EA002721B1 - Способ разделения трехвалентных актинидов и, по меньшей мере, одного трехвалентного лантанида с помощью бис(арил)дитиофосфиновой кислоты в качестве экстрагента и органофосфата в качестве синергиста - Google Patents
Способ разделения трехвалентных актинидов и, по меньшей мере, одного трехвалентного лантанида с помощью бис(арил)дитиофосфиновой кислоты в качестве экстрагента и органофосфата в качестве синергиста Download PDFInfo
- Publication number
- EA002721B1 EA002721B1 EA200000293A EA200000293A EA002721B1 EA 002721 B1 EA002721 B1 EA 002721B1 EA 200000293 A EA200000293 A EA 200000293A EA 200000293 A EA200000293 A EA 200000293A EA 002721 B1 EA002721 B1 EA 002721B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- tris
- bis
- trivalent
- isopropyl
- tert
- Prior art date
Links
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 title claims abstract description 28
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 13
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 15
- YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N tert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC=C1 YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N cumene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC=C1 RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 10
- LGXAANYJEHLUEM-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-tri(propan-2-yl)benzene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC(C(C)C)=C1C(C)C LGXAANYJEHLUEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- MJTFENDZXOFBLA-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-tritert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC(C(C)(C)C)=C1C(C)(C)C MJTFENDZXOFBLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- SZURZHQMGVKJLV-UHFFFAOYSA-N 1,2-ditert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC=C1C(C)(C)C SZURZHQMGVKJLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- YEVQZPWSVWZAOB-UHFFFAOYSA-N 2-(bromomethyl)-1-iodo-4-(trifluoromethyl)benzene Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=C(I)C(CBr)=C1 YEVQZPWSVWZAOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- GTVWRXDRKAHEAD-UHFFFAOYSA-N Tris(2-ethylhexyl) phosphate Chemical compound CCCCC(CC)COP(=O)(OCC(CC)CCCC)OCC(CC)CCCC GTVWRXDRKAHEAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 claims abstract description 6
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims abstract description 6
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims abstract description 6
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims abstract description 6
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 claims abstract description 6
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims abstract description 6
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052695 Americium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N americium atom Chemical compound [Am] LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims abstract description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- OKIRBHVFJGXOIS-UHFFFAOYSA-N 1,2-di(propan-2-yl)benzene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC=C1C(C)C OKIRBHVFJGXOIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 6
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 claims abstract 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 15
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 7
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 229910052685 Curium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MBRFMMDXAYRDEH-UHFFFAOYSA-N tris(2-propylpentyl) phosphate Chemical compound CCCC(CCC)COP(=O)(OCC(CCC)CCC)OCC(CCC)CCC MBRFMMDXAYRDEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- NIWWFAAXEMMFMS-UHFFFAOYSA-N curium atom Chemical compound [Cm] NIWWFAAXEMMFMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 7
- -1 tert.-butylbenzol Chemical compound 0.000 abstract description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 abstract 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 abstract 1
- FLQUDUCNBDGCRI-UHFFFAOYSA-N hydroxy-sulfanyl-sulfidophosphanium Chemical compound SP(S)=O FLQUDUCNBDGCRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KZFPJCGEOBHFRG-UHFFFAOYSA-N bis(2-chlorophenyl)-sulfanyl-sulfanylidene-$l^{5}-phosphane Chemical compound C=1C=CC=C(Cl)C=1P(=S)(S)C1=CC=CC=C1Cl KZFPJCGEOBHFRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- ZMBHCYHQLYEYDV-UHFFFAOYSA-N trioctylphosphine oxide Chemical compound CCCCCCCCP(=O)(CCCCCCCC)CCCCCCCC ZMBHCYHQLYEYDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 2
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 2
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 2
