一种中性膦萃取剂用于萃取分离钍的方法技术

本发明专利技术提供了一种钍的萃取分离方法，所述方法采用通式(I)所示的中性膦萃取剂中的至少一种作为萃取剂，萃取分离含钍原料液中的钍；其中R1选自C1～C8烷基和H，R2选自C1～C8烷基和H，R3选自C1～C8直链或支链烷基，R4选自苯氧基或C1～C8直链或支链烷基。本发明专利技术的萃取剂与稀释剂组成的萃取体系对含钍原料液中的钍的萃取率极高，并对钍有很高的负载量，是一种高效的钍的萃取分离方法。

【技术实现步骤摘要】
一种中性膦萃取剂用于萃取分离钍的方法
本专利技术涉及钍的萃取分离领域，尤其涉及一种新的中性膦萃取剂用于萃取分离钍的方法。
技术介绍
钍是一种重要的潜在核能燃料，它本身不易裂变，但是吸收中子后可转变成易裂变的U-233，可作为新型核反应堆的原料用来发电，所以钍的纯化及制备是钍核能开发的重要前提。目前在中国江西省和南方其他一些地区中，离子吸附型稀土矿中伴生有一些低放射性钍，这些钍的利用率几乎为零，伴随着稀土的开采进入到渣及尾矿中，作为未被回收的副产物，对环境造成了极大地污染和危害。以磷酸三丁酯TBP从硝酸溶液中萃取钍的方法应用最早最广。TBP性质稳定，不被硝酸氧化，价格便宜。但是使用前需要对萃取剂进行预处理，来除去TBP中的一些杂质，并且需再用稀硝酸洗涤，消耗大量的酸。而且，萃取过程中，TBP也会出现一定程度的水解，导致需消耗大量萃取剂。中国专利CN104131164A中公开了一种用中性磷酰胺萃取剂萃取分离钍的方法，虽然可以使用较短的萃取流程实现钍的有效分离，但是该方法还存在萃取剂用量大、负载钍容量相对较低(30％萃取剂对钍的负载量为48.56g/L)等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种采用中性膦萃取剂对钍进行萃取分离的方法，所述萃取剂的分离系数高，萃取现象好，且该萃取剂的稳定性好，具有明显提高的重复利用率高。有鉴与此，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供了一种钍的萃取分离方法，所述方法采用通式(I)所示的中性膦萃取剂中的至少一种作为萃取剂，萃取分离含钍原料液中的钍：其中，R1选自C1～C8烷基和H，优选自C1～C4烷基和H，更优选自C1～C2烷基和H；R2选自C1～C8烷基和H，优选自C1～C4烷基和H，更优选自C1～C2烷基和H；R3选自C1～C8直链或支链烷基，优选自C3～C7直链或支链烷基，更优选自C3～C7直链烷基。R4选自苯氧基或C1～C8直链或支链烷基，优选自苯氧基或C4～C8直链或支链烷基，更优选自苯氧基。优选的，在通式(I)所示的中性膦萃取剂中，R1、R2和R3的总碳原子数为1～28，优选为2～16，更优选为3～10，还更优选为4～8。优选的，在通式(I)所示的中性膦萃取剂中，R1、R2、R3和R4的总碳原子数为1～36，优选为8～22，更优选为9～16，还更优选为10～14。优选的，通式(I)所示的中性膦萃取剂为正丁基膦酸二苯基酯，异丁基膦酸二苯基酯，叔丁基膦酸二苯基酯，正戊基膦酸二苯基酯，异戊基膦酸二苯基酯，正己基膦酸二苯基酯，异己基膦酸二苯基酯，正庚基膦酸二苯基酯，异庚基膦酸二苯基酯，正辛基膦酸二苯基酯，异辛基膦酸二苯基酯，二正丁基膦酸苯基酯，二异丁基膦酸苯基酯，二叔丁基膦酸苯基酯，二异己基膦酸苯基酯，二正己基膦酸苯基酯，二正辛基膦酸苯基酯中的一种或多种以任意比例的混合物。还优选的，通式(I)所示的中性膦萃取剂为叔丁基膦酸二苯基酯，正辛基膦酸二苯基酯，二叔丁基膦酸苯基酯，二正辛基膦酸苯基酯中的一种或多种以任意比例的混合物。根据本专利技术，所述方法包括如下步骤：将通式(I)所示的中性膦萃取剂中的至少一种与稀释剂混合后组成有机相，该有机相与含钍原料液混合后进行萃取，从而将钍从原料液中分离出来而进入有机相，得到含钍萃取液。根据本专利技术，所述方法还进一步包括如下步骤：用反萃剂(也可以称为反液、反萃液或反萃取液)反萃取含钍萃取液，得到含钍的反萃取产物。根据本专利技术，所述方法在进行反萃取步骤之前，还包括一个洗涤的步骤，即用洗涤液(也可以称为洗液、洗酸、洗涤剂)洗涤含钍萃取液的步骤。根据本专利技术，所述萃取温度优选为20～40℃,更优选为25～30℃，所述萃取时间优选为5～30min，更优选为10～20min。所述反萃取温度优选为20～40℃,更优选为25～30℃，所述反萃取时间优选为5～30min，更优选为10～20min。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术提供了一种钍的萃取分离方法，其中采用了一种全新的萃取剂(式(I)所示的中性膦萃取剂中的一种或多种的组合)，所述萃取剂的萃取能力强，具体而言，对较高浓度的钍溶液(含钍原料液)萃取率可以达到90％以上；另外，本专利技术萃取剂用量少且对钍有较高的负载量(体积分数约0.5％的萃取剂对钍的负载量达到130mg/L)，并且所述萃取剂对稀土元素没有萃取能力，可以在最短的时间内达到最好的分离效果，实现钍的有效分离回收，具有较高的应用价值。附图说明图1本专利技术的不同萃取剂的萃取率图2本专利技术和现有技术的不同萃取剂(浓度为0.015mol/L，体积分数约0.5％)对钍的负载量具体实施方式如前所述，本专利技术提供了一种钍的萃取分离方法，其中，如通式(I)所示的中性膦萃取剂中的至少一种用于萃取分离含钍原料液中的钍：其中R1选自C1～C8烷基和H，优选自C1～C4烷基和H，更优选自C1～C2烷基和H；R2选自C1～C8烷基和H，优选自C1～C4烷基和H，更优选自C1～C2烷基和H；R3选自C1～C8直链或支链烷基，优选自C3～C7直链或支链烷基，更优选自C3～C7直链烷基。R4选自苯氧基或C1～C8直链或支链烷基，优选自苯氧基或C4～C8直链或支链烷基，更优选自苯氧基。优选的，在通式(I)所示的中性膦萃取剂中，R1、R2和R3的总碳原子数为1～28，优选为2～16，更优选为3～10，还更优选为4～8。优选的，在通式(I)所示的中性膦萃取剂中，R1、R2、R3和R4的总碳原子数为1～36，优选为8～22，更优选为9～16，还更优选为10～14。在本专利技术的一个优选的实施方式中，所述方法包括如下步骤：将通式(I)所示的中性膦萃取剂中的至少一种与稀释剂混合后组成有机相，该有机相与含钍原料液混合后进行萃取，从而将钍从原料液中分离出来而进入有机相，得到含钍萃取液。研究发现，含所述中性膦萃取剂的有机相与含钍原料液混合萃取后，所述中性膦萃取剂与钍形成含钍的有机络合物，从而将钍从所述原料液中分离出来而进入有机相，得到含钍萃取液。所述稀释剂包括烷烃或芳烃中的一种或多种。优选的，所述烷烃选自正庚烷，辛烷，十六烷，航空煤油或260#溶剂油中的一种或多种；所述芳烃选自苯，甲苯，二甲苯中的一种或多种。更优选的，所述稀释剂选自苯，甲苯，二甲苯中的一种或多种。所述中性膦萃取剂和所述稀释剂的体积比为1～50：50～99，优选为10～40：60～90，更优选为10～30：70～90。研究发现，适当的添加稀释剂可以改善萃取现象，当稀释剂过多时，会降低萃取剂所占萃取体系的比重，从而影响萃取容量；当稀释剂过少时，会影响萃取体系中的有机相粘度大小，从而影响萃取现象，所以要选择合适的体积比。所述含钍原料液包含钍、无机酸及其他非钍元素。所述非钍元素可以是稀土元素、碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素或非金属元素等；优选地，所述非钍元素是稀土元素。所述含钍原料液中钍的浓度没有特殊限制，可优选为0.00001mol/L～0.001mol/L，还优选为0.00001mol/L～0.0005mol/L，更优选为0.00005mol/L～0.0005mol/L。优选的，原料液中的无机酸选自盐酸，硫酸或硝酸，优选为盐酸或硝酸，更优选为硝酸。此外，所述原料液的酸度(氢离子浓度)优选为0.01～6mol/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钍的萃取分离方法，其特征在于，所述方法采用通式(I)所示的中性膦萃取剂中的至少一种作为萃取剂，萃取分离含钍原料液中的钍：

