溶剂萃取制造技术

一种从含有离子性物质的宿主介质中萃取离子性物质的方法，包括使介质与含有超临界流体和络合剂的萃取溶剂接触，以溶解和萃取存在于所述介质中的离子性物质，其中络合剂含有带正电荷的配位体。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及溶剂萃取。溶剂萃取用于各种分析过程和工业领域，特别是化学工程和废物处理领域。例如，在固体或液体介质中存在的有害放射性和非放射性物质，可以通过萃取进入溶剂体系，然后进行分离和处理，如果合适还可以循环。已用于含金属物质的溶剂萃取的一种已知技术是超临界流体萃取(SFE)。这一技术在大量的文献中有报道，如Hawthorne，S B Anal.chem.1990，62，633A；Fahmy，T M；Paulaitis，M E；Johnson，D M；McNally，MEP Anal.Chem.1963，65，1462；Lin，Yuehe；Brauer，R D；Laintz，K E； Wai，C M Anal.chem.1993，65，2549；和Hedrick，J L；Mulcahey，L J Taylor L T，In″supercriticalFluid Technology--Theoretical and Applied Approaches toAnalytical Chemistry″，Bright F V and McNally M E，Eds.；ACS Symposium Series 488；Amer.Chem.Soc.，Washington，DC，1991，p206-220.在SFE中，萃取溶剂包括超临界流体如二氧化碳，和用于通过形成可溶性络合物而溶解金属物质的络合剂或鳌合剂。在以前技术的SFE方法中，络合剂提供带负电荷的配位体，以利于金属离子的萃取。本专利技术提供一种从含有离子性物质的宿主介质(hostmedium)中萃取离子性物质的方法，包括使介质与含有超临界流体和络合剂的萃取溶剂接触，以溶解和萃取存在于所述介质中的离子性物质，其中络合剂含有带正电荷的配位体。因此，本专利技术的方法可以用于从含有阴离子的宿主介质中萃取阴离子。萃取溶剂中也可以含有调节剂(conditioning agent)，调节剂可包括氧化剂或还原剂，并且它的存在用于通过改变金属物质的氧化态以促进金属物质在络合剂中的溶解。因此，调节剂的存在可以有利地提高溶剂体系溶解待萃取的阴离子的效率。当调节剂为氧化剂时，可以选自过氧化物，如H2O2，高氯酸盐，如NaClO3、氧气、臭氧和高锰酸钾，或复合氧化剂。当调节剂为还原剂时，可以选自氢气、水合肼或含有可氧化性金属物质如Fe++、Cu+的溶液，或复合还原剂。希望使用本专利技术的方法从中脱除阴离子的介质可以是固体或液体介质。当介质为固体时，它可以包括颗粒性材料，如可以是泥土，污泥和工业残渣，工业矿渣或类似物质。金属物质可以存在于颗粒的表面和/或结合于颗粒的内部。介质也可以是待去污染的材料，如金属或混凝土结构材料；废建筑材料，如废砖石；或污染的废弃材料，如橡胶、塑料或织物材料。当介质为液体时，它可以例如包括工艺溶剂或工业废液。例如，本专利技术的方法可以用于分析液体或固体样品中有意义的阴离子的浓度。例如，当分析阴离子污染物的存在时，可以制备成备用溶液，然后分成多个样品以进行不同的分析。本专利技术还可以用于使由放射性或非放射性阴离子物质污染的表面脱污染。例如，本专利技术可以用于土壤改良目的的泥土清理。本专利技术还可以用于使用常规溶剂萃取的工艺中，如溶解辐射过的核燃料的再加工过程中产生的含镧系元素和锕系元素的阴离子，或在铀矿石的精炼处理过程中溶解铀。络合剂带正电的配位体可以包括有机氮化合物，如氨的脂肪族衍生物。例如，络合剂可以包括叔丁基胺。也可以和同一络合物组合使用一种或多种其它的正电性或中性的配位体，以提高萃取溶剂的效率。例如，萃取溶剂可以包括叔丁胺和有机磷酸酯，如磷酸三丁酯。将使用本专利技术的方法萃取的阴离子物质通常包括放射性和非放射性物质，可以包括(i)锕系元素阴离子，或其放射性衰变产物，或其化合物；(ii)裂变产物的阴离子；(iii)重金属或其化合物的阴离子；(iv)其它的常规阴离子，如囟离子、磷酸根离子和硫酸根离子。