铀的离子交换分离法
❶ 分离方法
分离铝的方法很多，常用的方法有氢氧化铵、苯甲酸铵、氢氧化钠等沉淀分离、离子交换分离以及萃取分离等，其中以铜铁试剂-三氯甲烷萃取法对于从大量铁、钛中分离铝的效果较好。
用氢氧化铵沉淀铝可使铝与硼、镁、碱金属、碱土金属，及一定量的镍、锰分离，沉淀的酸度为pH5～7。为了更好地控制沉淀的条件，常采用尿素或六次甲基四胺等弱氨性试剂，但铁、钛以及很多金属离子与铝同时沉淀，不能分开。因此，用这种方法分离铝必须和其他分离手段并用时方有效。
苯甲酸铵使铝沉淀，可与钴、镍、钒、锰和锌等元素分离，但铁(Ⅲ)也同时沉淀。为了防止铁(Ⅲ)沉淀，测铝溶液中应先加入次亚硫酸钠还原铁，再加苯甲酸铵沉淀铝。这样，大量铁虽可除去，但仍有少量铁(Ⅱ)很快地氧化为铁(Ⅲ)夹杂在铝沉淀中。因此必须将苯甲酸铝沉淀用酸溶解，在还原剂存在下，反复沉淀多次，才能使铁与铝完全分离。用苯甲酸铵沉淀铝，酸度应在pH3.8左右，加入次亚硫酸钠的量，以溶液中铁的颜色消失并过量0.2～0.3g为宜。
用氢氧化钠分离铝是沿用已久的方法，但分离并不很完全。为了减低氢氧化物沉淀对铝的吸附，通常在大量氯化钠存在下，小体积沉淀铁、钛等元素。即使如此，微克量的铝也难免不被吸附，特别是镁、镍、钙的氢氧化物沉淀对铝的吸附较大。分离方法是:将含铝的盐酸溶液，加热蒸发至体积为1～2mL，冷却，加入15gNaCl，搅拌均匀。加入10mL500g/LNaOH溶液，再搅匀后，加水稀释至60～70mL，用中速滤纸过滤，用洗液(250mL水中含2gNaCl、5gNaOH)充分洗涤沉淀，滤液酸化后测铝。
铜铁试剂又称亚硝基苯胲铵，在无机酸溶液中与很多金属离子包括铁(Ⅲ)、钛(Ⅳ)、钒(Ⅴ)、铀(Ⅳ)和锡(Ⅳ)等形成难溶性螯合物，此螯合物能用有机溶剂，如三氯甲烷、乙醚、乙酸乙酯、甲基异丁酮、邻-二氯苯等萃取。有机溶剂对金属螯合物的萃取能力与螯合物沉淀在酸中的溶解度有关，一般金属螯合物在强酸中的溶解度愈小愈易被萃取。萃取应在盐酸或硫酸溶液中进行，酸度通常约为10%(盐酸为1mol/L，硫酸为1.5mol/L)。这样可以保证微量铝也能与其他金属离子分离，酸度过低，例如pH>3.4时，铝亦被萃取进入有机相。铜铁试剂的用量，在理论上每0.1g铁只需要0.84g铜铁试剂。在实际工作中，铜铁试剂用量却要比理论值大，0.1g铁最少需要16mL60g/L铜铁试剂溶液，反应方能完全。铜铁试剂易于分解，配制时勿加热，萃取的全部过程均应在冷溶液中进行。
铝的分离，还包括离子交换分离和汞阴极电解等方法。离子交换分离是在9mol/LHCl中利用阴离子交换树脂使铝与铜、锌、镉、铁(Ⅱ)、铁(Ⅲ)、钴、锡(Ⅱ)、锡(Ⅳ)、锑(Ⅲ)、锑(Ⅴ)、锌、钒(Ⅴ)、钼(Ⅵ)、钨(Ⅵ)、铬(Ⅵ)、铀(Ⅵ)和锰(Ⅶ)等元素分离，铝不被吸附，交换后的溶液可测定铝。汞阴极分离是在硫酸或高氯酸溶液中以铂丝为阳极，汞为阴极进行电解，可使很多金属离子包括铁、铬、镍、铜、锡、钼、锌和铅等与铝分离，电流密度约为0.1～0.2A/cm2。上述两种方法测定铝时，分离杂质虽是有效的，但已很少使用。
❷ 铀235原子是怎样进行分离的
铀235是原子弹的主要装药。要获得高加浓度的铀235并不是一件轻而易举的事，这是因为，天然铀235的含量很小，大约140个铀原子中只含有1个铀235原子，而其余139个都是铀238原子；尤其是铀235和铀238是同一种元素的同位素，它们的化学性质几乎没有差别，而且它们之间的相对质量差也很小。因此，用普通的化学方法无法将它们分离；采用分离轻元素同位素的方法也无济于事。
为了获得高加浓度的铀235，早期，科学家们曾用多种方法来攻此难关。最后“气体扩散法”终于获得了成功。
❸ 美国科学家研究铀同位素分离方法有哪些
当时美国的科学家已经在研究4种不同的铀同位素分离方法：
(1)扩散法。它利用克劳修斯热平衡原理，把质量不同的同位素分离，美国海军实验室很热心于这一方法。这种方法的缺点是效率太低。