【技术特征摘要】
2016.11.22 CN 20161104770351.一种钍的萃取分离方法，其特征在于，所述方法采用通式(I)所示的中性膦萃取剂中的至少一种作为萃取剂，萃取分离含钍原料液中的钍：其中，R1选自C1～C8烷基和H，优选自C1～C4烷基和H，更优选自C1～C2烷基和H；R2选自C1～C8烷基和H，优选自C1～C4烷基和H，更优选自C1～C2烷基和H；R3选自C1～C8直链或支链烷基，优选自C3～C7直链或支链烷基，更优选自C3～C7直链烷基。R4选自苯氧基或C1～C8直链或支链烷基，优选自苯氧基或C4～C8直链或支链烷基，更优选自苯氧基。2.根据权利要求1所述的钍的萃取分离方法，其特征在于，在通式(I)所示的中性膦萃取剂中，R1、R2和R3的总碳原子数为1～28，优选为2～16，更优选为3～10，还更优选为4～8。3.根据权利要求2所述的钍的萃取分离方法，其特征在于，在通式(I)所示的中性膦萃取剂中，R1、R2、R3和R4的总碳原子数为1～36，优选为8～22，更优选为9～16，还更优选为10～14。4.根据权利要求1-3任一项所述的钍的萃取分离方法，其特征在于，通式(I)所示的中性膦萃取剂为正丁基膦酸二苯基酯，异丁基膦酸二苯基酯，叔丁基膦酸二苯基酯，正戊基膦酸二苯基酯，异戊基膦酸二苯基酯，正己基膦酸二苯基酯，异己基膦酸二苯基酯，正庚基膦酸二苯基酯，异庚基膦酸二苯基酯，正辛基膦酸二...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓琦，董亚敏，王艳良，
申请(专利权)人：厦门稀土材料研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35