一种测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法技术

技术编号：43302340 阅读：0 留言：0更新日期：2024-11-12 16:17

本发明专利技术公开了一种测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，涉及分析化学技术领域，该方法包括S1、制作由P<subgt;V光谱</subgt;求TBP体积分数P<subgt;V</subgt;的标准曲线；S2、测定待测样品的拉曼光谱；S3、根据步骤S1得到的标准曲线和步骤S2得到的待测样品的拉曼光谱，计算待测样品的TBP体积分数P<subgt;V</subgt;。本发明专利技术提供的方法采用拉曼光谱为测量手段,能够在线分析PUREX流程有机溶剂磷酸三丁酯的体积分数，且操作简单、便捷高效。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分析化学，具体涉及一种测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法。

技术介绍

1、乏燃料，又称辐照核燃料，是指经受过辐照、使用过的核燃料，通常由核电站的核反应堆产生。目前世界上所有的核燃料后处理厂都选用purex流程。该流程为液-液萃取流程，采用磷酸三丁酯(tbp)作为萃取剂，采用加氢煤油、正十二烷或氢化四聚丙烯(tph)等惰性碳氢化合物溶剂作为稀释剂。复用有机溶剂可以大幅降低放射性有机废液的产生量，并降低生产成本，但在辐照、化学试剂及搅拌的共同作用下，有机溶剂会受到不同程度的损伤和破坏。为保持有机溶剂的良好性能，必须对使用过的污溶剂进行洗涤、蒸馏等净化处理。真空精馏法可同时回收磷酸三丁酯和稀释剂。国内外核燃料后处理厂运行的经验表明，蒸馏法是从质量极差的有机溶剂中获得良好溶剂的唯一方法。

2、以体积分数表示的tbp含量是溶剂蒸馏工艺中有机溶剂料液的重要工艺检测指标。当前核燃料后处理厂采用的有机溶剂tbp含量测定方法主要是硝酸饱和法，该方法基于tbp能够萃取硝酸，且萃取到有机相中硝酸的量与tbp的浓度成正比。以8mol/l硝酸与tbp-稀释剂溶液接触平衡两次，继而以标准氢氧化钠溶液滴定萃入到有机相中的硝酸至近中性，间接确定其中tbp的含量。其它有机溶剂tbp含量测定方法还有气相色谱法、红外光谱法以及近红外光谱法，这些方法操作步骤均较为繁琐，对操作人员的要求较高。其中，酸饱和法和气相色谱法无法实现在线测量；近红外光谱法有望实现在线测量，但含量测定范围相对较小，不适用于高tbp含量的蒸馏工艺样品。</p>

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，使用该方法能够在线分析purex流程有机溶剂磷酸三丁酯的体积分数，且操作简单、便捷高效。

2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：

3、一种测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，包括以下步骤：

4、s1、制作由pv光谱求tbp体积分数pv的标准曲线；

5、s2、测定待测样品的拉曼光谱；

6、s3、根据步骤s1得到的标准曲线和步骤s2得到的待测样品的拉曼光谱，计算待测样品的tbp体积分数pv。

7、进一步，如上所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，步骤s1具体为：

8、s11、制备不同tbp含量的tbp与稀释剂的混合样品，计算每个混合样品的tbp体积分数pv质量；

9、s12、分别测定纯tbp样品、纯稀释剂样品以及每个混合样品在选定位移范围内的拉曼光谱；

10、s13、以c1 cm-1位移处的强度对步骤s12得到的所有谱图进行归一化处理，得到所有样品的归一化谱图；

11、s14、根据纯tbp和纯稀释剂的归一化谱图，计算混合样品中所含tbp物质的量浓度与纯tbp物质的量浓度的比值βtbp，以及混合样品中所含稀释剂物质的量浓度与纯稀释剂物质的量浓度的比值β稀释剂；

12、s15、计算不同tbp含量混合样品对应的tbp的pv光谱，pv光谱计算公式为：

13、

14、s16、以步骤s15所得pv光谱为x，以步骤s11所得pv质量为y作图，通过一元非线性拟合得到由pv光谱求tbp体积分数pv的标准曲线。

15、进一步，如上所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，步骤s3具体为：

16、s31、以所述c1 cm-1位移处的强度为1对步骤s2所得的待测样品的拉曼谱图进行归一化处理，得到待测样品的归一化谱图；

17、s32、以纯tbp样品和纯稀释剂样品在c1 cm-1的归一化谱图为标准谱，通过多元线性回归方法得到待测样品中所含tbp物质的量浓度与纯tbp物质的量浓度的比值βtbp，以及待测样品中所含稀释剂物质量的浓度与纯稀释剂物质的量的比值β稀释剂；

18、s33、根据公式(1)计算得到待测样品的pv光谱；

19、s34、将pv光谱输入步骤s1所得的标准曲线公式中，最终获得待测样品的tbp体积分数pv。

20、进一步，如上所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，步骤s11中计算tbp体积分数pv质量时，不考虑tbp和稀释剂混合时由过量摩尔体积带来的体积微小变化。

