一种快速高效分离提取锶的萃取剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种快速高效分离提取锶的萃取剂及其制备方法，该萃取剂是以酰胺荚醚骨架为基础，具有如式(Ⅰ)所示结构的化合物。本发明专利技术解决了酰胺荚醚对Sr

【技术实现步骤摘要】
一种快速高效分离提取锶的萃取剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于分离提取
，具体涉及一种快速高效分离提取锶的萃取剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近些年来，世界能源短缺和安全问题日益凸显，核电正面临着新的发展机遇，妥善后处理核反应堆卸出的乏燃料是影响核能可持续发展的关键因素。目前被国际公认的且难以被替代的乏燃料后处理方案是基于U、Pu回收的PUREX流程。乏燃料经PUREX流程处理后产生的高放废液中，其主要成分除了残存的少量U和Pu、次锕系元素Np、Am和Cm、镧系元素，长寿命裂变产物核素外，还有一类高释热放射性核素。
90
Sr作为高放废液中的高产额裂变产物之一，同时具有强放射毒性和高释热性。若将其从中分离，不仅能降低对人类与环境潜在的危害，更重要的是，热量释放的减少，能缩短冷却废液时间，节约地质处置库的容积，直接有助于地质处置时的简单操作与节约成本。
[0003]另外，研究锶的分离方法对土壤、生物、食物、水等环境样品，以及血、尿中锶的含量的准确定量检测亦具有重要的指导意义。
[0004]对于锶的分离提取，目前已发展了包括沉淀法、离子交换法、膜分离法、色层分离法和溶剂萃取法等多种方法。其中溶剂萃取法因具有选择性好、快速、操作简单、可连续性操作、对设备要求不高以及适用于大规模生产等优点，是目前高放废液中分离
90
Sr的主要手段。
[0005]溶剂萃取分离
90
Sr的萃取剂主要有三类：双碳杂硼烷基合钴(CCD)，二叔丁基环己基18
‑
冠
‑6‑
醚(DtBuCH18C6)以及酰胺荚醚(DGA)。其中CCD和DtBuCH18C6在特定稀释剂中虽具有萃取能力强，选择性好的优点，但由于两者极性大，需采用毒性大、腐蚀性强、易挥发的苯基三氟甲基砜、卤代烃、正辛醇作稀释剂，再加之合成难度大，其应用受到限制。酰胺荚醚中，目前报道的对Sr
2+
有一定萃取能力的如N,N,N
′
,N
′‑
四辛基
‑3‑
氧戊二酰胺(TODGA)，N,N,N
′
,N
′‑
四异丁基
‑3‑
氧戊二酰胺(TiBDGA)。该类化合物仅含“C、H、O、N”元素，可完全焚烧，且可以采用烷烃作稀释剂，其局限在于萃取容量低，高酸条件下易出现三相，需加入改性剂抑制三相，这样使得体系复杂，且现有的该类酰胺荚醚对Sr
2+
的萃取能力还有待提升。针对Sr
2+
分离的必要性，考虑到目前各类萃取剂的综合性能并不高，有必要开发新的对Sr
2+
有更高萃取能力的萃取剂及萃取体系。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种快速高效分离提取锶的萃取剂及其制备方法。解决了酰胺荚醚对Sr
2+
的萃取能力不佳的问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种快速高效分离提取锶的萃取剂，其特征在于，该化合物是以酰胺荚醚骨架为基础，具有如式(Ⅰ)所示结构的化合物；
[0008][0009]式(Ⅰ)中，R1、R2、R3和R4各自独立地选自直链烷基或环烷基，所述直链烷基为选自C2～C8的烷基，且R1、R2、R3和R4不能同时为C8的烷基或环己基。
[0010]优选地，所述的环烷基为环己基。
[0011]优选地，所述的直链烷基选自乙基、丁基或辛基。
[0012]优选地，该化合物选自以下任意一种：
[0013][0014]本专利技术还提供了一种所述的快速高效分离提取锶的萃取剂的制备方法，
[0015]当R1、R2分别与R3和R4相同时，该方法包含：
[0016][0017](1)将草酰氯溶解于DCM，缓慢滴加至二甘醇酸与二甲基甲酰胺和DCM的混合溶液中，滴毕，室温搅拌反应；
[0018](2)待步骤(1)中的反应结束，减压蒸馏除尽挥发性组分，得到的残渣溶解于DCM中；控制反应温度低于
‑
5℃，将溶解的残渣缓慢滴入盛有相应仲胺R1R2NH、三乙胺和DCM的反应瓶内，滴毕，在
‑
5℃下继续搅拌反应，后升温至室温反应，经后处理制得所述的快速高效分离提取锶的萃取剂；
[0019]当R1与R3和/或R2与R4不相同时，该方法包含：