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SFENPMLASUEABX-UHFFFAOYSA-N trihexyl phosphate Chemical compound CCCCCCOP(=O)(OCCCCCC)OCCCCCC SFENPMLASUEABX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N trimethyl phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OC WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XZZNDPSIHUTMOC-UHFFFAOYSA-N triphenyl phosphate Chemical compound C=1C=CC=CC=1OP(OC=1C=CC=CC=1)(=O)OC1=CC=CC=C1 XZZNDPSIHUTMOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052773 Promethium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- CMYNXZRPTZKVAX-UHFFFAOYSA-N bis(2-fluorophenyl)-sulfanyl-sulfanylidene-$l^{5}-phosphane Chemical compound FC1=CC=CC=C1P(S)(=S)C1=CC=CC=C1F CMYNXZRPTZKVAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000068 chlorophenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000002449 isotope indicator Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N promethium atom Chemical compound [Pm] VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
- G21F9/125—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange by solvent extraction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/06—Phosphorus compounds without P—C bonds
- C07F9/16—Esters of thiophosphoric acids or thiophosphorous acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
- C22B3/26—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by liquid-liquid extraction using organic compounds
- C22B3/38—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by liquid-liquid extraction using organic compounds containing phosphorus
- C22B3/385—Thiophosphoric acids, or esters thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B59/00—Obtaining rare earth metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B60/00—Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
- C22B60/02—Obtaining thorium, uranium, or other actinides
- C22B60/0204—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium
- C22B60/0217—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes
- C22B60/0252—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries
- C22B60/026—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries liquid-liquid extraction with or without dissolution in organic solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B60/00—Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
- C22B60/02—Obtaining thorium, uranium, or other actinides
- C22B60/0295—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining other actinides except plutonium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Geology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
В заявке описывается способ разделения трехвалентных актинидов и трехвалентных лантанидов, в котором трехвалентные актиниды экстрагируют из водного раствора при Н-концентрации в пределах от 0,01 до 2 молей/л с помощью бис(арил)дитиофосфиновой кислоты общей формулы RRPS(SH) (4), где Rобозначает фенил или нафтил, Rобозначает фенил или нафтил, а также эти остатки Rи Rмогут быть замещены метилом, этилом, пропилом, изопропилом, цианогруппой, нитрогруппой или галогенилом, с добавками триоктилфосфата, трис(2-пропилпентил) фосфата либо трис(2-этилгексил) фосфата в качестве синергиста. Применение синергиста способствует повышению избирательности в процессе экстракции. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения в качестве ароматического растворителя предусматривается использование, по меньшей мере, одного компонента из группы, включающей толуол, ксилол, (трет-бутил)бензол, бис(трет-бутил)бензол, трис(трет-бутил)бензол, бис(изопропил)бензол и трис(изопропил)бензол, благодаря чему дополнительно удается повысить селективность по отношению к An (III), а также повысить коэффициент распределения DAn(III).
Description
Настоящее изобретение относится к способу разделения трехвалентных актинидов и, по меньшей мере, одного трехвалентного лантанида, а также к экстрагенту.
Разделение трехвалентных актинидов, таких как америций или кюрий, и трехвалентных лантанидов является давней актуальной проблемой. Причина, обусловливающая трудности разделения этих элементов, заключается в близости химических свойств трехвалентных лантанидов и актинидов. Такой близости свойств этих обеих групп элементов способствует прежде всего очень большое сходство радиусов однотипных ионов. В связи с этим уже предпринимались многочисленные попытки разработать такую технологию разделения трехвалентных ионов актинидов и лантанидов, которая обеспечивала бы более высокие коэффициенты разделения α. При этом предусматривалась также возможность работы при низких значениях рН, соответственно при более высоких концентрациях кислоты.
Как уже отмечалось выше, предлагаемые в изобретении способ и экстрагент обеспечивают возможность достижения более высоких показателей касательно коэффициента разделения α, соблюдая при этом условия экстракции при низких значениях рН, соответственно при более высоких концентрациях кислоты.
