[發(fā)明專利]一種利用濁點萃取技術從水相中富集鈾、釷的方法

有效

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• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103045869A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 沈興海;高嵩;孫濤祥;陳慶德
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B60/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發(fā)明屬于核燃料循環(huán)領域，具體涉及一種利用濁點萃取從水相中富集鈾、釷的方法。

背景技術

鈾是目前核能利用中的一種最主要的核燃料，釷是核能利用的潛在資源。同時，兩者均具有生物致病性。基于鈾、釷的應用前景和毒性，有效的富集、分離、檢測環(huán)境和生物樣品中的鈾、釷是十分重要的。

濁點萃取(cloud?point?extraction，簡稱CPE)技術是近年發(fā)展起來的一種新型分離富集技術，主要利用非離子表面活性劑溶液的增溶和分相實現(xiàn)對溶質的富集和分離。對非離子表面活性劑溶液，當溫度高于一定值時，溶液變渾濁，發(fā)生相分離；一相是體積很小的富表面活性劑相，另一相是表面活性劑濃度為臨界膠束濃度的水相。這種現(xiàn)象即為濁點現(xiàn)象，相應的溫度稱為濁點。利用此性質，在濁點萃取中，金屬離子與萃取劑形成疏水配合物進入膠束的非極性核中；當溫度高于非離子表面活性劑的濁點時，發(fā)生相分離，增溶于膠束中的金屬離子隨表面活性劑析出，從而實現(xiàn)金屬離子的萃取分離。與常規(guī)溶劑萃取相比，該技術無須使用大量有毒有害的有機溶劑，具有富集系數(shù)高、相分離操作簡單、低成本、安全、高速等顯著優(yōu)點，是一種新型的環(huán)境友好的分離技術，具有很好的工業(yè)應用潛力。

采用濁點萃取技術的富集U(VI)、Th(IV)已有一些報道，例如Draye等(Draye?M.，et?al，J.Chem.Technol.Biotechnol.，2006，81，1872)采用8-羥基喹啉(8-HQ)為萃取劑，以TX-114為表面活性劑萃取UO₂²⁺。當pH＞4時，萃取效率可以達到100％，但隨pH逐漸降低至pH＜2，萃取效率趨近于0。聯(lián)苯甲酰(DBM)、1-(吡啶基偶氮)-2-萘酚(PAN)等酸性萃取劑也被用于濁點萃取UO₂²⁺、Th⁴⁺中，但均存在酸性條件下基本無效果的問題。而在實際應用，如核燃料后處理中，溶液的酸度經(jīng)常處于一個較高的水平，從而限制了濁點萃取的應用。中性萃取劑，如磷酸三丁酯(TBP)，常規(guī)溶劑萃取中在酸性條件下有較好的萃取效果，但在濁點萃取中效果較差(Pashalidis?I.，et?al.，J.Radioanal.Nucl.Chem.，2010，286，461)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種利用濁點萃取技術從水相中萃取U(VI)或Th(IV)的方法。

本發(fā)明所提供的從水相中萃取U(VI)或Th(IV)的方法，是采用濁點萃取法，以三烷基氧膦(TRPO)為萃取劑，二乙二醇單[(1，1，3，3-四甲基丁基)苯基]醚(TX-114)為表面活性劑，C_nmimNTf₂類(即1-烷基-3-甲基咪唑雙三氟甲烷磺酰亞胺)離子液體為添加劑，從具有一定離子強度的不同條件的含鈾酰離子或釷離子的水溶液中將UO₂²⁺或Th⁴⁺高效地萃取分離出來。

本發(fā)明所涉及的C_nmimNTf₂類離子液體的具體實例包括：C₂mimNTf₂、C₄mimNTf₂、C₆mimNTf₂、C₈mimNTf₂、C₁₀mimNTf₂、C₁₂mimNTf₂等，這些離子液體可以單獨使用，也可以將一種或幾種一起混合使用。

離子液體是一類完全由陰陽離子組成且在室溫或相近溫度下呈液態(tài)的有機化合物，具有無毒、無顯著蒸氣壓、對環(huán)境友好、無可燃性、熔點低且液態(tài)區(qū)間寬、熱穩(wěn)定性好、可溶解多種有機物及無機物等優(yōu)點，被譽為“綠色溶劑”。離子液體作為添加劑可以改變表面活性劑溶液的物理化學性質。本發(fā)明使用C_nmimNTf₂類離子液體為添加劑，大大提高了萃取體系對鈾、釷離子的富集能力。

本發(fā)明所述TRPO既可為單一的物質，如三辛基氧膦(TOPO)、三庚基氧膦、三己基氧膦等；也可為兩種或多種三烷基氧膦的混合物；當然也可為含有不同烷基鏈長的三烷基氧膦化合物；或為上述各種物質的混合物。三烷基(混合)氧膦的萃取性能類似于TOPO。