電化學(xué)還原提取與熔鹽-液態(tài)金屬萃取分離金屬鐠.pdf

1、核電因其高效性、清潔性、安全性而受到人們青睞，但其乏燃料中的一些放射性產(chǎn)物構(gòu)成了對(duì)地球生物和人類環(huán)境的巨大的潛在危害，然而裂變產(chǎn)物中很大一部分物質(zhì)，例如稀土元素是可以被回收利用的，因此對(duì)乏燃料的正確管理具有重要的意義。鑭系元素是乏燃料中需要清除的重要元素，因此研究鑭系元素在熔鹽中的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)于乏燃料后處理具有重要的意義。本文的主要研究了熔鹽電解和熔鹽/液態(tài)金屬萃取分離稀土元素鐠的兩種乏燃料干法后處理方法。
　　（1）熔鹽電解：

2、在共晶LiCl-KCl熔鹽中，采用循環(huán)伏安、方波伏安法、計(jì)時(shí)電流法、計(jì)時(shí)電位法和開路計(jì)時(shí)電位法研究了Pr(III)離子在活性電極Ni上的電化學(xué)行為，結(jié)果表明在-2.15V(vs Ag/AgCl)時(shí)Pr(III)離子還原為金屬Pr，是一步轉(zhuǎn)移3電子的還原過程；在-2.02V、-1.8V、-1.45V、-1.05V電位出現(xiàn)了四個(gè)還原峰，表明Pr(III)離子在Ni電極上發(fā)生欠電位沉積。Pr(III)/Pr(0)氧化還原是一個(gè)可逆的過程，受擴(kuò)

3、散速度控制，計(jì)算了Pr(III)離子的擴(kuò)散系數(shù)及擴(kuò)散活化能。對(duì)不同恒電位下電解制備的合金樣品采用XRD、SEM和EDS等技術(shù)表征，分別形成PrNi2、PrNi3、Pr2Ni7和PrNi5金屬間化合物。通過熱力學(xué)計(jì)算，PrNi2的合金化熱效應(yīng)為-83.9kJ mol-1，以及合金化反應(yīng)的瞬時(shí)電極溫度可達(dá)到1903.9K。
　?。?）熔鹽/液態(tài)金屬萃取分離：研究了LiCl-KCl共晶熔鹽/液態(tài)Al-Li合金萃取稀土元素。首先利用液態(tài)A

4、l為陰極制備了Al-Li合金，然后在LiCl-KCl共晶熔鹽/液態(tài)Al-Li合金中萃取稀土，分析了反應(yīng)溫度、還原劑的量、相比、氯化稀土的加入量、反應(yīng)攪拌的時(shí)間對(duì)萃取結(jié)果即分配比的影響，發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)提高溫度、增加還原劑與氯化稀土的量、延長(zhǎng)攪拌時(shí)間、增大相比這些措施能夠提高稀土的分配比，通過提高分配比、降低相比能提高稀土的萃取率。對(duì)多組分稀土的萃取時(shí)，發(fā)現(xiàn)該體系能夠?qū)Χ喾N稀土同時(shí)萃取，輕稀土的分配比要高于重稀土；同時(shí)研究了LiCl-KC