一种邻菲啰啉衍生的萃取剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种邻菲啰啉衍生的萃取剂及其制备方法和应用，涉及核燃料循环及高放废液处理技术领域。本发明专利技术提供的邻菲啰啉衍生的萃取剂，具有式I所示结构，本发明专利技术提供的邻菲啰啉衍生的萃取剂对三价锕系元素萃取能力强，能实现三价锕系元素的高效去除。实现三价锕系元素的高效去除。实现三价锕系元素的高效去除。

【技术实现步骤摘要】
一种邻菲啰啉衍生的萃取剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及核燃料循环及高放废液处理
，具体涉及一种邻菲啰啉衍生的萃取剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着化石能源的消耗加剧，核能等清洁能源是全球能源发展的必然选择。核电作为一种清洁能源，是我国能源系统的重要组成部分。截至目前，我国商运核电机组超50台，总装机容量超5600万千瓦，位列全球第三。在建核电机组超20台，已连续十多年保持全球第一。
[0003]核电站运行过程产生的乏燃料，经过商业化的普雷克斯流程(PUREX)可回收其中99.5％以上铀和钚，其他长寿命的核素、裂变产物、次锕系等进入高放废液。其中，次锕系元素是高放废液长期放射性的主要来源之一，从中将其分离并进行嬗变处理为短寿命或稳定核素对于降低核废物长期放射性威胁具有重要意义。
[0004]次锕系在乏燃料中仅占0.1％左右，但是由于乏燃料中存在大量镧系元素，其含量是次锕系元素的数十倍，由于镧系元素与锕系元素离子半径接近、价态相同，其化学性质十分接近，而部分镧系元素是中子毒物、会严重影响次锕系的嬗变。此外，高放废液酸度高、具有放射性、组成复杂，综合上述原因导致从高放废液中选择性分离次锕系十分困难。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种邻菲啰啉衍生的萃取剂及其制备方法和应用，本专利技术提供的邻菲啰啉衍生的萃取剂对三价锕系元素萃取能力强，能实现三价锕系元素的高效去除。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种邻菲啰啉衍生的萃取剂，具有式I所示结构：
[0008][0009]本专利技术提供了上述技术方案所述邻菲啰啉衍生的萃取剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将2,9
‑
二甲基
‑
1,10
‑
菲啰啉、1,4
‑
二氧六环和氧化剂混合，进行氧化反应，得到1,
10
‑
菲啰啉
‑
2,9
‑
二甲醛；
[0011]将所述1,10
‑
菲啰啉
‑
2,9
‑
二甲醛、乙腈、盐酸羟胺和三乙胺混合，进行回流反应，冷却后加入1,8
‑
二氮杂二环十一碳
‑7‑
烯和对甲苯磺酰氯，进行第一取代反应，得到2,9
‑
二氰基
‑
1,10
‑
菲啰啉；
[0012]将所述2,9
‑
二氰基
‑
1,10
‑
菲啰啉和水合肼混合，进行第二取代反应，得到1,10
‑
菲啰啉
‑
2,9
‑
二氨基腙；
[0013]将所述1,10
‑
菲啰啉
‑
2,9
‑
二氨基腙、4
‑
甲基樟脑醌和甲苯混合，进行第三取代反应，得到式I所示结构的邻菲啰啉衍生的萃取剂。
[0014]优选地，所述氧化反应的温度为90～140℃；所述氧化反应的时间为30min～5h。
[0015]优选地，所述第一取代反应的温度为90～140℃；所述第一取代反应的时间为20～30h。
[0016]优选地，所述第二取代反应的温度为室温；所述第二取代反应的时间为20～30h。
[0017]优选地，所述第三取代反应的温度为室温；所述第三取代反应的时间为20～30h。
[0018]本专利技术提供了上述技术方案所述邻菲啰啉衍生的萃取剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的邻菲啰啉衍生的萃取剂在三价镧锕分离中的应用。
[0019]优选地，所述应用包括：将包含萃取剂的稀释剂与含三价镧锕元素的硝酸水溶液混合，进行萃取分离；所述萃取剂为上述技术方案所述邻菲啰啉衍生的萃取剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的邻菲啰啉衍生的萃取剂。