(2)离心法。它利用不同质量的气体在旋转时所受的离心力不同而将同位素分离。原则上它可有很高的效率，哥伦比亚大学的尤里和弗吉尼亚大学的皮姆斯在这方面已经做了很多工作，主要涉及到材料和离心泵的问题。
(3)气体扩散法。它利用不同质量的气体穿过一些多孔膜时的透过系数不一样，从而把同位素分离。哥伦比亚大学的邓宁估计，如果让天然铀的氟化物气体通过5000层膜，氟化铀中的铀-235含量可以达到原子弹材料的要求。
(4)电磁分离法。它利用不同质量的带电粒子在磁场中的偏转不同，从而把铀同位素分离。1941年夏，劳伦斯从实验上突破了这一障碍，为铀同位素的大规模电磁分离开辟了道路。
另一种裂变材料钚-239的生产，首先要取决于自持式链式反应堆的建造成功，以及钚-239从铀中的化学分离。费米在哥伦比亚大学用石墨作缓冲剂的“晶格式”指数实验反应堆的中子增殖系数，已达到0.9以上，物理学家们认为这个系数可随材料纯度的提高而增大。另外一种用重水作缓冲剂的反应堆的研究也在进行，核工厂所需要的原料供应没有遇到很大的困难。
❹ 离子交换分离
将含铍的9mol/L盐酸溶液通过强碱性阴离子交换树脂时，可以有效地分离铜、钴、镍、镉内、铬、铁、锰、锆和铀容离子。铍和铝离子则保留于溶液中。
将pH3.5并含有EDTA和过氧化氢的溶液通过强酸性阳离子交换树脂(钠型)，此时铍不形成稳定的EDTA配合物，而被吸附;铝及铁的EDTA配合物和钛与过氧化氢及EDTA的配合物都不被吸收，而与铍分离，被吸附的铍再用3mol/L盐酸淋洗。
❺ 什么是提取铀的两步法
两步法就是 两步萃取法 （具体方法看下面解释）
主要包括磷酸预处理、第一步萃取、第二步萃取三个环节，最终制得核纯Auc产品。
第一步萃取 磷酸和铀酰离子有很强的络合能力，能与有机相中的铀萃合物竞争，使铀的分配比降低。单独使用中性或酸性磷酸酯萃取剂都不能有效地萃取铀，而改用它们的混合物时，由于有协同萃取效应，而获得好的萃取效果。工业上主要由二一(2一乙基己基)磷酸(D2EHPA)和三正辛基氧膦(TOPO)混合物及煤油组成的有机相。也有用辛苯基磷酸酯(OPAP)、辛基焦磷酸(OPPA)作萃取剂的。当用D2EHPA一TOPO时，只能萃取六价铀，而湿法磷酸中的铀主要呈四价状态，需加入氧化剂使四价铀氧化成六价状态。
经过预处理的湿法磷酸溶液，用0．5mol／L D2EHPA和0．125mol／L TOPO的煤油有机相，用4～6级?昆合澄清器逆流萃取时，铀萃取率为90％～95。载铀有机相用含Fe2+ 15～30g／L，的8mol／L磷酸进行三级逆流反萃取，由于二价铁离子将有机相中的六价铀还原成四价铀，使铀进入反萃取液中。反萃取液中的铀浓度为10g／L左右。
第二步萃取 为了得到高纯铀产品，反萃取液用过氧化氢或氯酸钠将四价铀再氧化成六价铀，然后用0．3mol／L D2EHPA和0．075mol／L TOPO的煤油有机相进行第二次萃取。载铀有机相用293～298K温度的水进行三段洗涤除去杂质，特别是洗去夹带的P2O5。洗涤后的载铀有机相，用碳酸铵溶液反萃取，然后结晶制成碳酸铀酰铵产品，从湿法磷酸提取铀的总回收率为89％～91％。
离子交换 为解决溶剂萃取过程中产生的乳化、有机溶剂夹带损失等问题，及从未澄清的磷酸中回收铀，人们正在研究用离子交换从湿法磷酸中提取铀的方法。经过试验的有采用在不同的D2EHPA与TOPO摩尔比的溶剂中浸渍过的球状含溶剂树脂和含氨基膦酸功能基团的大孔聚苯乙烯一二乙烯苯共聚物螯合离子交换树脂。螯合离子交换树脂能吸附四价和六价铀离子，并可直接从333K温度的浓磷酸溶液中吸附铀，从而节省磷酸预处理费用。
液膜萃取 美国埃克森(EXXON)公司发明并发展的液膜萃取法(见膜分离)，已应用于从湿法磷酸中提铀。液膜由D2EHPA—TOPO和稀释剂组成，内相由常规的反萃取剂组成，并加表面活性剂形成乳状液。液膜萃取用的磷酸料液不需冷却，也不必除去可溶性有机物，萃取过程中产生的乳化块只有溶剂萃取法的1／4～1／5。
