一种具有苯乙烯基膦酸双酯结构的铀萃取剂及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种具有苯乙烯基膦酸双酯结构的铀萃取剂及其应用，将含苯乙烯基膦酸双酯的液体萃取体系与含铀的料液混合进行萃取得到含铀萃取液和提铀尾液，可以实现铀的富集与提取。采用苯乙烯基膦酸双酯化合物作为萃取剂，不仅在不同酸介质中对铀有良好的萃取分离效果，且能有效降低铀分离成本。尤其是针对硝酸铀酰的萃取性能好，在与P204协同萃取硫酸铀酰时能有效改善分相效果。

A uranium extractant with styrylphosphonate structure and its application

【技术实现步骤摘要】
一种具有苯乙烯基膦酸双酯结构的铀萃取剂及其应用
本专利技术涉及铀萃取
，具体来说，涉及一种具有苯乙烯基膦酸双酯结构的铀萃取剂及其应用。
技术介绍
萃取技术是化学工程领域一种重要的分离技术，萃取剂是萃取分离过程中的关键要素之一。其中，含磷化合物是一类重要的萃取剂，对于提高金属综合回收率具有重要作用。含磷萃取剂的应用最早是在第二次世界大战期间，磷酸三丁酯被应用于提取铀。此后，溶剂萃取成为提取核燃料的主要方法，中性含磷萃取剂相比酸性含磷萃取剂具有易反萃的优点，是铀的主要萃取剂。TBP溶剂萃取工艺目前仍是铀纯化的主要工艺，该工艺首先以硝酸溶解铀化学浓缩物(如黄饼)制备高浓度铀溶液，使用TBP进行萃取，再通过反萃取得到高纯度的硝酸铀酰溶液，最后经沉淀、转型结晶、煅烧、还原等工序制得核电纯UO2(牛玉清,赵凤岐,舒祖骏,等.用TBP溶剂萃取法制备核电纯二氧化铀.核化学与放射化学.2011，33(3):136-147.)。将TBP分子中的烷氧基取代为烷基可得到不同结构的中性含磷萃取剂，包括单烷基膦酸二烷基酯、二烷基膦酸单烷基酯与三烷基氧膦(TRPO)，取代的烷基数量越多，萃取剂的萃取能力越强。单烷基膦酸二烷基酯的一个代表是甲基膦酸二甲庚酯(P350)，研究表明P350对铀/钍分离的选择性优于TBP与膦酸三异戊酯(李诗萌,谈梦玲,丁颂东,等.三种中性磷萃取剂萃取分离铀(VI)与钍(IV)的研究[J].化学研究与应用,2016,28(3):307-315.)。TRPO流程被应用于高放废液的处理而受到关注，但是单独使用TRPO对高放废液进行处理会产生第三相，使萃取过程难以进行，需要在有机相中加入TBP来改善分相效果(杨大助,焦荣洲.从高放废液中提取锕系元素的研究-TRPO萃取体系的改进.核化学与放射化学.1995，17(1):26.)。虽然目前关于核燃料萃取剂的研究较多，但是中性含磷类萃取仍是不可替代的主要萃取剂。TBP和TRPO是工业中应用最多的两种中性含磷类萃取剂，TBP属于磷酸三烷基酯化合物，优点是合成简单，成本低，性能稳定，萃取过程中分相快。将TBP分子中的三个烷氧基取代为烷基即可得到TRPO，TRPO的优点是对铀的萃取能力强，萃取容量更大，且辐照稳定性好，但是萃取过程中容易形成三相物。P350的性质介于TBP与TRPO之间，其萃取性能优于TBP且分相效果较好，可以预见此类化合物在铀萃取工业中有较好的前景，值得进一步深入研究。将磷酸三烷基酯的一个烷氧基取代为苯乙烯基可得到苯乙烯基膦酸双酯，该化合物有望具备优良的萃取铀的性能。美国专利US2516168A与US2471472A公开了一种苯乙烯基膦酸双酯的方法，该方法首先合成了苯乙烯基膦酰二氯，再将其与过量的醇反应制得苯乙烯基膦酸双酯。中国专利CN106674277A公布了一种合成烯膦酸酯类化合物的方法，该方法以芳基乙烯和磷酸酯为原料，三氯化铁和铜盐为催化剂，二叔丁基过氧化物为氧化剂，加入三乙胺和有机溶剂后，在惰性气体保护及高温条件下反应制得目标产物。中国专利CN108623627B中公布了一种苯乙烯基膦酸单酯的合成方法，并将其应用于金属氧化矿的选矿和稀土金属阳离子的萃取。苯乙烯基膦酸双酯的应用报道较少，有研究者报道了苯乙烯基膦酸双酯用作阻燃剂的应用(范望喜,张舟,李文元,等.苯乙烯基膦酸酯阻燃剂的合成与表征[J].涂料工业,2012,42(3):29-31.)，但目前还没有其用作萃取剂的报道。
技术实现思路
针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种具有苯乙烯基膦酸双酯结构的铀萃取剂及其应用，其对铀的萃取性能好，制备方法经济简单、易于操作、环境友好。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一方面，本专利技术提供通式(I)所示化合物，所述化合物具有苯乙烯基膦酸双酯结构，用于铀萃取剂；式中，R选自烷基或芳烷基。优选地，所述R选自C1～C8烷基或C6～C12芳烷基。更进一步地，所述R选自C1～C6的烷基。更进一步地，所述R选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、2-甲基丙基、叔丁基等。另一方面，本专利技术提供一种萃取分离铀的方法，所述方法包括使用上述通式(I)所示化合物萃取分离铀的步骤。本专利技术分离铀的方法可以采用溶剂萃取的方法进行，例如将本专利技术式(I)所示化合物配制成液体萃取体系使用，也可以采用固液萃取的方法进行，例如将本专利技术式(I)所示化合物制成萃淋树脂等固态分离材料直接与含铀的料液进行萃取使用。进一步地，本专利技术萃取分离铀的方法采用溶剂萃取的方法进行，所述方法包括：将含式(I)所示化合物的液体萃取体系与含铀的料液混合进行萃取得到含铀萃取液和提铀尾液。所述含式(I)所示化合物的液体萃取体系包括式(I)所示化合物和稀释剂。进一步地，所述稀释剂选自C5～C16烷烃、煤油、石蜡、C5～C16脂环族烷烃、C6～C12芳烃等。进一步地，所述稀释剂选自煤油，例如航空煤油、磺化煤油等。进一步地，所述含式(I)所示化合物的液体萃取体系还含有协同萃取剂。进一步地，所述协同萃取剂为含磷萃取剂，例如：直链三烷基氧化膦(Cyanex923)、支链三烷基氧化膦(Cyanex925)、三辛基氧化膦(TOPO)、甲基膦酸二甲庚酯(P350)、2-乙基己基膦酸二(-2-乙基己基)酯、二(2,4,4-三甲基戊基)二硫代膦酸(Cyanex301)、二(2,4,4-三甲基戊基)硫代膦酸(Cyanex302)、二(2-乙基己基)磷酸(P204)、2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基酯(P507)、二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸(Cyanex272)、二(2-乙基己基)膦酸(P227或P229)的酸性磷(膦)萃取剂等。进一步地，所述协同萃取剂与式(I)所示化合物的质量比为1:1～10。进一步地，所述含式(I)所示化合物的液体萃取体系中式(I)所示化合物的质量浓度为10％～50％，优选为10％～30％。进一步地，所述含式(I)所示化合物的液体萃取体系与含铀的料液的体积比为1:1～10。进一步地，所述含铀的料液包含水相铀和矿物酸。进一步地，所述矿物酸包括硝酸、硫酸等。进一步地，所述水相铀中铀浓度为1.13～30g/L。进一步地，所述矿物酸浓度为0.1～2.5mol/L。进一步地，本专利技术所述的方法还包括用反萃取剂反萃取含铀萃取液中的铀得到浓缩的铀溶液。进一步地，所述反萃取剂包括酸溶液、碱溶液或盐溶液。所述酸溶液包括盐酸溶液、硝酸溶液、或二者的混合液。所述碱溶液包括氨水、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液等。所述盐溶液包括草酸钠溶液、草酸钾溶液等。所述反萃取剂的质量浓度为10～100g/L。进一步地，所述萃取过程如下：(A)将式(I)所示化合物溶于稀释剂中配制浓度为10％～50％的含式(I)所示化合物的液体萃取体系；(B)将含式(I)所示化合物的液体萃取体系与硝酸铀酰溶液以1:1～10的相比混合并充分接触，5min后静置分相，收集有机相(即含铀萃取液)；(C)将反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.通式(I)所示化合物，其特征在于，所述化合物具有苯乙烯基膦酸双酯结构，用于铀萃取剂；/n

