新型水基工艺高效分离“孪生金属”锆与铪

　　美国俄勒冈州立大学科学家以水基溶液替代有毒有机溶剂，使锆、铪分离系数达到33 ，约为近来 行业标准的5倍。这一进展有望为核能 、半导体等行业注入新动力 。相关论文发表于新一期《美国化学会志》
。

　　锆与铪
，在元素周期表中比邻而居，化学性质酷似 ，在自然界常共生，被称作“孪生兄弟”。地球上的锆矿石几乎都含铪
，一般锆中铪含量为0.5%—5%，几乎找不到只含锆而不含铪的矿物 。锆多用于核能
、航空航天、医疗植入等领域 ，而铪是核能 、航空航天、半导体等高端技术不可或缺的关键特种金属。二者最鲜明的差别在核性能：锆几乎不“吃 ”中子
，宜作核燃料包壳材料；铪却大量吸收中子，宜作核反应堆控制棒材料
。正因二者核性能相反 ，用作核级材料时
，必须高纯度分离。

　　美国现仅有两家工厂能实现工业规模分离，每家每年消耗数百万磅易燃有机溶剂 。更棘手的是 ，这些工厂采用的液—液萃取工艺
，能耗高，约4%的溶剂会逸散到空气中 ，成为有害污染
。

　　新工艺改用沉淀法
，将带相反电荷的溶解态离子彼此吸引，形成不溶性固体。其以水溶液为介质 ，加入含锆原料
、硫氰酸盐配体和胆碱 。硫氰酸盐配体可与铪、锆离子结合；胆碱廉价 、无毒，常用作食品添加剂
。这一过程无需有机溶剂
、能耗低
，最终让富含铪的化合物沉淀析出，分离系数远高于近来 行业标准。

（文章来源：科技日报）