❻ 铀是如何提取的
最重的天然元素铀已经成为新能源的主角，那么铀又是怎样提炼出来的呢？ 在居里夫妇发现镭以后，由于镭具有治疗癌症的特殊功效，镭的需要量不断增加，因此许多国家开始从沥青铀矿中提炼镭，而提炼过镭的含铀矿渣就堆在一边，成了“废料”。 然而，铀核裂变现象发现后，铀变成了最重要的元素之一。这些“废料”也就成了“宝贝”。从此，铀的开采工业大大地发展起来，并迅速地建立起了独立完整的原子能工业体系。 铀是一种带有银白色光泽的金属，比铜稍软，具有很好的延展性，很纯的铀能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。铀的比重很大，与黄金差不多，每立方厘米约重19克，像接力棒那样的一根铀棒，竟有十来公斤重。 铀的化学性质很活泼，易与大多数非金属元素发生反应。块状的金属铀暴露在空气中时，表面被氧化层覆盖而失去光泽。粉末状铀于室温下，在空气中，甚至在水中就会自燃。美国用贫化铀制造的一种高效的燃烧穿甲弹—“贫铀弹”，能烧穿30厘米厚的装甲钢板，“贫铀弹”利用的就是铀极重而又易燃这两种性质。 铀元素在自然界的分布相当广泛，地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5，即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀，这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗岩中的含量就要高些，平均每吨含3.5克铀。依此推算，一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低，每吨海水平均只含3.3毫克铀，但由于海水总量极大，且从水中提取有其方便之处，所以目前不少国家，特别是那些缺少铀矿资源的国家，正在探索海水提铀的方法。 由于铀的化学性质很活泼，所以自然界不存在游离的金属铀，它总是以化合状态存在着。已知的铀矿物有一百七十多种，但具有工业开采价值的铀矿只有二、三十种，其中最重要的有沥青铀矿(主要成分为八氧化三铀)、品质铀矿(二氧化铀)、铀石和铀黑等。很多的铀矿物都呈黄色、绿色或黄绿色。有些铀矿物在紫外线下能发出强烈的荧光，我们还记得，正是铀矿物(铀化合物)这种发荧光的特性，才导致了放射性现象的发现。 虽然铀元素的分布相当广，但铀矿床的分布却很有限。国外铀资源主要分布在美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。据估计，国外已探明的工业储量到1972年已超过一百万吨。随着勘探活动的广泛和深入，铀储量今后肯定还会增加。我国铀矿资源也十分丰富。 铀矿是怎样寻找的呢？铀及其一系列衰变子体的放射性是存在铀的最好标志。人的肉眼虽然看不见放射性，但是借助于专门的仪器却可以方便地把它探测出来。因此，铀矿资源的普查和勘探几乎都利用了铀具有放射性这一特点：若发现某个地区岩石、土壤、水、甚至植物内放射性特别强，就说明那个地区可能有铀矿存在。 铀矿的开采与其它金属矿床的开采并无多大的区别。但由于铀矿石的品位一般很低(约千分之一)，而用作核燃料的最终产品的纯度又要求很高(金属铀的纯度要求在99．9％以上，杂质增多，会吸收中子而妨碍链式反应的进行)，所以铀的冶炼不象普通金属那样简单，而首先要采用“水冶工艺”，把矿石加工成含铀60～70％的化学浓缩物（重铀酸铵)，再作进一步的加工精制。 铀水冶得到的化学浓缩物(重铀酸氨)呈黄色，俗称黄饼子，但它仍含有大量的杂质，不能直接应用，需要作进一步的纯化。为此先用硝酸将重铀酸铵溶解，得到硝酸铀酰溶液。再用溶剂萃取法纯化(一般用磷酸三丁酯作萃取剂)，以达到所要求的纯度标准。 