CMPO-[Cnmim][NTf2]對(duì)銪和鈾的萃取行為研究.pdf

1、隨著核電的廣泛利用，不可避免地將會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越多的乏燃料，如何處理這些乏燃料已經(jīng)成為世界各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)。由于在乏燃料后處理的過(guò)程中產(chǎn)生的高放廢液里含有半衰期長(zhǎng)、放射性強(qiáng)的次錒系核素，使得處理它們變得非常的困難。目前比較理想的處理方式是將其分離后嬗變轉(zhuǎn)化為低放射性或無(wú)放射性的元素，這樣就能極有效地降低了后續(xù)處理的潛在危害。但是在進(jìn)行嬗變處理前，需要將次錒系元素與具有很高中子吸收截面且大量存在于乏燃料廢液中的鑭系元素進(jìn)行分離。然而，由于次錒系

2、元素的化學(xué)性質(zhì)與鑭系元素的化學(xué)性質(zhì)非常的相近，這會(huì)給兩者的分離帶來(lái)很大的麻煩。幾十年來(lái)，辛基(苯基)-N,N-二異丁基胺甲?；谆趸?CMPO)在萃取錒系元素方面具有公認(rèn)的突出表現(xiàn)，盡管如此，與其一起的有機(jī)萃取劑和稀釋劑在萃取過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水解和輻射降解導(dǎo)致萃取性能下降。這一問(wèn)題嚴(yán)重地制約了這類萃取劑的應(yīng)用前景，因此有必要尋找兼具良好的萃取能力與輻射穩(wěn)定性的新萃取體系。離子液體擁有不容易揮發(fā)性、易燃行差、加熱不分解和化學(xué)性質(zhì)不容易改變

3、、可自行設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛的用在各種金屬的萃取回收中，因此，離子液體在乏燃料后處理中，取代傳統(tǒng)的各種有機(jī)溶劑成為新型的綠色溶劑展現(xiàn)出了遼闊的應(yīng)用前景。所以本課題選取CMPO作為萃取劑，離子液體作為稀釋劑，組成新型的萃取體系，研究其對(duì)鑭、錒元素代表銪和鈾的萃取行為，以期能在鑭錒元素分離的研究上開(kāi)拓新思路，在實(shí)際的廢物處理中得到應(yīng)用。然而在此之前，需要對(duì)這種新型萃取體系針對(duì)鑭、錒元素的萃取行為上做系統(tǒng)、深入的研究。
　　本文討論了

4、 CMPO/1-烷基-3-甲基咪唑雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽([Cnmim][NTf2]，n=2，6，8，12)萃取體系分別對(duì)硝酸溶液中的銪離子(Eu3+)和鈾酰根離子(UO2+2)的萃取行為。主要研究了這種新型萃取體系的耐酸性，萃取動(dòng)力學(xué)，熱力學(xué)以及萃取機(jī)理，并探究了離子液體結(jié)構(gòu)變化對(duì)萃取行為的影響，最后選取CMPO/[C2mim][NTf2]體系初步研究了其輻照穩(wěn)定性并用其對(duì)模擬高放廢液中的鑭錒元素進(jìn)行了萃取分離。本論文一共分為5章，

5、每章的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論概括如下：
　　論文首先介紹本課題的研究背景。未來(lái)，能源的發(fā)展離不開(kāi)核能，核能是能源發(fā)展的必由之路，核能必將成為未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中的重要一環(huán)。核電作為核能利用的最主要的方式，其發(fā)展前景不可限量。然而核電的發(fā)展就會(huì)帶來(lái)核燃料后處理，核燃料后處理首要的任務(wù)就是對(duì)高放廢液的處置，水法后處理是目前應(yīng)用比較廣泛的處理方式。接著介紹萃取劑CMPO在鑭錒元素分離中的應(yīng)用，最后是新型綠色溶劑離子液體的概念介紹，以及這類溶劑在乏

6、燃料后處理相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的研究成果。綜合上述內(nèi)容引出本論文的選題意義，研究?jī)?nèi)容以及研究目標(biāo)。
　　論文第二章主要研究了以CMPO為萃取劑，以疏水性咪唑類離子液體[Cnmim][NTf2]為稀釋劑，對(duì)硝酸溶液中Eu3+的萃取行為。首先，我們?cè)诟魉岫认逻M(jìn)行了 CMPO/[Cnmim][NTf2]萃取體系的酸度預(yù)存性實(shí)驗(yàn)。接著為了探究萃取平衡時(shí)間，我們進(jìn)行了萃取動(dòng)力學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)。在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，我們探究了萃取劑CMPO濃度對(duì)Eu3+萃取行

7、為的影響，并討論了萃取機(jī)理，萃取反應(yīng)的熱力學(xué)。此外，我們還探討了離子液體結(jié)構(gòu)的變化對(duì)體系萃取行為的影響，萃取過(guò)程中第三相的成因，并在相同的實(shí)驗(yàn)條件下評(píng)價(jià)了新體系與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑萃取體系的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　論文第三章主要研究以CMPO為萃取劑，以[Cnmim][NTf2]為稀釋劑，對(duì)硝酸溶液中 UO2+2的萃取行為。首先我們考察了CMPO/[Cnmim][NTf2]萃取體系的酸度預(yù)存性實(shí)驗(yàn)，接著為了探究萃取平衡時(shí)間我們?cè)诤线m的酸度下進(jìn)行了

8、萃取動(dòng)力方面的實(shí)驗(yàn)。然后，我們研究了各體系針對(duì)UO2+2的萃取機(jī)理以及萃取反應(yīng)的熱力學(xué)，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下同傳統(tǒng)有機(jī)溶劑萃取體系進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，這過(guò)程中我們探究了稀釋劑[Cnmim][NTf2]的側(cè)鏈烷基長(zhǎng)度變化對(duì) UO2+2萃取行為的影響。
　　論文第四章以前面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，選取了萃取性能相對(duì)較好的CMPO/[C2mim][NTf2]體系，初步研究了該新型萃取體系的輻射穩(wěn)定性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種新體系相對(duì)于傳統(tǒng)的有機(jī)體系具有較好的