Ниже изобретение более подробно поясняется на некоторых примерах. В водной фазе содержатся трехвалентные ионы лантанидов [церия (Се), празеодима (Рг), неодима (N6), прометия (Рт), самария (8т), европия (Ей), гадолиния (Об), тербия (ТЬ), диспрозия (Оу), гольмия (Но), эрбия (Ег), тулия (Тт), иттербия (УЬ), лютеция (1л.|)|, а также лантан (Ьа) и иттрий (Υ) либо, по меньшей мере, один компонент из этой группы и ионы трехвалентных актинидов, таких как америций (Ат) и/или кюрий (Ст). Водная фаза имеет низкое значение рН, которое соответствует Н^-концентрации сильной кислоты от 0,01 до 2 молей/л. В качестве кислот могут применяться НС1, Н28О4 и прежде всего ΗΝΟ3, поскольку последняя образует легко растворимые соли. Экстракцию осуществляют с использованием органического растворителя, содержащего в качестве экстрагента бис(арил)дитиофосфиновую кислоту общей формулы (4) Κ1Κ2Ρ8(8Η) £
ЗН где К1 и К2 обозначают фенил или нафтил, необязательно замещенный, по меньшей мере, одним заместителем, выбранным из группы: метил, этил, пропил, изопропил, цианогруппа, нитрогруппа, галогенил (С1-, Р-, Вг-, I-), при этом К1 и К2 могут содержать, по меньшей мере, один заместитель из указанной группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, циано, нитро, галогенил (С1-, Р-, Вг-, I-). Эти группы представляют собой заместители, которые, в частности, повышают кислотность экстрагента, каковым является бис(арил)дитиофосфиновая кислота, и которые способствуют особенно эффективному проведению экстракции. Решающим фактором является повышение кислотности экстрагента; что же касается точного местоположения заместителей, то это обстоятельство играет не столь важную роль.
Согласно изобретению органическая фаза содержит, по меньшей мере, один синергист из группы, включающей триоктилфосфат (формула (5)), трис(2-этилгексил) фосфат (формула (6)) и трис( 2-пропилпентил) фосфат (формула (7)) (СН3СН2СН2СН2СН2СН2СН2СН2-О-)зР = о (5)
СН2СН3 (СН3СН2СН2СН2СН2СН2 - О -)3 Р = О (6)
СН2СН2СН3 ί
(СН3СН2СН2СН2СН2 - О -)3 Р = О (7)
За счет добавок синергистов по изобретению удается значительно повысить коэффициент разделения α. В равной мере существенно повышается и избирательность при разделении актинидов и лантанидов.
В качестве органического растворителя предпочтителен растворитель, содержащий ароматический компонент, такой как бензол, либо чисто ароматический растворитель.
Согласно одному из особенно предпочтительных вариантов выполнения изобретения в качестве растворителя предлагается использовать, по меньшей мере, один компонент из группы, включающей толуол, ксилол, третбутил-бензол, а также бис- либо трис(третбутил) бензол, изопропилбензол, бис- либо трис(изопропил)бензол. Использование указанных растворителей дает два дополнительных положительных эффекта, а именно: во-первых, имеет место дальнейшее повышение селективности Ап3+-экстракции и, во-вторых, удается дополнительно улучшить коэффициент распределения Иап(ш).
Последовательность повышения эффективности коэффициента разделения α и коэффициента распределения можно проиллюстрировать следующим образом:
бензол<толуол<ксилол<трет-бутилбензол< бис(изопропил)бензол, трисизопропилбензол, бис(трет-бутил) бензол, трис(трет-бутил)бензол.
Ниже изобретение рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления.
В приведенных таблицах обобщены результаты, полученные при осуществлении способа по изобретению. При этом в таблицах представлены следующие данные:
табл. 1: влияние синергиста по изобретению на экстракцию;
табл. 2: влияние растворителя на экстракцию;
табл. 3: состав смоделированных растворов актинидов (III) и лантанидов (III) из направленных на повторную переработку продуктов для исследования процесса экстракции;
табл. 4: селективная экстракция Ат (III) из смоделированных растворов согласно табл. 3.
Описание экспериментальной части
Химикалии и экстрагенты
Химикалии трибутилфосфат (фирма А1бпс1г 99%-ный), ТОФО (триоктилфосфиноксид; фирма Мегск. с аналитической степенью чистоты). триметилфосфат (фирма А1бпс1г 97%-ный), трифенилфосфат (фирма А1бпсй. 98%-ный), тригексилфосфат (фирма А1бпс11. 97%-ный), триоктилфосфат (фирма А11а). трис(2этилгексил) фосфат (фирма А1бпс11. 97%-ный) применяли в указанной концентрации. Растворители - толуол, ксилол, трет-бутилбензол и триизопропилбензол, имели аналитическую степень чистоты. Смешанные растворы лантанидов (Ш)-Се (III). Еи(Ш). Сб(Ш). Ыб(Ш). Рт(Ш). 8т(Ш) - и У(Ш). Ьа (III) приготавливали введением точно дозированных порций их нитратных солей в НЫО3. Поставляемые фирмой В1а5ед. [5о1орепФеп51 метки (изотопные индикаторы) Ат241 (3.7 МБк в 1 мл 1М НС1) и Ей152-154 (3.7 МБк в 5 мл 0,5М НС1) разбавляли соответственно 100 мл дистиллированной воды.
Смесь из обоих растворов в соотношении 1:1 (рН 2) использовали в качестве исходного раствора.
Ароматические дитиофосфиновые кислоты получали по методу Хиггинса, Фогеля и Крейга (см. А.А. Нщднъ. Р.А. Уоде1. А.С. С.’гащ. 1оитпа1 о! 111е Атепсаи Сйет1са1 8ос1е1у 77. стр. 1864-1866 (1955)). Наряду с описанным в этой публикации синтезом бисфенилдитиофосфиновой кислоты удавалось получать с хорошим выходом также бис(метилфенил)-, бис(хлорфенил)- и бис(фторфенил)дитиофосфиновую кислоты.
Экстрагент приготавливали путем растворения точно дозированных количеств дитиофосфиновой кислоты и синергиста в ароматическом растворителе. Эксперименты по исследованию экстракции проводили в центрифужных пробирках с тефлоновыми пробками. 2 мл водного раствора азотной кислоты, который предварительно метили изотопными индикаторами Ат-241 и Ей-152, интенсивно перемешивали с 2 мл экстрагента. Далее центрифугированием фазы разделяли, после чего отбирали соответственно по одной аликвоте в 1 мл органической и водной фаз для анализа. Концентрацию гамма-активных изотопов Ат-241 и Еи152 определяли с помощью гамма-спектрометра. Концентрацию неактивных (пассивных) элементов Ьа. Се, Рг. N6. 8т. Ей. Сб и Υ определяли масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой.
В табл. 1-4 представлены следующие условия: табл. 1 - влияние синергиста на экстракцию
Ат (III) и Ец(Ш) с использованием смеси из 0.5 моля/л бис(хлорфенил)дитиофосфиновой кислоты + 0.25 моля/л синергиста в толуоле из азотнокислого раствора; табл. 2 - влияние растворителя на экстракцию Ат (III) и Еи(Ш) с использованием смеси из 0.5 моля/л бис(хлорфенил)дитиофосфиновой кислоты + 0.25 моля/л триоктилфосфиноксида из азотнокислого раствора; табл. 3 - состав смоделированных для исследования процесса экстракции растворов актинидов(Ш) и лантанидов(Ш) при различной концентрации НЫО3 из ядерного топлива, направленного на повторную переработку по методу РИКЕХ (метод разделения плутония и урана жидкостной экстракцией); табл. 4 избирательная экстракция Ат (III) из смоделированных растворов актинидов(Ш) и лантанидов(Ш) при различной концентрации НЫО3 с использованием смеси из 0.5 моля/л бис(хлорфенил)дитиофосфиновой кислоты + 0.25 моля/л триоктилфосфиноксида в третбутилбензоле.
Предлагаемые в изобретении способ и экстрагент обеспечивают возможность высокоэффективного разделения трехвалентных радиоактивных актинидов и трехвалентных лантанидов, что особенно актуально для переработки радиоактивных отходов реакторов.
