从高放废液中提取锶的萃取剂及提取锶的方法技术

本发明专利技术提供了一种从高放废液中提取锶的萃取剂及提取锶的方法。该萃取剂的结构为：

Extraction agent of strontium from high level radioactive waste liquid and method for extracting strontium

The invention provides an extractant for extracting strontium from high-level radioactive waste liquid and a method for extracting strontium. The structure of the extractant is:

【技术实现步骤摘要】
从高放废液中提取锶的萃取剂及提取锶的方法
本专利技术属于核燃料后处理领域，特别涉及一种从高放废液中提取锶的萃取剂及提取锶的方法。
技术介绍
乏燃料中包括六十多种元素，通过Purex流程可提取其中的U和Pu，其余元素则主要进入高放废液。高放废液中含有一定量的Sr-90，分离其中的Sr-90具有重要意义，一方面，Sr-90可作为生产同位素电池的原料；另一方面，提取Sr-90可以减少高放废液中高释热量的核素，从而有效减少玻璃固化体的体积。提取高放废液中锶的方法较多，包括沉淀法、离子交换法、膜分离法、色层分离法及萃取法。其中，萃取法具有良好的选择性、较高的产品收率和净化效果，适合连续操作，而萃取法的关键在于萃取剂的选择。提取锶的萃取剂主要包括四类：氯化双碳杂硼烷基合钴、磷酸酯类、冠醚类和酰胺荚醚类。在这四类萃取剂中，氯化双碳杂硼烷基类合钴对Cs、An、Ln等大多数“硬酸”均有较强的萃取能力，但选择性差。磷酸酯类只能在低酸度下萃取，且选择性差，需要加入多种水相络合剂防止Fe、Zr等元素的萃取。冠醚类的选择性较好，但是合成较为困难，在烷烃中的溶解性能差。酰胺荚醚类萃取剂中，目前报道的主要有N,N,N’,N’-四辛基酰胺荚醚和四丁基酰胺荚醚，N,N,N’,N’-四辛基酰胺荚醚的萃取容量较低，而高放废液中N,N,N’,N’-四辛基酰胺荚醚可萃取元素(Zr、Sr等)的含量较高，为避免三相的出现，需加入TBP、单酰胺等相改良剂，导致萃取体系复杂，同时也导致萃取锶的分配比下降；四丁基酰胺荚醚萃取能力强，但更容易出现三相，需采用50％的正十二烷-异辛醇做稀释剂，由于异辛醇在水中的溶解度较大，辐解产物复杂，应用于高放废液处理还存在较大困难。基于各类锶萃取剂目前存在的上述种种不足，为改善由高放废液中提取锶的效果，提高锶萃取剂的综合性能，有必要研发一种新的锶萃取剂及提取锶的方法。
技术实现思路
为解决从高放废液中提取锶的萃取剂目前存在的综合性能不高，每种萃取剂都存在明显的性能短板问题，本专利技术提供了一种从高放废液中提取锶的萃取剂及提取锶的方法。该萃取剂的结构为：其中，R1和R2均代表烷基，R1的碳原子数为6～8，R2的碳原子数为10～12。一种采用上述萃取剂从高放废液中提取锶的方法，包括以下步骤：(1)配制萃取剂-煤油溶液作为萃取体系；(2)在高放废液中加入草酸和HEDTA，并调节高放废液的酸度；(3)采用所述萃取体系从高放废液中萃取锶。根据一个实施例，所述萃取体系中萃取剂的浓度为0.18-0.22mol/L。根据一个实施例，所述煤油可以由正十二烷代替。根据一个实施例，所述草酸的浓度为0.2-0.3mol/L。根据一个实施例，所述HEDTA的浓度为0.04-0.06mol/L。根据一个实施例，所述调节高放废液的酸度为调节至2.5-3.5mol/L。本专利技术的萃取剂属于不对称酰胺荚醚类化合物，具有优良的综合萃取性能，其在煤油等烷烃类溶剂中具有优良的溶解性能，萃取过程中不出现三相，无需添加相改良剂，对锶的萃能力强，选择性好。采用本专利技术提取锶的方法能够从高放废液中有效提取锶。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本专利技术实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。