[0020]优选地，所述萃取剂在稀释剂中的浓度为1～50mmol/L；所述含三价镧锕元素的硝酸水溶液中硝酸的浓度为0.1～4mol/L。
[0021]优选地，所述含三价镧锕元素的硝酸水溶液中还包括盐析剂。
[0022]本专利技术提供了一种邻菲啰啉衍生的萃取剂，本专利技术提供的邻菲啰啉衍生的萃取剂具有高的预组织刚性结构，能够缩短萃取平衡的时间，实现三价镧锕元素的快速分离。
[0023]本专利技术的萃取剂具有合成简单、萃取动力学快(5min平衡)、在宽酸度范围内对三价锕系元素萃取效果强、镧锕分离效果好(分离系数高达1000)的特点，仅含C、H、O、N四种元素，使用后可完全焚烧、避免产生二次放射性固体废物，在核燃料循环中三价镧锕分离过程中具有重要应用前景。
[0024]本专利技术提供的邻菲啰啉衍生的萃取剂对三价锕系元素萃取能力强，优选条件下能实现三价锕系元素的高效去除，去除效率大于99％。
[0025]本专利技术提供的邻菲啰啉衍生的萃取剂对三价锕系元素的萃取动力学快，5min能达到平衡，可以提高分离效率、降低长时间接触对萃取剂的辐照损伤。
附图说明
[0026]图1为实施例1制备的邻菲啰啉衍生的萃取剂的1H NMR谱图(溶剂CDCl3,400MHz,25℃)；
[0027]图2为实施例1制备的邻菲啰啉衍生的萃取剂的
13
C NMR谱图(溶剂CDCl3,100MHz,25℃)；
[0028]图3为实施例1制备的邻菲啰啉衍生的萃取剂的质谱图；
[0029]图4为萃取实验中硝酸浓度对实施例1制备的邻菲啰啉衍生的萃取剂分离镧锕的
影响；
[0030]图5为萃取实验中时间对实施例1制备的邻菲啰啉衍生的萃取剂分离镧锕的影响。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供了一种邻菲啰啉衍生的萃取剂，具有式I所示结构：
[0032][0033]本专利技术提供了上述技术方案所述邻菲啰啉衍生的萃取剂的制备方法，包括以下步骤：
[0034]将2,9
‑
二甲基
‑
1,10
‑
菲啰啉、1,4
‑
二氧六环和氧化剂混合，进行氧化反应，得到1,10
‑
菲啰啉
‑
2,9
‑
二甲醛；
[0035]将所述1,10
‑
菲啰啉
‑
2,9
‑
二甲醛、乙腈、盐酸羟胺和三乙胺混合，进行回流反应，冷却后加入1,8
‑
二氮杂二环十一碳
‑7‑
烯和对甲苯磺酰氯，进行第一取代反应，得到2,9
‑
二氰基
‑
1,10
‑
菲啰啉；
[0036]将所述2,9
‑
二氰基
‑
1,10
‑
菲啰啉和水合肼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种邻菲啰啉衍生的萃取剂，具有式I所示结构：2.权利要求1所述邻菲啰啉衍生的萃取剂的制备方法，包括以下步骤：将2,9
‑
二甲基
‑
1,10
‑
菲啰啉、1,4
‑
二氧六环和氧化剂混合，进行氧化反应，得到1,10
‑
菲啰啉
‑
2,9
‑
二甲醛；将所述1,10
‑
菲啰啉
‑
2,9
‑
二甲醛、乙腈、盐酸羟胺和三乙胺混合，进行回流反应，冷却后加入1,8
‑
二氮杂二环十一碳
‑7‑
烯和对甲苯磺酰氯，进行第一取代反应，得到2,9
‑
二氰基
‑
1,10
‑
菲啰啉；将所述2,9
‑
二氰基
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1,10
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菲啰啉和水合肼混合，进行第二取代反应，得到1,10
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菲啰啉
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2,9
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二氨基腙；将所述1,10
‑
菲啰啉
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2,9
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【专利技术属性】
技术研发人员：宁顺艳，韦悦周，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：