[0020][0021](1)将二甘醇酸、乙酸酐的混合物升温至90℃，搅拌至二甘醇酸完全溶解，再升温至120℃回流反应，制得二甘醇酸酐；
[0022](2)称取步骤(1)制得的二甘醇酸酐、R3R4NH溶解于DCM中室温搅拌反应，制得N
‑
R3‑
N
‑
R4酰胺
‑3‑
氧戊烷酸；
[0023](3)将草酰氯溶解于DCM中，缓慢滴加至步骤(2)中制得的N
‑
R3‑
N
‑
R4酰胺
‑3‑
氧戊烷酸与N,N
‑
二甲基甲酰胺和DCM的混合溶液中，滴毕，室温搅拌反应；
[0024](4)待步骤(3)反应结束，减压蒸馏除尽瓶内挥发性组分，剩余残渣溶解于溶剂中；控制反应温度低于
‑
5℃，将溶解的残渣缓慢滴入盛有相应仲胺R1R2NH，三乙胺和DCM的反应瓶内，滴毕，在
‑
5℃下继续搅拌反应，后升温至室温反应；经后处理制得所述的快速高效分离提取锶的萃取剂。
[0025]优选地，当R1、R2分别与R3和R4相同时，该方法中所述的草酰氯、所述的二甘醇酸和所述的仲胺R1R2NH的物质的量之比为2.1∶1.0∶(1.1～1.2)。
[0026]优选地，当R1与R3和/或R2与R4不相同时，该方法中所述的二甘醇酸、所述的乙酸酐的物质的量之比为1∶4，所述的二甘醇酸酐、所述的R3R4NH的物质的量之比为1∶(1.2～1.5)，所述的草酰氯、所述的N
‑
R3‑
N
‑
R4酰胺
‑3‑
氧戊烷酸和所述的仲胺R1R2NH的物质的量之比为1.1∶1.0∶(1.1～1.2)。
[0027]本专利技术还提供了一种所述的快速高效分离提取锶的萃取剂在萃取中的应用。
[0028]优选地，所述的萃取剂选自以下任意一种：
[0029][0030]更优选地，所述的萃取剂为LⅠ～L
Ⅵ
时稀释剂为甲苯；所述的萃取剂为L
Ⅶ
时稀释剂为苯基三氟甲基砜。
[0031]优选地，硝酸的浓度为3.0mol/L，稀释剂为甲苯时，各萃取剂LⅠ～L
Ⅵ
及TODGA的浓度为0.20mol/L时萃取Sr
2+
的分配比D
Sr
均为萃取剂的浓度为0.10mol/L时的4～7倍。因此，适当增加萃取剂的浓度，能取得更好的萃取效果。
[0032]优选地，稀释本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速高效分离提取锶的萃取剂，其特征在于，该萃取剂是以酰胺荚醚骨架为基础，具有如式(Ⅰ)所示结构的化合物；式(Ⅰ)中，R1、R2、R3和R4各自独立地选自直链烷基或环烷基，所述直链烷基为选自C2～C8的烷基，且R1、R2、R3和R4不能同时为C8的烷基或环己基。2.根据权利要求1所述的快速高效分离提取锶的萃取剂，其特征在于，所述的环烷基为环己基。3.根据权利要求1所述的快速高效分离提取锶的萃取剂，其特征在于，所述的直链烷基选自乙基、丁基或辛基。4.根据权利要求1所述的快速高效分离提取锶的萃取剂，其特征在于，该化合物选自以下任意一种：5.一种如权利要求1
‑
4中任意一项所述的快速高效分离提取锶的萃取剂的制备方法，其特征在于，当R1、R2分别与R3和R4相同时，该方法包含：(1)将草酰氯溶解于二氯甲烷(DCM)中，缓慢滴加至二甘醇酸与N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)和DCM的混合溶液中，滴毕，室温搅拌反应；(2)待步骤(1)中的反应结束，减压蒸馏除尽挥发性组分，得到的残渣溶解于DCM中；控制反应温度低于
‑
5℃，将溶解的残渣缓慢滴入盛有相应仲胺R1R2NH、三乙胺和DCM的反应瓶内，滴毕，在
‑
5℃下继续搅拌反应，后升温至室温反应，经后处理制得所述的快速高效分离提取锶的萃取剂；当R1与R3和/或R2与R4不相同时，该方法包含：
(1)将二甘醇酸、乙酸酐的混合物升温至90℃，搅拌至二甘醇酸完全溶解，再升温至120℃回流反应，制得二甘醇酸酐；(2)称取步骤(1)制得的二甘醇酸酐、R3R4NH溶解于DCM中，室温搅拌反应，制得N
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R3‑
N
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R4酰胺
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氧戊烷酸；(3)将草酰氯溶解于DCM中，缓慢...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁颂东，李秋菊，何兰兰，喻巧，肖萧，黄楦皓，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：