用于锕系元素萃取分离的新萃取剂研究

概述了近十几年国内外有关用于锕系元素萃取分离的新萃取剂的研究进展，并对酰胺类、亚砜类、磷类及双吡唑啉酮４类新萃取剂的设计、筛选等进行了讨论。     

用于分离铀的萃取剂微胶囊制备及其吸附性能研究

为解决传统萃取工艺中溶剂损失和乳化等问题,本文结合萃取和离子交换的特点,采用溶剂挥发法制备了一种聚砜壁材的含二（2-乙基己基）磷酸酯（D2EHPA,或P204）的萃取剂微胶囊,研究了稀释剂、分散剂、表面活性剂和无机盐（NaCl）对微胶囊成球的影响,确定了微胶囊的最佳制备条件。结果表明：当采用二甲苯作稀释剂、P204萃取剂浓度为50%时,微胶囊对铀的吸附容量能达到40 mg/g以上;采用100 g/L H₂SO₄作解吸剂,铀解吸率可达99%;聚砜壁材的P204萃取剂微胶囊在低浓度铀溶液中具有较好的吸附性能,解吸后可重复使用。     

日本原研开发出用于分离锕系元素的高性能萃取剂

【《日本原子能学会专刊》2000年第10期报道】日本原子能研究所成功开发出高效分离回收反应堆乏燃料中含有的锕系元素的新萃取剂。此种萃取剂不仅可应用于原子能领域,而且可应用于其他工业领域。乏燃料中作为燃料可回收利用的除了铀、钚之外,还含有裂变产物和锕系元素。通常可采用溶剂萃取法从其硝酸溶液中分离回收锕系元素、并对其进行处理处置、以减少放射性废物量,而用这次开发出的萃取剂可回收近100%的锕系元素。(如图所示,用传统的萃取法只能回收80%。)开发新萃取剂采用了分子设计法,有效运用理论和计算科学开发出了TODGA(四辛—3—…     

包含酰胺类萃取剂的微胶囊萃取铀酰离子

用制备的包覆酰胺类萃取剂的微胶囊研究了其在水溶液中对ＵＯ＾２＋２的萃取条件。并对反萃取及微胶囊的重复使用作了初步探讨。结果表明,微胶囊包覆萃取剂后,隔开了有机相和水相,可避免乳化及三相的产生。     

PMCBP与中性萃取剂对铕的协同萃取

研究了１－苯基－３－甲基－４（２－氯苯氯基）哟唑酮－５（ＰＭＣＢＰ）与三辛基氧化膦（ＴＯＰＯ）、二正辛基亚砜（ＤＯＳＯ、二环己基亚砜（ＤＣｙＨＳＯ）和磷酸酸古丁酯（ＴＢＰ）的二甲苯溶液从盐酸介质中对肴的协同萃取，实验证实有明显的协萃效应，采用斜率法测定了ＰＭＣＢＰ单独和协萃铕的配合物组成，它们分别为ＥｕＡ２．Ｃｌ．ＨＡ和ＥｕＡ２．Ｃｌ．Ｂ（Ｂ为ＴＯＰＯ、ＤＯＳＯ、ＤＣｙＨＳＯ ＴＢＰ）。计算了它们     

锕系镧系元素分离中新萃取剂的研究（Ⅲ）——新萃取剂HMBMFFT的合成及其对铀（VI）的萃取研究

通过酰基化、氯化、硫化反应合成了新的酰代毗陛硫酮，即4-(4—甲氧基）-苯甲酰基—2，4—二氢-5—甲基-2—苯基—3H-吡唑硫酮—3(HMBMPPT)。产物的结构用红外、氢核磁共振谱、质谱、元素分析及X射线衍射进行了表征。研究了以氯仿为溶剂HMBMPPT在硝酸介质中对铀(VI)的萃取行为，考察了稀释剂、萃取剂浓度、酸度、温度及盐折剂浓度对分配比的影响。同时，对萃取配合物的化学组成及萃取机理也进行了分析和讨论。     

