一种萃取方法、反萃方法、络合物和萃取体系技术

本发明专利技术公开了一种萃取方法、反萃方法、络合物和萃取体系。所述萃取方法包括以下步骤：以如式(I)所示的邻菲罗啉衍生物萃取三价锕系离子和/或三价稀土离子。本发明专利技术以邻菲罗啉衍生物萃取MA(III)和/或RE(III)，操作简单，萃取效率高，选择性好。

【技术实现步骤摘要】
一种萃取方法、反萃方法、络合物和萃取体系
本专利技术涉及一种萃取方法、反萃方法、络合物和萃取体系。
技术介绍
乏燃料后处理的目的主要是为了回收其中的U和Pu，目前U和Pu的分离回收主要是通过PUREX(PlutoniumandUraniumExtraction)流程完成，且该流程已得到了大规模的工业化应用。U和Pu分离后的强硝酸溶液称之为高放废液(HLW)，其中含有具有长期放射毒性(半衰期t1/2>103-106年)的三价锕系离子MA(III)(如Am(III)和Cm(III)等)、钍、铀、镎、钚及其它具有放射性毒害的裂片产物。为了消除或者最大限度降低MA(III)和长寿命裂变产物(LLFP)对环境和人类的长期潜在的放射性毒害，非常有必要将Am(III)、Cm(III)等从HLW中进行分离，然后进行嬗变处置。近年来核电由于能量密度大、污染少，不会排放造成温室效应气体而得到蓬勃发展，然而核电运行当中会不可避免的产生乏燃料。Am、Cm等元素是存在于乏燃料再循环处理产生的高放废液当中一种重要长寿命元素，其半衰期为几百到几万年，其放射性周期长危害大且含量高，对其分离并且回收意义重大。而直至今日高放废液中Am(III)、Cm(III)的分离尚处于研究阶段。由于三价稀土离子RE(III)和三价锕系离子MA(III)的化学性质非常相似，最具代表性的是Eu(III)和Am(III)，二者具有相近的离子半径，相似的价电子层结构，和几乎一样的水溶液化学性质，是分离步骤中关键环节和难点问题，这使得RE(III)/MA(III)分离是国际分离科学前沿领域极具挑战性的课题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是克服现有分离MA(III)或RE(III)的方法中存在萃取效率低的缺陷，当体系中同时存在MA(III)和RE(III)时，现有技术还存在难以对MA(III)和RE(III)进行选择性分离的缺陷，而提供了一种萃取方法、反萃方法、络合物和萃取体系，本专利技术以邻菲罗啉衍生物萃取MA(III)和/或RE(III)，操作简单，萃取效率高，选择性好。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题。本专利技术提供了一种萃取方法，其包括以下步骤：以如式(I)所示的邻菲罗啉衍生物萃取三价锕系离子和/或三价稀土离子；其中，R1、R2、R3和R4独立地为C1～C10直链或支链烷基。所述R1、R2、R3和R4中，所述C1～C10直链或支链烷基独立地优选为C1～C6直链或支链烷基，进一步独立地优选为C2～C4直链或支链烷基。作为本专利技术的一个优选方案，所述R1、R2、R3和R4同时为C1～C10直链或支链烷基。作为本专利技术的一个优选方案，所述R1、R2、R3和R4同时为C1～C6直链或支链烷基。作为本专利技术的一个优选方案，所述R1、R2、R3和R4不同时为乙基。作为本专利技术的一个优选方案，所述R1、R2、R3和R4同时为C2～C4直链或支链烷基(例如乙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基)。作为本专利技术的一个优选方案，所述如式(I)所示的邻菲罗啉衍生物选自如式(I-1)或式(I-2)所示的化合物；本专利技术中，所述三价锕系离子指锕系元素的三价离子，例如Ac(III)、Th(III)、Pa(III)、U(III)、Np(III)、Pu(III)、Am(III)、Cm(III)、Bk(III)、Cf(III)、Es(III)、Fm(III)、Md(III)、No(III)和Lr(III)中的一种或多种。优选为Am(III)和/或Cm(III)。本专利技术中，所述三价锕系离子游离于溶液中，该溶液还可含有其他杂质离子，例如含有Na+、K+、Rb+、Cs+、Sr2+、Ba2+等阳离子杂质，以及硝酸根等阴离子杂质。本专利技术中，所述三价稀土离子指稀土元素的三价离子，例如La(III)、Ce(III)、Pr(III)、Nd(III)、Pm(III)、Sm(III)、Eu(III)、Gd(III)、Tb(III)、Dy(III)、Ho(III)、Er(III)、Tm(III)、Yb(III)、Lu(III)、Y(III)和Sc(III)中的一种或多种；优选为Eu(III)、La(III)、Ce(III)、Pr(III)、Nd(III)、Pm(III)、Sm(III)、Gd(III)、Tb(III)、Dy(III)、Ho(III)、Er(III)、Tm(III)、Yb(III)、Lu(III)和Y(III)中的一种或多种。本专利技术中，所述三价稀土离子游离于溶液中，该溶液还可含有其他杂质离子，例如含有Na+、K+、Rb+、Cs+、Sr2+、Ba2+等阳离子杂质，以及硝酸根等阴离子杂质。所述萃取方法中，所述萃取的时间可为本领域常规的萃取时间，通常以萃取达到平衡为混合的终点，优选为1s～60min(例如2、5、15、30、45或60min)，进一步优选为30s～40min(例如2、5、15或30min)；更优选为1min～30min(例如2、5、15或30min)。所述萃取方法中，所述萃取的温度可为本领域常规的萃取温度，优选为18～30℃。本专利技术中，较佳地，所述萃取方法在稀释剂的存在下进行；更佳地，所述萃取方法中，所述邻菲罗啉衍生物与稀释剂混合形成有机相，以所述有机相萃取三价锕系离子和/或三价稀土离子。所述稀释剂的用量可为本领域的常规用量，较佳地，所述邻菲罗啉衍生物与所述稀释剂的摩尔体积比为0.005～0.1mol/L。所述萃取方法中，较佳地，所述邻菲罗啉衍生物从水相中萃取三价锕系离子和/或三价稀土离子。更佳地，所述萃取方法包括以下步骤：所述邻菲罗啉衍生物与稀释剂混合形成有机相，从水相中萃取三价锕系离子和/或三价稀土离子。本专利技术中，所述稀释剂可为本领域常规的稀释剂，优选为正辛醇、硝基苯、环己烷和3-硝基三氟甲苯中的一种或多种，进一步优选为3-硝基三氟甲苯。本专利技术中，所述水相在萃取过程中作为被萃取溶液，能与有机相发生分层现象，包括但不限于以水为主体的部分。本专利技术中，所述水相中三价锕系离子的浓度优选为0～1.0mmol/L(例如示踪量，即10-9mol/L)，三价稀土离子的浓度优选为0～100mmol/L(例如示踪量，即10-9mol/L)，且三价锕系离子和三价稀土离子的浓度不同时为0。本专利技术中，所述水相优选为含三价锕系离子和/或三价稀土离子的酸性水溶液。所述含三价锕系离子和/或三价稀土离子的酸性水溶液中酸的摩尔浓度优选为0.1～3mol/L(例如0.1、0.5、1.0、2.0或3.0mol/L)，进一步优选为1～3mol/L，最优选为2～3mol/L。所述酸的摩尔浓度是指酸的物质的量占“含三价锕系离子和/或三价稀土离子的酸性水溶液”总体积的比。所述含三价锕系离子和/或三价稀土离子的酸性水溶液中的酸可为本领域常规的酸，较佳地为无机酸。所述无机酸较佳地为盐酸、硫酸和硝酸中的一种或多种，更佳地为硝酸。所述萃取方法中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种萃取方法，其特征在于，所述萃取方法包括以下步骤：以如式(I)所示的邻菲罗啉衍生物萃取三价锕系离子和/或三价稀土离子；/n