锕系元素是元素周期序数89-104，并包括89和104的元素。在此所用术语″裂变产物″是指在核燃料的裂变过程中作为直接产物形成的元素(或称为裂变碎片)和这种直接产物经过β衰变所形成的产物。裂变产物包括从硒到铈范围内的元素，如56Ba、40Zr和52Te、55Cs和58Ce。将使用本专利技术方法萃取的产生阴离子的金属物质也可以包括非放射性重金属物质。含有将用本专利技术方法分离的阴离子的非放射性重金属包括有毒金属，如钴、铬、铅、镉和汞，这些物质通常以土地污染物形式存在于工厂附近或废物处理场上，以及使用含这些元素的化学物质的水沉积物中，它们可以与土中存在的其它物质结合形成阴离子。使用本专利技术方法萃取的阴离子可以包括一种或多种下述离子F-、Cl-、Br-、I-、SO4--、PO4---、CrO4--、Cr2O7--、MnO4--、U2O7--、TcO4-和V2O5--。用于本专利技术的络合剂根据所要萃取的阴离子物选择。要求络合剂要具有高的挥发性，且在不同温度下在超临界流体中的溶解度要有显著的变化。这样使得将要形成的络合物可以通过已知的方法如沉淀法从溶剂中分离出来。在本专利技术的方法中，包括溶剂混合物的组合物可以包含下述的相对比例(a)超临界流体，从99.99V％-80V％(体积百分比，下同)；(b)络合剂，从0.01V％到10V％；(c)调节剂，从0到10V％。在萃取溶剂中还可以包括其他的任选添加剂。例如，少量的水性添加剂，如水(至多10V％)和少量的有机添加剂，如乙醇，至多10V％。在本专利技术的方法中，络合剂和调节剂可以各自在超临界流体与含有要萃取的阴离子的介质接触之前或接触期间的任何时间加到超临界流体中。例如，络合剂和调节剂可以各自分别加入萃取剂混合物中，然后再加到在萃取剂贮槽中的超临界流体中，形成的萃取溶剂可在压力下通过管道进入接触器，在此与要处理的介质接触。含有被萃取的阴离子的溶液可进一步转移到萃取器，在此阴离子物质通过沉淀与溶液分离。例如，萃取器包括有收集槽，并装有各种相关装置，以调节含超临界流体的溶液的压力和/或温度，从而使含有阴离子物质的络合物在此沉淀出来。收集槽中可以含有有机溶剂，如氯仿。随后使用已知的方法将沉淀分离出来，如通过过滤、离心分离、絮凝或旋液分离或其它已知的方法。如果收集槽中含有有机溶剂，可以通过蒸发的方法从该溶剂中分离出来。当使用本方法分离锕系元素或其它的有害物质时，它们可以由此以高度浓缩的形式得到。如果需要，特殊的锕系元素，如钚，还可以进一步使用已知的方法与其它的物质分离，如通过在辐射核燃料再加工工艺中所用的常规方法。分离出的高活性辐射元素可以通过已知的方法进行密封，如通过已知的玻璃化工艺。在任何情况下，处理浓缩的钚和其它有害元素的全部过程都要在辐射屏蔽器中进行远距离操作。使用本专利技术的方法萃取阴离子的过程中，可以有利地使用本身对环境没有危害的化学品，这样基本上不产生二次水溶性废物。下面参考附图，通过实施例描述本专利技术的实施方案，其中附图说明图1是体现本专利技术的超临界流体萃取工艺流程示意图。如图1所示，含锕系元素阴离子污染的颗粒材料，如砂子，经洗涤，冲洗，空气干燥，然后置于市售接触槽1中的一个不锈钢容器中。包括等比例的络合剂叔丁胺和氧化剂如H2O2混合物的萃取剂在高压萃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含有离子性物质的宿主介质（ｈｏｓｔ ｍｅｄｉｕｍ）中萃取离子性物质的方法，包括使介质与含有超临界流体和络合剂的萃取溶剂接触，以溶解和萃取存在于所述介质中的离子性物质，其中络合剂含有带正电荷的配位体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NG施马特，RGG霍尔姆斯，ND丁克，M达比塞尔，
申请(专利权)人：英国核子燃料公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]