【摘要】：~(90)Sr(t_(1/2)=28.79a)是高放廢液中一種長壽命、高釋熱的裂變放射性核素,十分有必要從高放廢物中分離出來。近年來,三齒雙酰胺莢醚(兩個酰胺基團間包含一個醚鍵)類萃取劑以其對三價和四價鑭錒系元素有極高的親和力,在錒系元素分離中得到了廣泛的研究,其醚氧鍵和冠醚也有相似的性質(zhì)。本文研究了二甲基二辛基雙酰胺莢醚(DMDODGA)作為萃取劑,分別在40/60(v/v)%正辛醇/煤油和離子液體[C_6mim][Tf_2N]從HNO_3介質(zhì)中萃取鍶的行為。通過使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測量水相鍶濃度,采用酸堿滴定法滴定水相和有機相的酸度。首先研究了DMDODGA在40%正辛醇/煤油中對HNO_3的萃取行為,采用對應(yīng)溶液法分析數(shù)據(jù),得出萃取平衡后水相HNO_3濃度小于2.3mol/L時,DMDODGA與HNO_3形成1:1的絡(luò)合物;平衡后水相HNO_3濃度在2.3mol/L~3.3mol/L時,DMDODGA與HNO_3形成1:1和1:2的絡(luò)合物;平衡后水相HNO_3濃度在3.3mol/L以上時,DMDODGA與HNO_3可能也會形成1:3的絡(luò)合物。其次研究了DMDODGA在40%正辛醇/煤油中對鍶的萃取行為。得出酸度為0~5mol/L時,分配比(D_(Sr))隨水相初始HNO_3濃度的增加先增大后減小,在初始HNO_3濃度為1mol/L時達到最大,其中NO_3~-的鹽析作用和H~+的競爭作用分別在低酸度和高酸度下占主導(dǎo)地位;D_(Sr)隨水相初始鍶濃度的增加而減小,原因在于有機相自由萃取劑DMDODGA濃度的減小;萃取過程中Sr~(2+)與3個DMDODGA分子配位,25℃下萃取平衡常數(shù)的對數(shù)lgK=4.01;萃取過程的焓變?H105.52KJ/mol,熵變?S270.47J/(mol·K),25℃下吉布斯自由能變?G?HT?S24.88KJ/mol。最后研究了DMDODGA在離子液體[C_6mim][Tf_2N]中對鍶的萃取行為,酸度為0~5mol/L時,D_(Sr)隨水相初始HNO_3濃度的增加而減小,H~+的競爭作用是影響分配比變化的主要因素;萃取過程中,Sr~(2+)同樣與3個DMDODGA分子配位,25℃下萃取條件平衡常數(shù)的對數(shù)lgK_(ex)=4.19。在DMDODGA-[C_6mim][Tf_2N]-40%正辛醇/煤油體系中,[C_6mim][Tf_2N]可作為DMDODGA的協(xié)萃劑參與到萃取過程中。
【圖文】：

第 1 章 緒論1.3.1 萃取劑一個萃取體系乃至一個流程最重要的部分就是萃取劑的選擇。CCD（硼鈷衍生物圖 1.2a）是一個具有π鍵的三價鈷的硼團簇，添加聚乙二醇（PEGs）作為協(xié)同試劑后可以用于萃取鍶。CCD 和 PEGs 的化學(xué)和輻照穩(wěn)定性好，甚至可以在高酸度下使用而且已經(jīng)經(jīng)過真正的 HLW 測試[20]。自從上世紀(jì) 60 年代末發(fā)現(xiàn)大環(huán)聚醚后，，發(fā)現(xiàn)不同種類的冠醚能夠有效的萃取堿金屬或堿土金屬離子。其中二環(huán)己基-18-冠-6（DCH18C圖 1.2b）和二叔丁基環(huán)己基 18-冠-6（DtBuCH18C6，圖 1.2c）對鍶的萃取效果最好由于它們萃取能力高、選擇性好，這兩種冠醚被認為是最有希望應(yīng)用于鍶萃取的萃取劑。很多學(xué)者[21-29]研究了這兩種冠醚對鍶的萃取。但過去冠醚價格昂貴，合成困難[30]，這限制了其在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用。

冠醚來萃取分離裂變產(chǎn)物鍶。1.3.2 鍶的分離流程早在 20 世紀(jì) 90 年代美國阿貢國家實驗室（ANL）研發(fā)了以 4,4’,(5’)-二叔丁基環(huán)己基 18 冠醚 6（DtBuCH18C6）為萃取劑的萃取鍶流程（SREX ）[ 32]。美國愛達荷國家工程與環(huán)境實驗室分別使用模擬酸性放射性廢物[33]和真正的酸性放射性廢物[34]對SREX 進行測試。在 SREX 流程中，萃取劑為 DtBuCH18C6，稀釋劑為 Isopar L（異構(gòu)烷烴溶劑油），TBP 用作相改性劑，使用離心萃取器處理了約 51L 的模擬超鈾元素萃余液，大約萃取并回收 99.9%的鍶；使用 SREX 流程處理經(jīng)過 TRUEX 測試的萃余液，最終發(fā)現(xiàn)從萃余液中除去 l 幾乎全部（99.997%）放射性鍶。測試中沒有觀察到如溢流和沉淀物生成等操作問題。在上世紀(jì)九十年代對 SREX 流程還有一次測試[35]，這些都表明表明 SREX 流程有希望應(yīng)用在從放射性廢物中除去鍶中。TRPO 流程除了錒系元素分離外還有后續(xù)處理鍶和銫的流程，如圖 1.3 所示[36]。即使用冠醚從 TRPO 流程廢液中萃取鍶，采用無機離子交換法來提取銫。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TL941

【參考文獻】

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1 陳靖;王建晨;;從高放廢液中去除錒系元素的TRPO流程發(fā)展三十年[J];化學(xué)進展;2011年07期

2 葉國安,羅方祥,何建玉,肖松濤,朱文彬,陳文俊,丁頌東,黃忠良;酰胺類萃取劑從模擬高放廢液中分離錒系和鑭系元素的研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);2001年S1期

3 葉國安,羅方祥,姜永青,丁頌東,陳文俊;酰胺莢醚對鍶的萃取行為研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);2001年04期

4 焦榮洲,宋崇立,朱永;萃取分離法處理高放廢液的進展[J];原子能科學(xué)技術(shù);2000年05期

5 鄭曉玲,倪兆艾;取代酰胺萃取稀土元素的研究[J];福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年01期

6 宋崇立;分離法處理我國高放廢液概念流程[J];原子能科學(xué)技術(shù);1995年03期

7 羅上庚;高放廢物處理、處置的國際現(xiàn)狀分析[J];輻射防護;1988年Z1期

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1 楊永青;萬俊生;馬燕;潘孝兵;唐秀歡;肖艷;;二環(huán)己基-18-冠醚-6對鍶的萃取研究[A];首屆核化學(xué)與放射化學(xué)青年學(xué)術(shù)交流會論文摘要集[C];2006年

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2 徐嬋;氟硼熒類熒光染料和開鏈冠醚及其堿土金屬配合物的光譜學(xué)性質(zhì)研究[D];蘭州大學(xué);2011年

3 張艷菊;雙酰胺類萃取劑萃取稀土元素的研究[D];濟南大學(xué);2010年

本文編號：2674621