21、进一步，如上所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，步骤s12中选定的位移范围需涵盖tbp和稀释剂各自拉曼光谱的主要特征。

22、进一步，如上所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，步骤s13具体为：比较步骤s12得到的所有拉曼光谱，找到所有拉曼光谱在同一拉曼位移处的交叉点c1 cm-1，以所述c1 cm-1位移处的强度为1，将所有拉曼光谱各位移处的强度均除以其c1cm-1处的强度，得到所有样品的归一化谱图。

23、进一步，如上所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，步骤s14具体为：以纯tbp样品和纯稀释剂样品在c1 cm-1的归一化谱图为标准谱，选定合适的位移范围，通过多元线性回归方法对不同tbp含量的混合样品谱图进行处理，得到混合样品的βtbp和β稀释剂。

24、进一步，如上所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，步骤s14具体为：将纯tbp和纯稀释剂的归一化标准谱的强度作为自变量xtbp和x稀释剂，以不同tbp含量的混合样品的归一化谱图对应位移处的强度作为因变量y待测进行求解，得到混合样品的βtbp和β稀释剂。

25、进一步，如上所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，步骤s14中所述合适的位移范围是指：所述位移范围内tbp和稀释剂各自拉曼光谱的特征区别明显，且强度相对较大。

26、进一步，如上所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，步骤s14中使用多元线性回归方式通过最小二乘法求解βtbp和β稀释剂。

27、与现有技术相比，本专利技术提供的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，具有以下有益效果：

28、(1)本专利技术采用拉曼光谱为测量手段，操作简便，耗时短。在事先确定纯稀释剂及纯tbp归一化标准拉曼光谱，并制作标准曲线的前提下，仅需测定待测样品的拉曼光谱，即可获得该样品的tbp体积分数；

29、(2)tbp体积分数测定范围宽(几乎可以测定0-100％的所有样品)，且在较宽范围内均有较好的准确度，可满足核燃料后处理厂及相关科研中tbp的惰性稀释剂溶液的配制、蒸馏回收等工艺的分析需求；

30、(3)测定方法仅使用拉曼光谱仪，便于实现在线测量；

31、(4)与硝酸饱和法相比，该测量方法为无损测量，不使用化学试剂，不涉及化学操作，不额外产生废液。

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【技术保护点】

1.一种测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤S1具体为：

3.根据权利要求2所述的测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤S3具体为：

4.根据权利要求2所述的测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤S11中计算TBP体积分数PV质量时，不考虑TBP和稀释剂混合时由过量摩尔体积带来的体积微小变化。

5.根据权利要求4所述的测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤S12中选定的位移范围需涵盖TBP和稀释剂各自拉曼光谱的主要特征。

6.根据权利要求2-5任一项所述的测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤S13具体为：比较步骤S12得到的所有拉曼光谱，找到所有拉曼光谱在同一拉曼位移处的交叉点C1 cm-1，以所述C1 cm-1位移处的强度为1，将所有拉曼光谱各位移处的强度均除以其C

7.根据权利要求6所述的测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤S14具体为：以纯TBP样品和纯稀释剂样品在C1 cm-1的归一化谱图为标准谱，选定合适的位移范围，通过多元线性回归方法对不同TBP含量的混合样品谱图进行处理，得到混合样品的βTBP和β稀释剂。

8.根据权利要求6所述的测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤S14具体为：将纯TBP和纯稀释剂的归一化标准谱的强度作为自变量XTBP和X稀释剂，以不同TBP含量的混合样品的归一化谱图对应位移处的强度作为因变量Y待测进行求解，得到混合样品的βTBP和β稀释剂。

9.根据权利要求7所述的测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤S14中所述合适的位移范围是指：所述位移范围内TBP和稀释剂各自拉曼光谱的特征区别明显，且强度相对较大。

10.根据权利要求7-9任一项所述的测量PUREX流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤S14中使用多元线性回归方式通过最小二乘法求解βTBP和β稀释剂。

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【技术特征摘要】

1.一种测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤s1具体为：

3.根据权利要求2所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤s3具体为：

4.根据权利要求2所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤s11中计算tbp体积分数pv质量时，不考虑tbp和稀释剂混合时由过量摩尔体积带来的体积微小变化。

5.根据权利要求4所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤s12中选定的位移范围需涵盖tbp和稀释剂各自拉曼光谱的主要特征。

6.根据权利要求2-5任一项所述的测量purex流程有机溶剂中磷酸三丁酯体积分数的方法，其特征在于，步骤s13具体为：比较步骤s12得到的所有拉曼光谱，找到所有拉曼光谱在同一拉曼位移处的交叉点c1 cm-1，以所述c1 cm-1位移处的强度为1，将所有拉曼光谱各位移处的强度均除以其c1 cm-1处的强度，得到所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨素亮，张洪铭，李定明，田国新，杨琪，柳倩，郝轩，周今，兰友世，杨雅婷，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：

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