Таблица 1
Синергист (0.25 моля/л) | 0.2 моля/л НЫО3 | ||
Ваш | Веи | аАт/Еи | |
Трибутилфосфат | 2.13 | 0.068 | 31.2 |
Триметилфосфат | 0.0046 | 0.00037 | 12.3 |
Трифенилфосфат | 0.0017 | 0.00022 | 8.1 |
Тригексилфосфат | 25.54 | 21.25 | 1.2 |
Триоктилфосфат | 2.11 | 0.0088 | 237.9 |
Трис(2-этилгексил) фосфат | 1.98 | 0.00165 | 1199.8 |
Таблица 2
Растворитель | ΗΝΟ3 (моль/л) | Ваш | Веи | аАт/Еи |
Толуол | 0.5 | 7.19 | 0.306 | 23.5 |
1.0 | 0.794 | 0.0732 | 10.8 | |
2.0 | 0.113 | 0.0329 | 3.4 | |
3.0 | 0.0263 | 0.0158 | 1.7 | |
Ксилол | 0.5 | 8.83 | 0.385 | 22.9 |
1.0 | 0.927 | 0.0805 | 11.5 | |
2.0 | - | - | - | |
3.0 | - | - | - | |
Третбутилбензол | 0.5 | 19.18 | 0.615 | 31.2 |
1.0 | 1.768 | 0.0988 | 17.9 | |
2.0 | 0.193 | 0.0393 | 4.9 | |
3.0 | 0.0476 | 0.0219 | 2.2 | |
Триизопропилбензол | 0.5 | 55.8 | 1.23 | 45.6 |
1.0 | 4.76 | 0.159 | 29.8 | |
2.0 | 0.416 | 0.0570 | 7.3 | |
3.0 | 0.106 | 0.0461 | 2.3 |
Таблица 3
ΗΝΟ3 в моль/л | |||
0,50 | 0,99 | 2,06 | |
Элемент | в г/л | ||
Υ | 0,2372 | 0,2345 | 0,2380 |
Ба | 0,7446 | 0,7200 | 0,7409 |
Се | 1,4595 | 1,3830 | 1,4470 |
Рг | 0,6832 | 0,5993 | 0,6715 |
Νά | 2,4823 | 2,4550 | 2,4948 |
8т | 0,4806 | 0,4685 | 0,4796 |
Ей | 0,0939 | 0,0878 | 0,0907 |
Οά | 0,0751 | 0,0765 | 0,0813 |
Ат-241 | количество изотопного индикатора |
Таблица 4
Н\(); | ||||||
0,5 моля/л | 1,0 моль/л | 2,0 моля/л | ||||
Эле- мент | Ом(Ш) | α Ат Ι.ιι | Ом(Ш) | аАт Ι.ιι | Ом(Ш) | α Ат Ι.ιι |
Υ | 0,325 | 36,7 | 0,0384 | 43,6 | < 0,005 | - |
Ьа | 0,254 | 46,9 | 0,0353 | 47,4 | 0,0053 | 33,8 |
Се | 0,551 | 21,6 | 0,0741 | 22,6 | 0,0060 | 29,8 |
Рг | 0,527 | 22,6 | 0,0844 | 19,9 | 0,0135 | 13,3 |
Νά | 0,296 | 40,3 | 0,0527 | 31,8 | 0,0099 | 18,1 |
8т | 0,373 | 31,9 | 0,0672 | 24,9 | 0,0099 | 18,0 |
Οά | 0,303 | 39,4 | 0,0515 | 32,5 | 0,0082 | 21,8 |
Ей | 0,357 | 33,4 | 0,0688 | 24,4 | 0,0122 | 14,8 |
152Еи | 0,352 | 33,8 | 0,0931 | 18,0 | 0,0377 | 4,8 |
241Ат | 11,926 | 1,677 | 0,180 |
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Claims (9)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ разделения трехвалентных актинидов и, по меньшей мере, одного трехвалентного лантанида, и/или лантана, и/или иттрия, содержащихся в водном растворе при Н+концентрации в пределах от 0,01 до 2 молей/л, в котором осуществляют экстракцию трехвалентного актинида с помощью бис(арил)дитиофосфиновой кислоты общей формулы (4) где К1 и К2 обозначают фенил или нафтил, необязательно замещенный, по меньшей мере, одним заместителем, выбранным из группы: метил, этил, пропил, изопропил, цианогруппа, нитрогруппа, галоген в органическом растворителе либо в смеси растворителей с добавками синергиста, отличающийся тем, что в качестве синергиста применяют, по меньшей мере, один компонент из группы, включающей триоктилфосфат, трис(2-пропилпентил)фосфат или трис(2-этилгексил)фосфат.