纯化后的硝酸铀酰溶液需经加热脱硝，转变成三氧化铀，再还原成二氧化铀。二氧化铀是一种棕黑色粉末，很纯的二氧化铀本身就可以用作反应堆的核燃料。 为制取金属铀，需要先将二氧化铀与无水氟化氢反应，得到四氟化铀；最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀，即得到最终产品金属铀。如欲制取六氟化铀以进行铀同位素分离，则可用氟气与四氟化铀反应。 至此，能作核燃料使用的金属铀和二氧化铀都生产出来了，只要按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块(即燃料元件)，就可以投入反应堆使用了。但是对于铀处理工艺来说，这还只是一半。 我们知道，核燃料铀在反应堆中虽然要比化学燃料煤在锅炉中使用的时间长得多，但是用过一段时间以后，总还是要把用过的核燃料从反应堆中卸出来，再换上一批新的核燃料。从反应维中卸出来的核燃料一般叫辐照燃料或“废燃料”。烧剩下的煤渣一般都丢弃不要了，可这种不能再使用的废燃料却还大有用处呢！ 废燃料之所以要从反应堆中卸出来，并不是因为里面的裂变物质(铀235)已全部耗尽，而是因为能大量吸收中子的裂变产物积累得太多，致使链式反应不能正常进行了。所以，废燃料虽“废”，但里面仍有相当可观的裂变物质没有用掉，这是不能丢弃的，必须加以回收。而且在反应堆中，铀238吸收中子，生成钚239。钚239是原子弹的重要装药，它就含在废燃料中，这就使得用过的废燃料甚至比没有用过的燃料还宝贵。除此而外，反应堆运行期间，还生成其它很多种有用的放射性同位素，它们 蘑菇云
也含在废燃料中，也需要加以回收。 从原理上讲，废燃料的处理与天然铀的生产并无多大差别。一般先把废燃料溶解，再用溶剂萃取法把铀、钚和裂变产物相互分开，然后进行适当的纯化和转化。但实际上，废燃料的处理是十分困难的。世界上很多国家都能生产天然铀，很多国家都有反应堆，但是能处理废燃料的国家却并不多。 废燃料的处理有三个特点：一是废燃料具有极强的放射性，它们的处理必须有严密的防护设施，并实行远距离操作；二是废燃料中钚含量很低而钚又极贵重，所以要求处理过程的分离系数和回收率都很高；三是钚能发生链式反应，因此必须采取严格的措施，防止临界事故的发生。目前，废燃料的处理大都采用自动化程度很高的磷酸三丁酯萃取流程。 我们看到，在铀处理的工艺链中，相对于反应堆而言，铀水冶工艺在反应堆之前进行，所以通常叫做前处理，废燃料处理在反应堆之后进行，所以通常叫做后处理。而从铀矿石加工开始的整个工艺过程，包括铀同位素分离以及核燃料在反应堆中使用在内，一般总称为核燃料循环。 从以上极为简单的介绍就可以看出，铀和钚确是得之不易的。原子能工业犹如一条长长的巨龙，要最重的天然元素铀做出轰轰烈烈的事业，得经过多少次加工和处理、分析和测量、计算和核对啊！原子能工业又犹如一座高高的金字塔，要制造一颗原子弹，就要使用一、二十公斤铀235或钚239；要生产一、二十公斤铀235或钚239，就要消耗十来吨天然铀；要生产十来吨天然铀就要加工近万吨铀矿石。我们赞赏核电站的雄姿，惊叹原子弹的威力，可千万不能忽视支撑这座金字塔塔尖的无数块砖石啊！
❼ 60年代中国如何分离浓缩铀
提纯浓缩铀－235含量的技术比较复杂，因为元素的各种同位素，如同“孪生姐妹”，无论在物理性质和化学性质上都十分相似，采用通常的各种物理提纯方法或者化学提纯方法收效都甚微，代价却很高。现时用来提纯铀－235的主要方法有气体扩散法、离子交换法、气体离心法、蒸馏法、电解法、电磁法、电流法等，其中以气体扩散法最成熟，制造第一颗原子弹用的铀核材料就是用这种方法制造出来的。所有这些提纯方法，它们的工艺过程都比较复杂，办厂投资高，运转过程中消耗的能量也高；而且产量低，生产出的铀核燃料成本大。因此，科学家一直在找新提纯方法。现在，激光科学工作者提出用激光进行提纯，或许这种方法能够大大地降低生产铀燃料的成本。
