣泛采用的工藝流程。正在運行的大型商用后處理廠中，鈾钚共去污分離循環主要采用U(Ⅳ)作還原劑將有機相(1AP)中的Pu(Ⅳ)還原為不易被萃取的Pu(Ⅲ)進入水相，而U(Ⅵ)仍保留在有機相中，從而實現U與Pu的分離[1]。U(Ⅳ)作為還原劑、肼為支持還原劑具有反應速度快、分離效果好且不會向系統引入雜質離子等優點。以肼為還原劑，在鉑(Pt)、鈀(Pd)等貴金屬的催化作用下能夠將U(Ⅵ)還原為U(Ⅳ)，此反應能夠在常溫常壓等溫和條件下進行，且轉化率很高，是一種非常有前景的U(Ⅳ)制備方法。目前關于該方法的文獻報道比較少。僅俄羅斯在酸性溶液中以Pt/SiO2為催化劑，用肼還原U(Ⅵ)來制備U(Ⅳ)，主要考察了負載金屬粒子的粒徑對還原反應速率的影響[2]。他們還用Pd/SiO2作催化劑進行肼與U(Ⅵ)的反應，發現硝酸體系中此反應不能進行，而硫酸和高氯酸體系中反應能進行[3]。

本工作擬以鉑黑為催化劑，研究高氯酸體系中肼還原U(Ⅵ)的反應動力學，考察鈾濃度、酸度、肼濃度、固液比以及溫度等因素對催化反應速率的影響。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

UO2(ClO4)2，實驗室自制；水合肼(80％)，化學純，西隴化工股份有限公司；鉑黑，w>99.9％，安耐吉化學；高氯酸，分析純，上海金鹿化工有限公司；TiCl3溶液、對二甲氨基苯甲醛，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；二苯胺磺酸鈉，分析純，天津福晨化學試劑廠；重鉻酸鉀標準溶液，北京化學試劑公司；硫酸，分析純，北京化工廠。