- 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя применяют ароматическое соединение.
- 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве ароматического растворителя применяют, по меньшей мере, один компонент из группы, включающей толуол, ксилол, третбутилбензол, бис(трет-бутил)бензол, трис(третбутил)бензол, изопропилбензол, бис(изопропил)бензол и трис(изопропил)бензол.
- 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что процессу разделения подвергают трехвалентные актиниды америций3+ и/или кюрий3+.
- 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из содержащихся в водной фазе компонентов трехвалентных актинидов и лантанидов является ра диоактивным.
- 6. Экстрагент, отличающийся тем, что он содержит в своем составе, по меньшей мере, один компонент бис(арил)дитиофосфиновой кислоты общей формулы (4) где К1 и К2 обозначают фенил или нафтил, необязательно замещенный, по меньшей мере, одним заместителем, выбранным из группы: метил, этил, пропил, изопропил, цианогруппа, нитрогруппа, галоген, а также, по меньшей мере, один компонент из группы, включающей триоктилфосфат, трис(2-пропилпентил)фосфат и трис(2-этилгексил)фосфат, в качестве синер гиста в органическом растворителе.
- 7. Экстрагент по п.6, отличающийся тем, что органический растворитель представляет собой ароматическое соединение.
- 8. Экстрагент по п.7, отличающийся тем, что ароматический растворитель представляет собой, по меньшей мере, один компонент из группы, включающей толуол, ксилол, (третбутил)бензол, бис(трет-бутил)бензол, трис (трет-бутил)бензол, изопропилбензол, бис(изопропил)бензол и трис(изопропил)бензол.
- 9. Применение толуола, ксилола, (трет- бутил)бензола, бис(трет-бутил)бензола, трис (третбутил)бензола, изопропилбензола, бис(изопропил)бензола и трис(изопропил)бензола в качестве агентов, повышающих селективность и/или повышающих коэффициент разделения α при разделении трехвалентных актинидов и трехва лентных лантанидов, трехвалентного лантана и трехвалентного иттрия.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/931,894 US5966584A (en) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | Method of separating trivalent actinides from trivalent lanthanides |
DE19834152A DE19834152A1 (de) | 1997-09-17 | 1998-07-29 | Verfahren zur Trennung von dreiwertigen Actiniden von mindestens einem dreiwertigen Lanthanid mit einem Extraktionsmittel sowie Extraktionsmittel |
PCT/DE1998/002815 WO1999014386A1 (de) | 1997-09-17 | 1998-09-15 | Verfahren zur trennung von dreiwertigen actiniden von mindestens einem dreiwertigen lanthanid mit (bis)aryldithiophosphiniger säure als extraktions mittel und einem organo-phosphat als synergisten |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA200000293A1 EA200000293A1 (ru) | 2000-10-30 |
EA002721B1 true EA002721B1 (ru) | 2002-08-29 |
Family
ID=26047768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA200000293A EA002721B1 (ru) | 1997-09-17 | 1998-09-15 | Способ разделения трехвалентных актинидов и, по меньшей мере, одного трехвалентного лантанида с помощью бис(арил)дитиофосфиновой кислоты в качестве экстрагента и органофосфата в качестве синергиста |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1019552B1 (ru) |
JP (1) | JP4315591B2 (ru) |
DE (1) | DE59803657D1 (ru) |
EA (1) | EA002721B1 (ru) |
WO (1) | WO1999014386A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10339328A1 (de) * | 2003-08-25 | 2005-03-24 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zur Trennung von dreiwertigem Americium von dreiwertigem Curium |
CN114525419B (zh) * | 2022-01-04 | 2024-05-14 | 中国原子能科学研究院 | 烷基二硫代膦酸与含氮试剂分离三价镅锔的方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2562059B1 (fr) * | 1984-04-02 | 1989-12-01 | Rhone Poulenc Spec Chim | Procede de separation des terres rares par extraction liquide-liquide |
US4721605A (en) * | 1985-07-24 | 1988-01-26 | American Cyanamid Company | Selective removal of metals from aqueous solutions with dithiophosphinic acids |