用激光提纯、浓缩铀－235的主要依据是激光有极好的单色性，以及各同位素原子的同位素光谱位移。各个同位素原子核含的中子数目不同，它们的能级发生所谓同位素位移，发射出来的光辐射波长出现差异，当然，相差的数值是十分小的。但是，激光的单色性很好，能够做到用和某种同位素原子发射的光辐射波长相同的激光去激发其中的一种原子，而不会把其他同位素原子一起激发，亦即是说，用激光可以做到单独把各种同位素原子中的一种激发到高能态，或者把它的原子电离。被电离的同位素原子再用电场就可以把它从同位素混合物堆中单独“拉”出来，收集后就可以单独获得这种同位素。如果是把这种同位素的原子激发到高能级去的，我们便可以利用在高能级的原子和在基态的原子参加化学反应的活动能力不同，通过化学反应方法把它给分离出来。
用激光的方法提纯浓缩铀－235，比现有的各种方法都优越，生产设备可以大大简化，生产成本也可以大大降低。根据科学家的估计，生产投资大约只有气体扩散法的1/2，生产过程中消耗的能量只有气体扩散法的1/10左右。所以，世界各国都很重视开发这种铀核燃料生产技术。美国从1977年就开始研究用激光提纯浓缩铀燃料，从实验上证实了这种方法在原理上的可行性。1982年，美国能源部确定，今后使用激光来生产铀核燃料。
用激光提纯浓缩铀－235的技术路线有两条：一条称为原子法，另一条称为分子法。原子法提纯时用的原料是经过提炼铀矿得到的铀块。先用炉子把这铀块加热到高温，形成铀原子蒸气，在这铀蒸气里面包含有铀元素的同位素铀－234、铀－235、铀－238的原子。然后用在可见光波段的激光（比如用铜蒸气激光泵浦的染料激光器）照射这铀原子蒸气。调谐激光器的输出波长，让它落在铀－235的原子吸收谱线中心，使它单独获得激发或者电离。其后再使用其他物理方法便可以把铀－235原子从同位素铀混合气体中分离出来。这条技术路线现在已经比较成熟，达到生产应用阶段。分子法使用的原料是铀的分子化合物（比如六氟化铀）。用在中红外波段的激光（比如波长16微米的激光）照射这种化合物，并且选择的激光波长正好是让铀－235的这种化合物的分子获得激发（或电离），再通过前面在原子法中用的物理方法或化学方法把含铀－235的分子化合物从混合中分离出来，再对含铀－235的分子化合物作化学分解反应，便可以获得铀－235。这条技术路线现在还未达到生产阶段，不过，从发展的潜力来说，分子法比原子法优越。一方面是因为分子法分离时使用的原料是铀的分子化合物，原料来源比较丰富；其次是在分离的工作过程中不需要加热，而原子法则需要加热到2000多度，使铀原料形成蒸气。高温铀蒸气有很强的腐蚀性。因此分子法的生产设备会比较简单，生产成本也相应较低。
❽ 海水中的铀元素以什么型式存应怎样分离
海水中的铀一般以铀酰离子与碳酸根，氢氧根络合的形式存在，也以铀酰离子单独的形式存在，海水pH约为8.2，在此pH条件下铀酰离子与碳酸根的络合UO2(CO3)44-的存在比重达到了84%。实现从海水中分离浓缩铀是可行的，可以利用萃取（extraction）以及过滤（nanofiltration）的方法，但是由于海水铀浓度低，加上处理体积大，实际工业上难以实现。我现在实习就在做这个方向的课题。那些乱打一气的人可以go die了。。
❾ 离子交换分离法
将含有镍的9mol/LHCl溶液，流经氯型强碱性阴离子交换树脂柱，由于铁、钴、铜、锌、内铋等金属离子在盐容酸溶液中形成相应的配阴离子，而被吸附在阴离子交换树脂柱中。镍在此条件下不形成配阴离子，因而不被树脂所吸附，仍留在溶液中，由此可与上述金属离子得到分离。与镍一起进入溶液的有碱金属，碱土金属以及钛、钒、锰等。
AG50W阳离子交换树脂从6mol/LHCl-丙酮介质中吸附分离镍，镍的分配系数可达227。在同一条件下，易形成氯配阴离子的一些元素分配系数在1以下，而铁、钴、铜、锌、镉、汞、铅、铋、锰、钼、钒、镓、铟、铀等的分配系数不超过4;因此，镍可与上述元素得到完全分离。