U-Harz starke Basis-Anionenaustauschharz

Was ist ein Ionenaustauscherharz?
Ionenaustauscherharze sind eine Art von hochmolekularen Funktionsmaterialien. Sie erscheinen normalerweise als kugelförmige Partikel und haben im Inneren eine poröse Netzwerkstruktur. Das hochmolekulare Gerüst dieser Harze ist mit aktiven Gruppen verbunden, die Austauschreaktionen mit Ionen in der Lösung eingehen können. Wenn eine uranhaltige Lösung durch das Harz fließt, gehen die aktiven Gruppen auf dem Harz einen Austausch mit Uranionen ein und "fangen" die Uranionen ein, wodurch die Anreicherung und Trennung von Uran erreicht wird.
Je nach den verschiedenen aktiven Gruppen können Ionenaustauscherharze in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: Kationenaustauscherharze und Anionenaustauscherharze.
Bei der Uranextraktion liegt Uran hauptsächlich in der alkalischen Laugungslösung in Form des Carbonat-Uranyl-Anions ([UO₂(CO₃)₃]⁴-) vor.
In der sauren Laugungslösung liegt Uran hauptsächlich in Form von Uranylionen (UO₂²⁺) und dem daraus und Sulfationen gebildeten Uranyl-Sulfat-Komplexanion ([UO₂(SO₄)₃]⁴⁻) vor.
Daher sind stark basische Anionenaustauscherharze mit positiv geladenen Gruppen zu einer idealen Wahl für die Uranextraktion geworden.

Uranextraktionsharz: Der herausragende "Uranfänger".
Das uranhaltige Harz ist nach dem oben genannten Prinzip präzise konzipiert. Es handelt sich um ein stark basisches Anionenaustauscherharz mit quartären Ammoniumgruppen, die an ein makroporöses Styrol-Divinylbenzol-Copolymer gebunden sind und zu den Styrol-basierten Harzen gehören.
Aus Sicht der chemischen Struktur ist das Uranextraktionsharz ein vernetztes Copolymer aus Styrol und Divinylbenzol als Gerüst, und die funktionelle Gruppe -N+(CH3)3 wird durch chemische Modifikation eingeführt. Diese quartären Ammoniumgruppen tragen positive Ladungen und können elektrostatische Anziehung und Ionenaustausch mit dem Carbonat-Uranyl-Anion/Trisulfat-Uranyl-Ion in der Lösung bilden, wodurch die selektive Adsorption von Uranionen erreicht wird.
Das chemische Wesen des Uranextraktionsprozesses ist die Synergie von Ionenaustausch und Koordination:
Elektrostatische Anziehung:
Das auf dem Harzgerüst fixierte R-N⁺(CH₃)₃ bildet eine starke Coulomb-Anziehung mit [UO₂(CO₃)⁴]⁻ / [UO₂(SO₄)⁴]⁻ in der Lösung. (Dies bewirkt, dass der Uran-Komplex mit -4 Ladung stark zu den Adsorptionsstellen mit +1 oder +4 Ladung angezogen wird.)
Ionenverdrängung:
Wenn das Harz das Werk verlässt, trägt es normalerweise Chloridionen (Cl⁻-Typ). Wenn die uranhaltige Lösung durchfließt, verdrängt das Uran-Oxoanion/Trisulfat-Uran-Ion die Cl⁻ auf dem Harz, tritt in die Harzphase ein und wird fest fixiert.
Die chemische Gleichung für diesen Prozess kann vereinfacht werden als:

Lauge:

Säure: