電沉積法處理含鈾廢液試驗研究

周顯明，任 萌，李 佳，謝汶級，李鑫浩，張海明，向書巧，傅秋萍

(中國核動力研究設計院 第四研究所，四川 成都 610213)

核廢物處置過程中會產生大量廢液[1]。這些廢液中含有一定量鈾，有一定化學毒性和放射性輻射，對生態環境和人類健康有一定危害[2-4]，排放前需加以處理，去除或回收其中的鈾。

試驗研究了采用電沉積法從模擬核燃料元件研制和生產過程中產生的含鈾酸廢液中去除鈾，以期為含鈾廢液中鈾的去除與回收提供可行方法，為電沉積法處理含鈾廢液的工程應用提供技術支撐。

1 試驗部分

1.1 料液與試劑

含鈾溶液由硝酸鈾酰溶液和去離子水配制而成。

硝酸、氫氧化鈉等試劑，均為分析純。

1.2 試驗裝置

電沉積反應器由電解槽、直流電源、電極等組成。電解槽槽體為玻璃材質，容積1 L，φ110 mm×120 mm。陽極為鍍釕銦的鈦網電極，50 mm×100 mm；陰極為鈦網電極，50 mm×100 mm。

1.3 試驗原理與方法

在電流作用下，鈾酰離子在陰極得到電子被還原，或與OH-結合形成氫氧化物，進而得以從溶液中去除。去除的鈾沉積在電極表面或沉淀到反應槽底部。

陰極反應：

(1)

(2)

陽極反應：

(3)

隨電沉積反應進行，陰極板上的沉積物會有所增加，鈾沉積速率逐漸下降，所以每隔15 min更換陰極板，并對陰極板進行酸洗再生。

用原子吸收分光光度法測定溶液中的鈾質量濃度，計算鈾去除率。

(4)

式中：r—鈾去除率；ρ0—初始鈾質量濃度，mg/L；ρt—沉積t時間后鈾質量濃度，mg/L。

2 試驗結果與討論

2.1 槽電壓對鈾去除率的影響

電壓大小影響電極的極化程度：電壓為零時，電極電位處于平衡狀態；……