锕系、镧系元素分离中新萃取剂的研究(III)——新萃取剂HMBMPPT的合成及其对铀(VI)的萃取研究

通过酰基化、氯化、硫化反应合成了新的酰代吡唑硫酮,即4-(4-甲氧基)-苯甲酰基-2,4-二氢-5-甲基-2-苯基-3H-吡唑硫酮-3(HMBMPPT)。产物的结构用红外、氢核磁共振谱、质谱、元素分析及X射线衍射进行了表征。研究了以氯仿为溶剂HMBMPPT 在硝酸介质中对铀(VI)的萃取行为,考察了稀释剂、萃取剂浓度、酸度、温度及盐析剂浓度对分配比的影响。同时,对萃取配合物的化学组成及萃取机理也进行了分析和讨论。     

磷酸三异戊酯、磷酸三仲丁酯对U(Ⅵ)、Th(Ⅳ)的萃取性能

研究了磷酸三异戊酯(TiAP)、磷酸三仲丁酯(TsBP)的正十二烷溶液从硝酸介质中萃取U(Ⅵ)、Th(Ⅳ)的性能及Th(Ⅳ)的萃取容量,并在相同条件下与磷酸三丁酯(TBP)的萃取性质进行了比较。结果表明:TiAP对Th(Ⅳ)、U(Ⅵ)的萃取性能与TBP相近,相同酸度情况下,分配比均略高于TBP;TsBP萃取U(Ⅵ)的分配比高于TBP,而萃取Th(Ⅳ)的分配比低于TBP。随着水相硝酸浓度的增大,两种萃取剂对Th(Ⅳ)、U(Ⅵ)的萃取分配比增大,但在较高酸度下则相反;同时比较了TiAP、TsBP、TBP对Th(Ⅳ)的萃取容量。     

Separation of Actinide Elements by Solvent Extraction Using Centrifugal Contactors in the NEXT Process

Using the advanced aqueous reprocessing system named NEXT process, actinides recovery was attempted by both a simplified solvent extraction process using TBP as an extractant for U, Pu and Np co-recovery and the SETFICS process for Am and Cm recovery from the raffinate. In U, Pu and Np co-recovery experiments a single cycle flow sheet was used under high nitric acid concentration in the feed solution or scrubbing solution. High nitric acid concentration in the feed solution aided Np oxidation not only in the feed solution, but also at the extraction section. This oxidation reaction accomplished Np extraction by TBP with U and Pu. Most of Np could be recovered into the product solution. In the SETFICS process, a TRUEX solvent of 0.2 mol/dm³ CMPO and 1.4 mol/dm³ TBP in n-dodecane was employed instead of 0.2 mol/dm³ CMPO and 1.0 mol/dm³ TBP in n-dodecane in order to increase the loading of metals. Instead of sodium nitrate, hydroxylamine nitrate was applied to this experimental flow sheet in accordance with a “salt-free” concept. The counter current experiment succeeded with the Am and Cm product. On the high-loading flow sheet, compared with the previous flow sheet, the flow of the aqueous effluents and spent solvent were expected to decrease by about one half. Two solvent extraction experiments for actinides recovery demonstrated the utility of the flow sheet of these processes in the NEXT process.     

二(2,4,4三甲基戊基)-二硫代膦酸萃取分离Am和Cm的研究

研究了二（2,4,4三甲基戊基）-二硫代膦酸（HBTMPDTP）对Am与Cm的萃取和分离,单级萃取分离因数约为3。pH值、离子强度、萃取剂浓度、温度等因素对分离因子影响不大。8级萃取、3级洗涤的多级逆流萃取实验表明：HBTMPDTP能够使Am与Cm得到有效分离。萃取实验的计算值和实验值符合很好。根据串级计算给出了HBTMPDTP萃取分离压水堆废液中镅和锔的推荐流程,采用9级萃取、4级洗涤的萃取分离流程,镅的萃取率为99．92％,放化纯度达到99．99％,质量纯度达到99．82%;锔的萃余率为94．90％,放化纯度达到99．90％,质量纯度达到97．68％,镅中锔的分离因数为20,锔中镅的分离因数为1186。可以满足Am与Cm的分离-嬗变要求。     

双-丁二酰胺萃取剂对硝酸体系中Th(Ⅳ)的萃取

研究了双-丁二酰胺萃取剂的合成及其对硝酸介质中Th(Ⅳ)离子的萃取行为。从简单的原料出发，合成了新型的多官能团的双-丁二酰胺萃取剂，并以其为萃取剂、二甲苯为稀释剂，考察了水相中硝酸浓度、萃取剂浓度、盐析剂浓度等因素对Th(Ⅳ)离子分配比的影响。利用斜率分析方法提出了双-丁二酰胺萃取剂萃取Th(Ⅳ)的萃取机理。利用该萃取剂对比萃取了钍及铕离子，得到了高达166.6的分离因子。     