【技术特征摘要】
1.一种萃取方法，其特征在于，所述萃取方法包括以下步骤：以如式(I)所示的邻菲罗啉衍生物萃取三价锕系离子和/或三价稀土离子；



其中，R1、R2、R3和R4独立地为C1～C10直链或支链烷基。


2.如权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，R1、R2、R3和R4中，所述C1～C10直链或支链烷基独立地为C1～C6直链或支链烷基，独立地优选为C2～C4直链或支链烷基；
和/或，所述R1、R2、R3和R4不同时为乙基；
和/或，所述三价锕系离子为Ac(III)、Th(III)、Pa(III)、U(III)、Np(III)、Pu(III)、Am(III)、Cm(III)、Bk(III)、Cf(III)、Es(III)、Fm(III)、Md(III)、No(III)和Lr(III)中的一种或多种；所述三价锕系离子优选为Am(III)和/或Cm(III)；
和/或，所述三价稀土离子为La(III)、Ce(III)、Pr(III)、Nd(III)、Pm(III)、Sm(III)、Eu(III)、Gd(III)、Tb(III)、Dy(III)、Ho(III)、Er(III)、Tm(III)、Yb(III)、Lu(III)、Y(III)和Sc(III)中的一种或多种；所述三价稀土离子优选为Eu(III)、La(III)、Ce(III)、Pr(III)、Nd(III)、Pm(III)、Sm(III)、Gd(III)、Tb(III)、Dy(III)、Ho(III)、Er(III)、Tm(III)、Yb(III)、Lu(III)和Y(III)中的一种或多种；
和/或，所述萃取的时间为1s～60min；优选为30s～40min；进一步优选为1min～30min；
和/或，所述萃取的温度为18～30℃；
和/或，所述萃取方法在稀释剂的存在下进行。


3.如权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，所述R1、R2、R3和R4同时为C1～C10直链或支链烷基；较佳地，所述R1、R2、R3和R4同时为C1～C6直链或支链烷基；更佳地，所述R1、R2、R3和R4同时为C2～C4直链或支链烷基；
或，所述如式(I)所示的邻菲罗啉衍生物选自如式(I-1)或式(I-2)所示的化合物；





4.如权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，当所述萃取方法在稀释剂的存在下进行时，所述邻菲罗啉衍生物与所述稀释剂的摩尔体积比为0.005～0.1mol/L；
和/或，当所述萃取方法在稀释剂的存在下进行时，所述稀释剂为正辛醇、硝基苯、环己烷和3-硝基三氟甲苯中的一种或多种，优选为3-硝基三氟甲苯；
和/或，当所述萃取方法在稀释剂的存在下进行时，所述邻菲罗啉衍生物与稀释剂混...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐雷，徐超，陈靖，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11