[發(fā)明專利]雙二甘酰胺配體及其制備方法和含有雙二甘酰胺配體的鑭系/錒系分離萃取體系

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710012186.6
• 申請(qǐng)日: 2017-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106892835A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁頌東;王志鵬;胡曉陽(yáng);張利榮;劉瑩;宋蓮君;陳志力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C07C235/10
• 分類(lèi)號(hào): C07C235/10;B01D11/04;G21F9/12
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司51202
• 代理人: 唐麗蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核燃料循環(huán)及核廢物處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及用于鑭系/錒系分離的萃取體系，具體涉及一種雙二甘酰胺配體及其制備方法和含有雙二甘酰胺配體的鑭系/錒系分離的萃取體系。

背景技術(shù)

核燃料的合理處理、處置是核能可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。“分離-嬗變”法是一種普遍優(yōu)先采用的核燃料后處理方法，其要點(diǎn)是采用溶劑萃取法從高放廢液中將占例較小但毒性極強(qiáng)的錒系選擇性分離出來(lái)，然后將其嬗變?yōu)槎虊勖蚍€(wěn)定的核素。目前，較成熟的用于錒系分離的流程主要有TRUEX、DIDPA、TRPO、DIAMEX等流程(顧忠茂等,原子能科學(xué)技術(shù),2002,36(2):160-167)，但這些流程在萃取錒系的同時(shí)亦會(huì)將鑭系一起萃取，而鑭系有較大的中子吸收截面，會(huì)成為錒系嬗變中的“中子毒物”，嚴(yán)重干擾其嬗變，甚至無(wú)法進(jìn)行。因此，鑭系/錒系分離在高放廢液處理中是十分必要的。然而，由于三價(jià)錒系與鑭系具有非常相近的物理和化學(xué)性質(zhì)，因此分離難度極大。尤其是錒系中需要處理的最關(guān)鍵元素為镅(Am)，而與其物理化學(xué)性質(zhì)最相近的鑭系是銪(Eu)，若能實(shí)現(xiàn)Am/Eu的分離，則鑭系/錒系分離問(wèn)題可迎刃而解。因此，目前該領(lǐng)域的工作主要以Am和Eu作為錒系和鑭系的代表進(jìn)行研究。

依據(jù)軟硬酸理論，雖然三價(jià)錒系與鑭都屬硬酸，但前者比后者略偏軟一些，更易與含S、含N等軟配位原子的配體結(jié)合，理論上可利用這一差異實(shí)現(xiàn)鑭系/錒系的分離。因此，含S、N等軟配位原子的萃取劑的研發(fā)成為多年來(lái)該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

目前國(guó)際上普遍采用的鑭錒分離方案，是先將被共萃的錒系與鑭系用0.1～0.5mol/L的HNO₃反萃，再?gòu)姆摧鸵褐袑㈠H系或鑭系分離出來(lái)(Madic C et al.,PARTNEW—New solvent extraction processes for minor actinides—Final Report；2004；CEA-Report 6066)。從上世紀(jì)60年代開(kāi)始，國(guó)際上開(kāi)發(fā)了許多用于鑭錒分離的流程，代表性有TALSPEAK、Cyanex 301、BTPs等流程。

TALSPEAK流程是由美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室于1964年提出的(Nilsson M et al.,Solvent Extr.Ion Exch.,2009,27:354-377)。該流程以0.3mol/L二-(2-乙基己基)磷酸【HDEHP，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)以下(1)】的二異丙基苯溶液為有機(jī)相，以1.0mol/L乳酸和0.05mol/L二乙基三胺五乙酸【DTPA，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)以下(2)】的HNO₃溶液為水相。水相含N配體DTPA作為一種掩蔽劑，會(huì)優(yōu)先與錒系配位，生成水溶性配合物保留在水相中，而含O配體HDEHP則將鑭系萃入到有機(jī)相中，從而實(shí)現(xiàn)錒系和鑭系的分離。該研究表明，這種流程可使Am³⁺和Eu³⁺的分離因子SF_Am/Eu達(dá)到10以上(Nilsson M et al.,Solvent Extr.Ion Exch.,2007,25:665-701)。雖然TALSPEAK流程有較好的分離效果，但該流程水相絡(luò)合劑用量較大，且還需使用乳酸緩沖溶液，導(dǎo)致流程變得復(fù)雜。此外，由于在高放廢液中鑭系的含量遠(yuǎn)大于錒系，更為合理的方法應(yīng)是將量多的鑭系掩蔽在水相中，同時(shí)將量少的錒系元素萃至有機(jī)相中。因此，該流程采用萃取量大的鑭系、掩蔽量小的錒系的方法在實(shí)際應(yīng)用中并不十分合理。

Cyanex 301流程是以工業(yè)品Cyanex 301中的主要成分二-(2,4,4-三甲基戊基)二硫代次膦酸【HBTMPDTP，見(jiàn)以下結(jié)構(gòu)式(3)】為萃取劑，以飽和烴類(lèi)溶劑為稀釋劑，在pH 3.5的條件下，對(duì)Am³⁺和鑭系進(jìn)行萃取。研究發(fā)現(xiàn)，Cyanex 301對(duì)Am³⁺有很好的選擇性，SF_Am/Eu值高達(dá)5900(Zhu YJ et al.,Solvent Extr.Ion Exch.,1996,14:61-68)。雖然該萃取劑對(duì)鑭/錒分離有非常好的效果，但存在化學(xué)穩(wěn)定性與輻照穩(wěn)定性差、產(chǎn)生二次廢物量多、不能在較高酸度下萃取等缺點(diǎn)，尚不能用于實(shí)際應(yīng)用中。