含氮杂环化合物萃取分离三价锕系与镧系元素

乏燃料后处理中的三价锕系和镧系元素分离是“分离-嬗变”过程的主要环节,对于建立先进核燃料循环具有重要意义。然而,三价锕系和镧系元素结构与性质非常相似,实现二者的分离一直都是分离科学研究领域的难题。溶剂萃取法是三价锕系和镧系元素分离的基本方法之一,而运用含硫、氮等软配位原子的萃取剂则是实现分离的关键。在众多的萃取剂中,含氮杂环化合物因其优良的萃取分离能力,同时符合CHON原则而利于实现废物最小化,近年来引起了广泛的研究兴趣。本文综述了国内外研究报道的典型含氮杂环类三价锕系和镧系元素分离萃取剂,包括三联吡啶、TPTZ、BTP、BTBP以及以TPEN为代表的氮杂环取代胺类萃取剂,对其分离能力、稳定性等性能进行了比较,对萃取机理以及影响其萃取能力的因素等亦进行了说明,并对萃取剂的后续设计、改进提出了参考性建议。     

二烃基二硫代膦酸萃取分离三价锕系与镧系元素研究

三价锕系与镧系元素的有效分离是实现“分离-嬗变”先进燃料循环的关键环节之一。然而,由于三价锕系与镧系元素的物理化学性质极为接近,其有效分离一直是分离领域的难题之一。在溶剂萃取分离法中,含S、N等软配体的萃取剂表现出良好的分离性能。1995年,商业试剂Cyanex 301被发现能够从常量镧系元素中有效分离三价锕系元素,随后发现其纯化产品二(2,4,4-三甲基戊基)二硫代膦酸对示踪量和常量的镧系元素中的三价锕系都具有非常好的萃取分离效果,并提出了分离工艺,进行了热实验验证。机理研究结果表明,二(2,4,4-三甲基戊基)二硫代膦与三价锕系或镧系元素形成的配合物中以八配位的立方体为主。烃基换成苯基或氯苯等基团之后,没有分离效果,但在磷酸三烃基酯等中性萃取剂协萃条件下,具有一定的分离效果。最近发现烃基换成o-三氟甲基苯基后,可以获得非常好的分离效果。虽然二烃基二硫代膦酸的稳定性还期望进一步提高,对其萃取分离机理的认识还有待深入,但是由于其卓越的分离性能,在三价锕系与镧系元素分离应用中具有良好的应用前景。