【技术特征摘要】
1.通式(I)所示化合物，其特征在于，所述化合物具有苯乙烯基膦酸双酯结构，用于铀萃取剂；



式中，R选自烷基或芳烷基。


2.一种萃取分离铀的方法，其特征在于，所述方法包括使用权利要求1所述的通式(I)所示化合物萃取分离铀的步骤。


3.根据权利要求2所述萃取分离铀的方法，其特征在于，所述萃取分离铀的方法采用溶剂萃取的方法进行；
进一步地，所述方法是指将含式(I)所示化合物的液体萃取体系与含铀的料液混合进行萃取得到含铀萃取液和提铀尾液。


4.根据权利要求3所述萃取分离铀的方法，其特征在于，所述含式(I)所示化合物的液体萃取体系包括式(I)所示化合物和稀释剂。


5.根据权利要求4所述萃取分离铀的方法，其特征在于，所述稀释剂选自C5～C16烷烃、煤油、石蜡、C5～C16脂环族烷烃或C6～C12芳烃。


6.根据权利要求2所述萃取分离铀的方法，其特征在于，所述含式(I)所示化合物的液体萃取体系还含有协同萃取剂。


7.根据权利要求3所述萃取分离铀的方法，其特征在于，所述协同萃取剂与式(I)所示化合物的质量比为1:1～10；
所述含式(I)所示化合物的液体萃取体系中式(I)所示化合物的质量浓度为10％～50％；
所述含式(I)所示化合物的液体萃取体系与含铀的料液的体积比为1:1～1:10；
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟宏，黄凯华，王帅，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43