二甲基二辛基双酰胺荚醚对锆和镧系元素的萃取性能研究

摘要

在乏燃料后处理流程中，高放废液(HLLW)由于含有长寿命裂变产物和锕系元素等而具有强放射性、强毒性和高释热率等特点，因此需要从HLLW中分离出这些核素。在分离过程中，由于锕系和镧系元素在化学性质上比较相似而易发生共萃现象，通过对不同类型萃取剂萃取性能的研究，发现酰胺荚醚类萃取剂对An(Ⅲ)、Ln(Ⅲ)和其他裂片元素都有很好的萃取能力，并且具有稳定的化学性能、耐辐照、可以燃烧、燃烧产物不会产生二次污染等优点。
　　本文以二甲基二辛基双酰胺荚醚(DMDODGA)为萃取剂，40/60(V/V)％正辛醇/煤油为稀释剂，分别从硝酸水溶液中萃取Zr(Ⅳ)和Ln(Ⅲ)，考察了在初始水相硝酸浓度、萃取剂浓度以及温度等不同实验条件下DMDODGA萃取剂对金属离子萃取行为的影响。
　　通过DMDODGA对Zr(Ⅳ)的萃取实验，发现以下研究结果:
　　(1)在不同初始水相酸度范围内，DMDODGA对Zr(Ⅳ)的萃取分配比D随硝酸浓度的增加而增大，当硝酸浓度达到3.0mol/L之后，其分配比D开始随硝酸浓度的增大而减小;
　　(2)在不同萃取剂浓度范围内，DMDODGA对Zr(Ⅳ)的萃取分配比D随萃取剂浓度的增加而增大;通过斜率法研究了DMDODGA对金属的萃取机理，其萃取反应的机理为:在不同初始水相酸度下，金属元素与DMDODGA配位络合数不同;在0.3mol/L、1.0mol/L、3.0mol、L和5.0mol/L的酸度下，Zr(Ⅳ)与DMDODGA配位络合数分别为2.3、1.1、1.0和0.7;
　　(3)在不同温度范围下，DMDODGA萃取剂对Zr(Ⅳ)的萃取反应均为放热反应，其萃取分配比D随温度的增加而减少，即在低温下有利于萃取反应进行。
　　通过DMDODGA对Ln(Ⅲ)的萃取实验，发现以下研究结果:
　　(1)在不同初始水相酸度范围内，DMDODGA对La(Ⅲ)、Pr(Ⅲ)和Sm(Ⅲ)的萃取分配比D则随硝酸浓度的增加而增大，当硝酸浓度达到3.0mol/L之后，其分配比D开始随硝酸浓度的增大而减小，但是DMDODGA对Tb(Ⅲ)的萃取分配比D却随着硝酸浓度的增加而一直增大;
　　(2)在相同的初始水相酸度下，DMDODGA对Ln(Ⅲ)的萃取分配比D随Ln(Ⅲ)的原子序数的增加而增大;
　　(3)在不同萃取剂浓度范围内，DMDODGA对Ln(Ⅲ)的萃取分配比D随萃取剂浓度的增加而增大。在0.1mol/L、1.0mol/L和3.0mol的酸度下，La(Ⅲ)的配位络合数分别为1.2、2.2和1.9，Pr(Ⅲ)的配位络合数分别为2.5、2.5和2.7，Sm(Ⅲ)的配位络合数分别为1.8、2.8和2.9，Tb(Ⅲ)的配位络合数分别为3.4、2.5和2.7;
　　(4)在不同温度范围下，DMDODGA萃取剂对Ln(Ⅲ)的萃取反应均为放热反应，其萃取分配比D随温度的增加而减少，即在低温下有利于萃取反应进行。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景及意义

1．2高放废液的分离

1．3裂片元素

1．3．1锆元素

1．3．2镧系元素

1．4酰胺荚醚类萃取剂

1．4．1对称性酰胺荚醚

1．4．2非对称性酰胺荚醚

1．5本文研究内容

第2章实验原理与实验方法

2．1．1试剂

2．1．2仪器

2．2试剂配制

2．2．1有机试剂配制

2．2．2无机试剂配制

2．3实验方法

2．3．1分析方法

2．3．2相关计算过程

2．4实验过程

2．4．1稀释剂浓度对DMDODGA萃取性能的研究

2．4．2初始水相硝酸浓度对DMDODGA萃取性能的研究

2．4．3 H+离子浓度对DMDODGA萃取性能的研究

2．4．4 NO3-离子浓度对DMDODGA萃取性能的研究

2．4．5萃取剂浓度对DMDODGA萃取性能的研究

2．4．6金属离子浓度对DMDODGA萃取性能的研究

2．4．7萃取温度对DMDODGA萃取性能的研究

2．5实验条件

2．6本章小结

第3章DMDODGA对锆的萃取

3．2初始水相HNO3浓度对Zr(Ⅳ)萃取的影响

3．2．1初始水相HNO3浓度对Zr(Ⅳ)萃取的影响

3．2．2 H+离子浓度对Zr(Ⅳ)萃取的影响

3．2．3 NO3-离子浓度对锆萃取的影响

3．3萃取剂浓度对Zr(Ⅳ)萃取的影响

3．3．1萃取剂浓度对Zr(Ⅳ)萃取的影响

3．3．2萃合物组成分析

3．4锆离子浓度对Zr(Ⅳ)萃取的影响

3．5温度对Zr(Ⅳ)萃取的影响

3．5．2反应热力学计算

3．6本章小结

第4章DMDODGA对镧系元素的萃取

4．1．1水相HNO3浓度对镧系元素萃取的影响

4．1．2 H+离子浓度对镧系元素萃取的影响

4．1．3 NO3-离子浓度对镧系元素萃取的影响

4．2萃取剂浓度对镧系元素萃取的影响

4．2．1萃取剂浓度对镧系元素萃取的影响

4．2．2萃合物组成分析

4．2．3萃合物红外光谱分析

4．3温度对镧系元素萃取的影响

4．3．1温度对镧系元素萃取的影响

4．3．2反应热力学计算

4．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