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核电作为一种清洁环保的能源,是调整能源结构和有效解决能源危机和雾霾天气的重要手段,毫无疑问,核能已成为21世纪各国发展的重要方向。随着核电的发展,对核级锆铪需求不断增加。而锆铪分离是获得核级锆铪的技术关键。目前,工业上应用最广的锆铪分离的方法主要是甲基异丁基酮-硫氰酸（MIBK-HSCN）法。MIBK-HSCN法具有优先萃取铪,流程简单、萃取效率高等特点,但MIBK-HSCN法也存在一系列问题:水中溶解度较高,达到1.7 wt%（是水中溶解度最高的萃取剂之一）,溶剂损失严重,回收较难;NH4SCN和HSCN易分解（产物为H2S和CN-）,造成水体污染;MIBK毒性大,易挥发,易造成空气污染,操作条件较差;MIBK闪点低,易引起火灾。因此开发出一种环保、优先萃取铪的萃取剂和萃取体系,具有重要的理论意义和工业应用价值。锆铪含量常用测定方法主要是电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）,但这些方法的测试设备和运行成本较高。为降低检测成本和对检测仪器要求,以提高普通实验室测定锆和铪含量的可操作作性,开发出利用MIBK-HSCN体系萃取分离锆和铪,采用偶氮胂Ⅲ作为显色剂,分光光度法测定锆和铪含量的方法。依次考察了偶氮胂III的加入量、盐酸浓度和无水乙醇浓度对锆铪显色效果的影响,获得偶氮胂III分光光度法的优化显色条件为:0.1%（wt）偶氮胂III 2.5 m L,盐酸浓度为4.5 mol/L,无水乙醇浓度为40%。在此条件下,偶氮胂III分光光度法测定锆和铪的标准曲线方程分别为y=0.067x+0.00908（R2=0.999）和y=0.0332x-0.07292（R2=0.999）,根据最佳条件下测得原料中锆和铪的总量为97.93%,锆和铪的分量分别为96.18%和1.75%,而采用ICP-MS测定原料中锆和铪的总量为98.06%,锆和铪的分量分别为96.45%和1.99%,其检测结果与ICP-MS结果相差不大。针对传统甲基异丁基酮（MIBK）分离锆铪工艺的不足,利用二甲基异丁酮（DIBK）与MIBK具有的相似结构和萃取性能,开发出二甲基异丁酮-甲基磷酸二甲庚脂（DIBK-P350）协萃体系萃取分离锆和铪的新工艺,铪相对于锆的分离系数达到20,优于MIBK-HSCN法的10。前期仅对DIBK-P350体系萃取锆铪的机理和热力学进行了研究,因此还需要进一步研究该体系萃取分离锆和铪的动力学,了解该体系对锆和铪萃取过程的动力学控制类型以及其表观活化能,为工业应用提供理论指导。采用恒界面池法研究在NH4CN介质中采用DIBK-P350体系对锆铪的萃取动力学,依次考察了搅拌速度、界面积和温度对锆和铪萃取速率的影响,发现DIBK-P350体系对锆的萃取类型为相内化学反应控制类型,而对铪的萃取类型为混合控制类型,对锆和铪萃取反应的表观活化能分别为-10.412 k J/mol和-34.362k J/mol,反应焓变量△H,反应熵变量△S和吉布斯自由能△G分别为-17.563 k J/mol和-7.163k J/mol,327.757 J/（mol·K）和284.605 J/（mol·K）和-115.374 k J/mol和-92.018k J/mol。通过考察金属离子浓度、硫氰酸根浓度、盐酸浓度和有机相中DIBK和P350浓度对锆铪萃取速率的影响,求得DIBK-P350体系对铪的萃取动力学方程为:对铪的萃取动力学方程为: