一种利用离子液体体系从含裂变元素的硝酸溶液中萃取分离钼的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用离子液体体系从含裂变元素的硝酸溶液中萃取分离钼的方法。使用磷酰胺功能化离子液体、二喹啉螯合配体作为萃取剂，以疏水离子液体为稀释剂，从含钼及铀、锆、钌、碘、铯、碲、铈等裂变元素的硝酸溶液中高效高选择性分离Mo(VI)。磷酰胺功能化离子液体对U(VI)、Zr(IV)和I

【技术实现步骤摘要】
Purif.Technol.2017,177,200
‑
206.)。结果表明，离子液体体系对Mo(VI)的萃取效率明显高于 煤油体系，并且在实际萃取时可大幅降低稀释剂用量。但当以[C4mim][Tf2N]为稀释剂进行萃 取时会形成第三相，需要加入TBP作为相调节剂，这无疑增加了体系的复杂性。以上实验 结果初步体现出了离子液体萃取Mo(VI)的潜力，但目前离子液体萃取Mo(VI)的效率仍有待 提高，对于萃取机理和萃取选择性的探究也不够深入；另外，研究体系主要是盐酸和硫酸溶 液，实际上辐照后的铀靶件一般使用硝酸溶解，因此有必要进行进一步的研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是从低浓铀靶溶解液中快速、高效、高选择性分离纯化钼。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种从硝酸溶液中萃取分离钼的方法，利 用磷酰胺功能化离子液体(TSIL)和二喹啉螯合配体作为萃取剂，以疏水性离子液体(IL) 为稀释剂，从硝酸溶液中高效高选择性萃取钼。
[0006]其中，所述硝酸溶液是含铀酰离子及锆、钌、碘、铯、碲和/或铈等裂变元素的硝酸溶液， 通常是指辐照后铀靶件的硝酸溶解液。
[0007]所述磷酰胺功能化离子液体优选为二烷基
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(3
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烷基咪唑鎓)烷基磷酰胺双(三氟甲磺 酰基)酰亚胺盐，例如二烷基
‑3‑
(3
‑
甲基咪唑鎓)烷基磷酰胺双(三氟甲磺酰基)酰亚胺盐， 其结构如下式I所示：
[0008][0009]式I中，a、b、c、d为大于等于1的整数，优选的，1≤a≤4，1≤b≤4，1≤c≤4，1≤d≤5。
[0010]所述二喹啉螯合配体优选为2,2'
‑
((烷基亚氨基)双(亚甲基))双(8
‑
羟基喹啉)，其结构如下 式II所示：
[0011][0012]式II中，e为大于等于1的整数，优选的，5≤e≤12。
[0013]所述疏水性离子液体是由一种阳离子和一种阴离子构成的离子化合物，其中阳离
子选自 C1
‑
C8烷基取代的甲基咪唑阳离子中的任意一种，所述阴离子为双三氟甲烷磺酰亚胺离子， 即为1
‑
烷基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([C
n
mim][NTf2])，其结构如下式III所示：
[0014][0015]式III所示的[C
n
mim][NTf2]离子液体结构中，n＝2至8的整数。
[0016]具体的，本专利技术从含铀酰离子及锆、钌、碘、铯、碲和/或铈等裂变元素的硝酸溶液中分 离纯化钼的方法包括以下步骤：
[0017](1)利用含磷酰胺功能化离子液体的疏水性离子液体溶液萃取含钼、铀酰离子和其他裂变 元素(如锆、钌、碘、铯、碲和铈等)的硝酸溶液；
[0018](2)取经过步骤(1)后的水相，由含二喹啉螯合配体的疏水性离子液体溶液萃取；
[0019](3)反萃经过步骤(2)后的含二喹啉螯合配体的疏水性离子液体溶液，得到钼。
[0020]进一步的，该方法还包括步骤(4)，反萃经过步骤(1)的含磷酰胺功能化离子液体的疏 水性离子液体溶液，得到铀酰离子和其他裂变元素如锆等。
[0021]一般情况下，当所述硝酸溶液中铀酰离子的浓度较高时，可相应提高两种萃取剂的浓度 来实现高效萃取。
[0022]步骤(1)中，磷酰胺功能化离子液体与作为稀释剂的疏水性离子液体的体积比优选在 1:4至3:1范围内。优选的，步骤(1)中所述硝酸溶液为2.0mol/L硝酸溶液。
[0023]步骤(2)中，二喹啉螯合配体在疏水性离子液体溶液中的浓度为0.005～0.1mol/L。优选 的，将经过步骤(1)后的水相调节为0.5mol/L的硝酸溶液，然后进行萃取。
[0024]步骤(1)至(4)中，离子液体萃取相与水相的比例无特别限制，两者的体积比可为1:5 至5:1；萃取温度可为5℃至50℃，对萃取工艺及设备也均无特别限制；萃取或反萃时间高于 20分钟即可。
[0025]步骤(3)中，在含二喹啉螯合配体的疏水性离子液体溶液萃取钼后，优选使用碳酸铵的 氨水溶液反萃钼，也可以用碳酸铵溶液、碳酸钠溶液或碳酸胍溶液反萃钼。
[0026]步骤(4)中，在步骤(1)含磷酰胺功能化离子液体的疏水性离子液体溶液萃取铀酰离 子和锆等元素后，取离子液体相，使用碳酸胍水溶液反萃铀酰离子，使用草酸溶液反萃锆。
[0027]步骤(1)和(2)中使用的含磷酰胺功能化离子液体的离子液体溶液和含二喹啉螯合配 体的离子液体溶液均具有较好的辐照稳定性，总辐照剂量低于500kGy时，可以保持较高的 萃取效率。
[0028]作为一种优选方案，本专利技术萃取分离的完整流程条件举例如图2所示。
[0029]本专利技术提供了一种从含铀酰离子、钼、锆、钌、碘、铯、碲和铈的硝酸溶液中萃取分离 钼的方法。该方法以磷酰胺功能化离子液体和二喹啉螯合配体作为萃取剂，以疏水性离
子液 体作为稀释剂，得到了对钼具有高选择性萃取性能的萃取体系。磷酰胺功能化离子液体对 U(VI)、Zr(IV)和I
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(I2)的萃取效率达到99.0％以上，使用碳酸胍溶液等可反萃85％以上U(VI)。 二喹啉螯合配体对Mo(VI)进行萃取，可一次性萃取98.8％的Mo(VI)，最后可通过碳酸铵的氨 水溶液等反萃离子液体相中92.1％左右Mo(VI)。对比传统CCl4有机稀释剂，含二喹啉螯合配 体的离子液体体系对钼的萃取分配比提高一倍，获得了较传统有机溶剂体系中更高的钼萃取 效果，且无第三相沉淀产生。而且，在低于500kGy辐射剂量下，不论是磷酰胺功能化离子 液体还是二喹啉螯合配体，都具有很好的辐照稳定性。由于不使用挥发性溶剂，本专利技术的萃 取体系也更为绿色环保。该方法在医用同位素
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Mo的生产领域具有较好的应用前景。
附图说明
[0030]图1是利用磷酰胺功能化离子液体(TSIL)及二喹啉螯合配体的离子液体体系从溶解铀 靶件的硝酸溶液中分离纯化钼的流程图举例。
[0031]图2显示了磷酰胺功能化离子液体的[C4mim][NTf2]溶液对不同金属的选择性萃取 (IL:TSIL＝3:1(v:v)，C(Mo)＝C(U)＝1.0mM，C(Zr)＝C(Cs)＝C(Ru)＝C(Ce)＝0.50mM，T＝25
±ꢀ
2℃)。
[0032]图3显示了二喹啉螯合配体(L)的[C4mim][NTf2]离子液体体系对不同元素的选择性萃 取(C(L)＝0.020M，C(Mo)＝C(U)＝1.0mM，C(Zr)＝C(Cs)＝C(Ru)＝C(Ce)＝C(I)＝0.50mM，T＝25
ꢀ±
2℃)。
[0033]图4显示了不同萃取剂浓度下TSIL萃取U(VI)和Mo(VI)的分配比(C(HNO3)＝6.0M， C(U)＝C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从硝酸溶液中萃取分离钼的方法，利用磷酰胺功能化离子液体和二喹啉螯合配体作为萃取剂，以疏水性离子液体为稀释剂，从硝酸溶液中选择性萃取钼，包括以下步骤：1)利用含磷酰胺功能化离子液体的疏水性离子液体溶液萃取含钼、铀酰离子和其他裂变元素的硝酸溶液，所述其他裂变元素包括锆、钌、碘、铯、碲、铈中的一种或多种；2)取经过步骤1)后的水相，用含二喹啉螯合配体的疏水性离子液体溶液萃取；3)反萃经过步骤2)后的含二喹啉螯合配体的疏水性离子液体溶液，得到钼。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷酰胺功能化离子液体为二烷基
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烷基咪唑鎓)烷基磷酰胺双(三氟甲磺酰基)酰亚胺盐，其结构如式I所示：式I中，a、b、c、d为大于等于1的整数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二喹啉螯合配体优选为2,2'
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((烷基亚氨基)双(亚甲基))双(8
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羟基喹啉)，其结构如式II所示：式II中，e为大于等于1的整数。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述疏水性离子液体1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚泰伟，郭纵，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：