Résine d'échange d'anions fortement basique U

Qu'est-ce qu'une résine échangeuse d'ions ?
Les résines échangeuses d'ions sont un type de matériau fonctionnel de haut poids moléculaire. Elles se présentent généralement sous forme de particules sphériques et possèdent une structure interne en réseau poreux. Le squelette macromoléculaire de ces résines est lié à des groupes actifs capables de subir des réactions d'échange avec les ions en solution. Lorsqu'une solution contenant de l'uranium traverse la résine, les groupes actifs de la résine échangent avec les ions uranium, « capturant » ainsi les ions uranium, ce qui permet l'enrichissement et la séparation de l'uranium.
Selon les différents groupes actifs, les résines échangeuses d'ions peuvent être classées en deux grandes catégories : les résines échangeuses de cations et les résines échangeuses d'anions.
Dans l'extraction de l'uranium, l'uranium existe principalement dans la solution de lixiviation alcaline sous forme d'anion uranyl carbonate ([UO₂(CO₃)₃]⁴-).
Dans la solution de lixiviation acide, l'uranium existe principalement sous forme d'ions uranyl (UO₂²⁺) et d'anion complexe uranyl sulfate formé par celui-ci et les ions sulfate ([UO₂(SO₄)₃]⁴⁻).
Par conséquent, les résines échangeuses d'anions fortement basiques avec des groupes chargés positivement sont devenues un choix idéal pour l'extraction de l'uranium.

Résine d'extraction d'uranium : L'exceptionnel « capteur d'uranium »
La résine contenant de l'uranium est précisément conçue sur la base du principe ci-dessus. Il s'agit d'une résine échangeuse d'anions fortement basique avec des groupes ammonium quaternaire attachés à un copolymère styrène-divinylbenzène macroporeux, appartenant à la résine à base de styrène.
Du point de vue de la structure chimique, la résine d'extraction d'uranium est un copolymère réticulé de styrène et de divinylbenzène comme squelette, et le groupe fonctionnel -N+(CH3)3 est introduit par modification chimique. Ces groupes ammonium quaternaire portent des charges positives et peuvent former une attraction électrostatique et un échange d'ions avec l'anion uranyl carbonate/ion trisulfate uranyl dans la solution, réalisant ainsi l'adsorption sélective des ions uranium.
L'essence chimique du processus d'extraction de l'uranium est la synergie de l'échange d'ions et de la coordination :
Traction électrostatique :
Le R-N⁺(CH₃)₃ fixé sur le squelette de la résine forme une forte attraction coulombique avec le [UO₂(CO₃)₃]⁴⁻ / [UO₂(SO₄)₃]⁴⁻ dans la solution. (Cela provoque une forte attraction du complexe d'uranium portant une charge -4 vers les sites d'adsorption portant une charge +1 ou +4.)
Substitution ionique :
Lorsque la résine quitte l'usine, elle porte généralement des ions chlorure (type Cl⁻). Lorsque la solution contenant de l'uranium passe, l'oxyanion d'uranium/ion uranium trisulfate remplacera le Cl⁻ sur la résine, entrera dans la phase résine et y sera fermement fixé.
L'équation chimique de ce processus peut être simplifiée comme suit :

Alcali :

Acide :