NPPFA和TiAP萃取铀（Ⅵ）和铕（Ⅲ）的物理化学研究

摘要

目前在核燃料后处理、高放废液处置及放射化学分析等领域中最有效的分离锕系、镧系元素的方法依然是溶剂萃取法。由于镧系、锕系元素的离子半径相近，绝大部分离子稳定在三价氧化态且均为硬酸，这三个特征使两系离子之间的分离极为困难。近年来，一些含“S”“N”软配位原子的萃取剂颇受人们关注。为了寻求一种更好的分离镧系-锕系元素的萃取剂，且不给环境带来二次污染，本文合成了一种含“N”软配位原子的杂环酰胺类萃取剂，研究该萃取剂对铀(Ⅵ)和铕(Ⅲ)的萃取性能，主要内容如下： 1.以2-吡啶甲酸为母体，四氢吡咯烷为环状仲胺合成了一种杂环的酰胺类萃取剂N-吡咯烷基-2-吡啶甲酰胺(NPPFA)。该萃取剂为桔红色液体，溶于极性溶剂。通过红外光谱、核磁共振谱和气相色谱-质谱联用等技术，对其结构进行了表征。 2.首次研究了NPPFA在硝酸介质中对U(Ⅵ)的萃取行为和机理。在所选用的几种稀释剂(苯、甲苯、氯仿、二氯乙烷等)中，分配比相差不大，盐析剂可提高萃取分配比。本实验选用二氯乙烷为稀释剂，研究了水相酸度、萃取剂浓度、温度等因素对萃取分配比的影响，得出萃合物的组成为UO2(NO3)2·NPPFA，并通过红外光谱对萃合物的结构进行了表征。 3研究了NPPFA在硝酸介质中对镧系元素Eu(Ⅲ)的萃取，考察了温度、萃取剂浓度、盐析剂浓度对萃取Eu(Ⅲ)的影响，确定萃合物的组成为Eu(NO3)3·NPPFA。 4.首次选择了1，10-菲啰啉(Phen)为协萃剂，1，2-二氯乙烷为稀释剂，研究了NPPFA-Phen-二氯乙烷体系对铀(Ⅵ)的协同萃取，发现上述萃取体系有明显的协同效应，探讨了NPPFA与1，10-菲啰啉的协萃机理，确定了萃合物的组成为UO2(NO3)2·NPPFA·Phen. 5.分别研究了磷酸三异戊酯(TiAP)与磷酸三丁酯(TBP)在硝酸介质中对U(Ⅵ)的萃取行为及机理，结果发现TiAP有比TBP好的物理性能，且比TBP的萃取效果好，在以煤油为稀释剂萃取U(Ⅵ)的过程中，发现TiAP萃取U(Ⅵ)时，酸度达到8mol.L-1时也没有发现乳化现象。 6.研究了γ辐照对磷酸三异戊酯(TiAP)和用不同稀释剂稀释后的TiAP对萃取U(Ⅵ)性能的影响以及酸洗、碱萃洗γ辐照纯TiAP有机相对萃取U(Ⅵ)性能的恢复。结果发现TiAP比TBP的辐照稳定性强，且在以煤油作稀释剂时辐照对TiAP萃取U(Ⅵ)性能的影响较小，实验还发现，用10％Na2CO3溶液洗涤辐照过的有机相可以降低辐照对萃取铀(Ⅵ)的影响。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明和本论文使用授权说明

第一部分：N-吡咯烷基-2-吡啶甲酰胺(NPPFA)萃取铀(Ⅵ)和铕(Ⅲ)的物理化学研究

第一章：前言

1.1核能发展与核废物的安全处置

1.2高放废液分离的研究进展

1.3锕系镧系分离研究现状

1.4本论文的研究目的及目标

参考文献

第二章：N-吡咯烷基-2-吡啶甲酰胺(NPPFA)的合成及表征

2.1引言

2.2N-吡咯烷基-2-吡啶甲酰胺(NPPFA)的合成

2.3N-吡咯烷基-2-吡啶甲酰胺(NPPFA)的表征

2.4小结

参考文献

第三章：NPPFA萃取铀(Ⅵ)的性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4萃合物的表征

3.5结论

参考文献

第四章：N-吡咯烷基-2-吡啶甲酰胺(NPPFA)对铕(Ⅲ)的萃取性能

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4结论

参考文献

第五章：NPPFA与1，10-菲啰啉(Phen)对铀(Ⅵ)的协同萃取

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4结论

参考文献

第六章：结论与展望

第二部分：磷酸三异戊酯(TiAP)的辐照稳定性研究

第一章：前言

1.1研究目的和意义

1.2理论依据

参考文献

第二章：磷酸三异戊酯(TiAP)和磷酸三丁酯(TBP)对铀(Ⅵ)萃取性能的比较

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4 TiAP和TBP对萃取铀(Ⅵ)性能的比较

2.5结论

参考文献

第三章：γ-辐照对磷酸三异戊酯(T iAP)萃取U(Ⅵ)性能的影响

3 1引言

3.2材料和方法

3.3结果与讨论

3.4结论

参考文献

第四章：结论

附录：N-吡咯基烷基-2-吡啶甲酰胺(NPPFA)对苯酚的萃取

作者在攻读学位期间公开发表的论文

致谢