反应堆构件中63Ni的分离和自动测量

介绍了反应堆构件中６３Ｎｉ的分离和自动测量方法。测量结果的不确定度（１σ）小于２．３％。     

萃取色层法从加速器辐照的镉靶中提取111In

采用质子回旋加速器通过natCd(p,xn)111In 核反应制备111In 。为实现从加速器辐照的天然Cd靶中提取111In ,建立使用二（2-乙基己基）磷酸萃淋树脂（CL-D2EHPA ,75~120目）色层柱法从Cd靶溶解液中提取111In 的工艺。根据In3+、Fe3+、Cu2+、Zn2+和Cd2+在盐酸或硝酸体系与50%的 CL-D2EHPA之间的分配系数,确定了使用CL-D2EHPA色层柱从天然Cd靶和靶内含有杂质核素中提取111In 的工艺：首先用 7 mol/L 硝酸将Cd、Cu、Zn穿透,再用3 mol/L 盐酸解吸111In 并收集。111In 的放化回收率大于96%,用天然Cd靶制备的111In 核纯度大于96%,化学杂质小于2 mg/L。     

镅锔分离研究进展

乏燃料后处理产生的高放废液中Am和Cm是长期释热的主要来源,将它们分离出来并进一步进行分离和处置,对高放废物的长期安全处理处置具有重要意义。另外,超钚元素生产涉及Am和Cm材料的获取以及辐照后靶件中Am和Cm的化学分离。因此Am、Cm的分离一直是锕系元素化学与材料研究的重要领域之一。但是Am、Cm之间的分离相当困难,水溶液中Am、Cm基本均以正三价离子形式存在,化学性质非常相似。早期的离子交换法分离因子低,近年来主要研究将Am(Ⅲ)氧化到高价态实现分离,或通过Am、Cm与配体的亲和力差异、不同配体组合产生"推拉效应"以提高分离因子。本文综述了相关研究现状,概述了主要流程研发情况,并展望了该领域的研究趋势。     

以七氟丙烷为介质离心分离碳同位素

以七氟丙烷（C₃HF₇）为分离介质,通过气体离心法研究碳同位素的分离制备。利用国产气体离心机开展单机离心分离实验,通过气体质谱仪分析C₃HF₇样品,计算不同工况条件下的分离系数和单机分离功率,分离系数可达1.12。在单机实验结果的基础上,采用相对丰度匹配级联（MARC）模型,对富集¹³C的生产进行级联计算。选取分离功率最大的实验工况作为计算参数,通过三次级数分别为30、60、75的级联分离,可以将¹³C的丰度从天然丰度富集至30%以上。综合考虑单机实验和级联计算的结果,以C₃HF₇为介质离心分离碳同位素可行。     

U(Ⅵ)在稀TBP/煤油-硝酸水溶液中的分配

研究了稀ＴＢＰ／煤油（ψ（ＴＢＰ）≤１０％）溶液萃取低浓度铀（ρ（Ｕ（Ⅵ））≤１０ｇ／Ｌ时,ＨＮＯ３、Ａｌ（ＮＯ３）３、ＴＢＰ、Ｕ浓度以及温度对Ｕ（Ⅵ）分配比Ｄ（Ｕ（Ⅵ））的影响,给出了Ｄ（Ｕ（Ⅵ））与各因素的关系,并对其分配规律进行了深入的研究。     

超临界水氧化技术处理磷酸三丁酯的实验研究

放射性废磷酸三丁酯是一种常见的放射性有机废物,其妥善处理对于核工业的可持续发展至关重要。本文采用间歇式超临界水氧化设备,对磷酸三丁酯的氧化分解进行了探究。结果表明,磷酸三丁酯的降解产物无毒害物,气相产物为CO₂,液相产物为CO^2-₃、PO^3-₄及未反应的有机物,证实了超临界水氧化技术处理磷酸三丁酯的可行性。通过对反应温度、反应压力等因素对有机物去除率影响的研究,确定了磷酸三丁酯超临界水氧化反应的最优化反应条件：反应温度450 ℃、反应压力24 MPa、磷酸三丁酯初始浓度0.05 mol/L、过氧化氢过量1倍。在此反应条件下,停留时间为10 min时,有机物去除率可达99.9%。