US4867951A (en) * | 1988-03-31 | 1989-09-19 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Separation of actinides from lanthanides |
-
1998
- 1998-09-15 WO PCT/DE1998/002815 patent/WO1999014386A1/de active IP Right Grant
- 1998-09-15 DE DE59803657T patent/DE59803657D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-15 EA EA200000293A patent/EA002721B1/ru not_active IP Right Cessation
- 1998-09-15 EP EP98955342A patent/EP1019552B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-15 JP JP2000511923A patent/JP4315591B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4315591B2 (ja) | 2009-08-19 |
EP1019552B1 (de) | 2002-04-03 |
JP2001516809A (ja) | 2001-10-02 |
EA200000293A1 (ru) | 2000-10-30 |
EP1019552A1 (de) | 2000-07-19 |
WO1999014386A1 (de) | 1999-03-25 |
DE59803657D1 (de) | 2002-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhu | The separation of americium from light lanthanides by Cyanex 301 extraction | |
US9051629B2 (en) | Process for separating americium from other metallic elements present in an acidic aqueous or organic phase | |
JP4524394B2 (ja) | 酸性溶液中に存在するアメリシウム及びネオジムの抽出方法 | |
US4104358A (en) | Selective extraction of yttrium ions | |
Mincher | Radiation chemistry in the reprocessing and recycling of spent nuclear fuels | |
Hasan et al. | Tri-iso-amyl phosphate (TAP): an alternative extractant to tri-butyl phosphate (TBP) for reactor fuel reprocessing | |
US7754167B2 (en) | Method for separating trivalent americium from trivalent curium | |
EA002721B1 (ru) | Способ разделения трехвалентных актинидов и, по меньшей мере, одного трехвалентного лантанида с помощью бис(арил)дитиофосфиновой кислоты в качестве экстрагента и органофосфата в качестве синергиста | |
US6312654B1 (en) | Method of separating a trivalent actinide from a trivalent lanthanide and/or yttrium in aqueous solution | |
US5966584A (en) | Method of separating trivalent actinides from trivalent lanthanides | |
Horwitz et al. | Liquid extraction, the TRUEX process—experimental studies | |
US5256383A (en) | Process for the separation of actinides from lanthanides by the selective extraction of the actinides in an organic solvent incorporating a propane diamide | |
Ejaz | Studies on extraction of thorium by the N-oxides of 5-(4-pyridyl) nonane and trioctylamine from different mineral acid solutions and its separation from rare earth elements and yttrium | |
Shukla et al. | Extraction of uranium (VI), plutonium (IV) and some fission products by tri-iso-amyl phosphate | |
Jarvinen et al. | Selective extraction of trivalent actinides from lanthanides with dithiophosphinic acids and tributylphosphate | |
KR100351554B1 (ko) | 방사성 액체 폐기물에서 악티늄족 원소와 희토류 원소를분리하는 방법 | |
Kopunec et al. | Separation of cerium and europium by extraction with tributyl phosphate and di (2-ethylhexyl) phosphoric acid in n-alkane from nitrate solutions | |
Shirahashi et al. | Extraction behavior of moybdenum and zirconium with diisodecylphosphoric acid from nitric acid solution | |
RU2773142C2 (ru) | Способ экстракционного извлечения и разделения РЗЭ | |
Matsuyama et al. | Analysis of extraction rate and selectivity of Pr/Nd separation by solvent extraction in the presence of diethylenetriaminepentaacetic acid in aqueous phase | |
Turanov et al. | Extraction of U (VI), Th (IV), and REE (III) from Nitric Acid Solutions with Bis [(diphenylphosphoryl) acetamido] alkanes | |
RU2165653C1 (ru) | Способ экстракционного извлечения трансплутониевых и редкоземельных элементов из кислых растворов и их разделения | |
Tse et al. | Note: Alkyl and Arylphosphoniuh Nitrate Salts as Extractants for Pertechnetate | |
Myasoedov | Recent analytical chemistry of the transplutonium elements | |
Bhattacharyya | The effect of complexing agent on the extraction of lanthanides by di (2-ethyl hexyl) phosphoric acid. I. Glycine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY RU |