本专利技术的萃取剂属于不对称酰胺荚醚类化合物，R1碳原子数的选择有利于保证萃取能力。R2碳原子数的选择有利于控制萃取体系粘度，萃取过程分相较快，并同时避免萃取过程中出现三相。根据本专利技术萃取剂对锶的萃取性能研究可知：其一，相同浓度萃取剂萃取锶的分配比随酸度的变化规律一致，都是随着酸度的增加先增加后减小，最大分配比对应的萃取体系硝酸浓度为3mol/L；其二，酸度相同时，萃取锶的分配比随萃取剂浓度的增加而显著增加。经试验筛选，萃取剂浓度为0.18-0.22mol/L时，萃取分配比较大，分相较快。本专利技术萃取剂对关键裂片元素的萃取性能如表1所示，由表1可知：在不加水相络合剂时，该萃取剂萃取Zr、Pd的分配比较高；加入草酸后，Zr的分配比大幅度下降；加入HEDTA后，Pd的分配比显著下降。经试验筛选，采用浓度为0.2-0.3mol/L的草酸及浓度为0.04-0.06mol/L的HEDTA为水相络合剂，可有效防止Zr、Pd等金属离子的萃取。表1本专利技术萃取剂对关键裂片元素的萃取性能根据一个示例，本专利技术从高放废液中提取锶的萃取剂(R1的C原子数为8，R2的C原子数为12)，其结构为：根据一个示例，采用本专利技术的萃取剂从某高放废液中提取锶，其主要步骤如下：(1)配制萃取剂-煤油溶液作为萃取体系；所述萃取体系中萃取剂的浓度可以为0.2mol/L；所述煤油可以由正十二烷代替。萃取锶前，采用DIAMEX流程或酰胺荚醚流程提取高放废液中的锕系和镧系元素。(2)在高放废液中加入草酸和HEDTA，并调节高放废液的酸度；所述草酸的浓度可以为0.2mol/L；所述HEDTA的浓度可以为0.05mol/L；所述调节高放废液的酸度可以为调节至3mol/L。(3)采用所述萃取体系从高放废液中萃取锶。在该示例的萃取体系中，各元素的分配比如表2所示。由表2可以看出，Sr的分配比大于10，即在相比为1:1的条件下，单级萃取率可达到90％；其它元素的分配比都小于0.2，即锶和其它裂片元素的分离因子大于50。上述数据表明，该萃取体系能够有效的从高放废液中提取锶，且产品纯度较高。采用本专利技术的萃取剂进行多组平行试验，当R1的C原子数在6～8，R2的C原子数在10～12范围内变动时，均取得了良好的萃取效果。表2萃取体系中各元素的分配比通过对比试验研究发现，与本专利技术萃取剂结构类似的其它两种不对称酰胺荚醚类化合物，并不能从高放废液中有效提取锶，这两种化合物如下：化合物1在正十二烷中的溶解度小于0.1mol/L，难以满足萃取要求；化合物2在正十二烷中的溶解度虽然大于0.1mol/L，但与水或硝酸接触时，会出现严重的乳化，也不满足萃取要求。而本专利技术的萃取剂在正十二烷中具有良好的溶解性能，其萃取硝酸的水相极限酸度大，大于10mol/L，萃取过程中不出现三相，无需添加相改良剂，萃取Sr、Zr的有机相极限浓度也能较好满足萃取要求。虽然根据本专利技术总体构思的一些实施例已被显示和说明，然而，本领域普通技术人员应理解，在不背离本专利技术的总体构思的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，本专利技术的范围以权利要求和它们的等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从高放废液中提取锶的萃取剂，其特征在于该萃取剂的结构为：

【技术特征摘要】
1.一种从高放废液中提取锶的萃取剂，其特征在于该萃取剂的结构为：其中，R1和R2均代表烷基，R1的碳原子数为6～8，R2的碳原子数为10～12。2.一种采用如权利要求1所述的萃取剂从高放废液中提取锶的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)配制萃取剂-煤油溶液作为萃取体系；(2)在高放废液中加入草酸和HEDTA，并调节高放废液的酸度；(3)采用所述萃取体系从高放废液中萃取锶。3.根据权利要求2所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何喜红，曹智，苏哲，袁洁琼，谢书宝，张虎，叶国安，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11