雙酰胺類萃取劑萃取稀土元素的研究.pdf

1、稀土是重要的有色金屬，在新材料開發(fā)、超純材料制備等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。溶劑萃取具有反應(yīng)速度快、分離效果好的特點(diǎn)，已成為分離純化稀土的主要手段。另外，核燃料后處理的一個(gè)目標(biāo)是利用中子將半衰期很長的錒系元素轉(zhuǎn)變?yōu)榘胨テ诙痰耐凰?，但是鑭系元素能有效的捕獲中子，所以必須利用溶劑萃取的方法將高放廢液中的錒系元素和鑭系元素分離。
　　 新型萃取劑的研制和工藝流程的科學(xué)設(shè)計(jì)一直是溶劑萃取的兩個(gè)重要方面，因此探索合適的萃取劑和萃取條件對(duì)萃取

2、化學(xué)的發(fā)展具有重要意義。酰胺類萃取劑對(duì)錒系和鑭系元素有很好的萃取性能，但其相關(guān)的萃取化學(xué)理論以及萃取分離性能研究還不夠深入。本文合成了五種酰胺類萃取劑，對(duì)其萃取性能進(jìn)行了詳細(xì)研究，主要內(nèi)容包括以下方面：
　　 (1)合成了N, N, N’，N'-四丁基-3-氧戊二酰胺(TBDGA), N, N, N’，N'-四乙基-3-氧戊二酰胺(TEDGA), N, N'-二甲基-N, N'-二苯基3-氧戊二酰胺(DMDPhDGA), N,

3、N'-二甲基-N, N'-二癸基3-氧戊二酰胺(DMDDDGA), N, N, N’，N'-四丁基丙二酰胺(TBMA)，分別用紅外光譜、元素分析、核磁共振等分析方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。
　　 (2) TBDGA萃取硝酸的結(jié)果表明，在較低的酸度條件下，萃取劑與硝酸主要形成1:1的加合物。
　　 (3)研究了TBDGA、DMDPhDGA、DMDDDGA在硝酸介質(zhì)中萃取三價(jià)鑭系元素的性能及機(jī)理，詳細(xì)考察了硝酸濃度、萃取劑濃度及

4、溫度對(duì)萃取分配比的影響。得到萃取反應(yīng)的機(jī)理為：除在氯仿體系中Dy(Ⅲ)離子與4個(gè)DMDDDGA分子配位外，其它的都是一個(gè)鑭系離子與三個(gè)萃取劑分子配位。首次用紅外光譜和電導(dǎo)率研究了TBDGA與鑭系元素配合物的結(jié)構(gòu)，證明此配合物為離子型配合物。
　　 (4)萃取劑對(duì)三價(jià)鑭系離子的萃取分配比在實(shí)驗(yàn)酸度范圍內(nèi)隨硝酸濃度和萃取劑濃度的增大而增大；在相同實(shí)驗(yàn)條件下，分配比隨著原子序數(shù)的增加而增大。萃取反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，低溫有利于萃取。通過計(jì)

5、算得到萃取反應(yīng)的平衡常數(shù)及熱力學(xué)函數(shù)值。研究萃合物的紅外光譜表明萃取劑分子通過羰基與金屬離子配位。
　　 (5)在不同稀釋劑體系中研究了TBDGA和DMDDDGA從硝酸介質(zhì)中萃取鑭系離子的性能及反應(yīng)機(jī)理，在不同稀釋劑中TBDGA對(duì)Gd(Ⅲ)離子的萃取能力為：二甲苯＞四氯化碳＞甲苯＞氯仿，萃合物的組成為Gd(NO3)3·3TBDGA; DMDDDGA對(duì)Gd(Ⅲ)、Dy(Ⅲ)離子的萃取能力為：四氯化碳＞甲苯＞苯＞氯仿，萃取Gd(Ⅲ)

6、離子時(shí)萃合物的組成為Gd(NO3)3·3DMDDDGA，萃取Dy(Ⅲ)離子時(shí)萃合物的組成為Dy(NO3)3·4DMDDDGA。稀釋劑不僅影響萃取劑的萃取效率，也影響萃合物的組成。
　　 (6)在不同實(shí)驗(yàn)條件下考察了N, N, N’，N'-四丁基丙二酰胺(TBMA)與仲辛基苯氧基乙酸(CA-12)、二（2-乙基己基）磷酸(P204)、三正辛基氧化膦(TOPO)對(duì)Yb(Ⅲ)離子的協(xié)同萃取，發(fā)現(xiàn)在所研究的實(shí)驗(yàn)條件下沒有出現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)。<