Экстракция америция и европия тетраоктил дигликольамидом во фторированных полярных разбавителях
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
].
Экстракционная способность TODGA и его гомологов по отношению к щелочноземельным металлам изменяется в ряду Ca (II) > Sr (II) > Ba (II) [35]. Таким образом, с увеличением ионного радиуса извлекаемого металла происходит снижение коэффициентов распределения (ионные радиусы: 112, 125, и 142, для Ca, Sr и Ba, соответственно). Аналогичная зависимость экстракционной способности от ионного радиуса была получена и для лантаноидов [30]. Предположительный механизм экстракции щелочноземельных металлов описывается следующим уравнением:
M2+ + 2NO3- + 2TODGA + HNO3 ? M(NO3-)2(TODGA)2(HNO3) [35] (3)
Экстракционная способность TODGA была исследована в 11 растворителях. Наибольшие значения коэффициенты распределения металлов принимают при использовании растворителей с высокими диэлектрическими константами (нитробензол, 1-октанол), и наименьшие при использовании хлорированных и ароматических растворителей [30].
Таблица 2 - Экстракция Am и Eu из 1 М HNO3. Экстрагент - 0,1М TODGA в растворителе
Органический растворительDAmDEuНитробензол220>5001,2 - Дихлорэтан9,9341-Октанол81>500Этилацетат>500>500Хлороформ0,120,097Диэтиловый эфир100300Бензол0,390,83Толуол0,30,79Тетрахлорметан0,0950,39n-Додекан30265n-Гексан33>500
Исследование экстракции америция из различных кислот раствором 0,1 моль/л TODGA в додекане показало, что коэффициенты распределения Am возрастают в ряду: HCl < HNO3 << HClO4 [36, 37]. В случае соляной кислоты существенного изменения коэффициентов распределения не происходит вплоть до 2 моль/л HCl. Значения коэффициентов распределения при экстракции из HClO4 являются наибольшими и практически не меняются с изменением концентрации кислоты от 0,1 до 6 моль/л. Высокие DAm при экстракции из хлорной кислоты можно объяснить, так называемым, перхлоратным эффектом, замеченным ранее для бидентантых экстрагентов [38, 39]. Например, добавление хлорной кислоты к азотно- и фосфорнокислым растворам вызывает значительный рост (на несколько порядков) коэффициентов распределения америция при его экстракции CMPO.
В случае экстракции Am из HNO3, коэффициенты распределения металла резко возрастают с ростом концентрации кислоты вплоть до концентрации 3 моль/л, при которой значения коэффициентов распределения выходят на плато - происходит насыщение экстрагента. Коэффициенты распределения U в данных условиях продолжают расти вплоть до 6 моль/л HNO3 [30].
Еще одной характерной особенностью TODGA, наравне с образованием третьей фазы, является склонность к агрегации при экстракции кислоты. Агрегаты представляют собой сферические обратные мицеллы, состоящие из полярного центра, содержащего молекулы воды и ионы экстрагируемого металла, окруженного примерно четырьмя молекулами TODGA [40]. Состав агрегатов сильно зависит от кислотности водной фазы. 0,1 моль/л раствор TODGA, при равновесной концентрации азотной кислоты в водной фазе меньшей 0,7 моль/л, представляет собой смесь мономеров и димеров. При повышении кислотности водной фазы, молекулы экстрагента образуют более крупные агрегаты содержащие вплоть до семи молекул TODGA [41, 42].
Исследования радиационной стабильности TODGA показало, что основными продуктами радиолиза являются диоктиламин и N, N - диоктилмоноамиды. Использованный в качестве растворителя n-додекан повышает радиолиз, за iет сенсибилизирующего эффекта n-додекана. Добавление таких веществ, как бензол или N, N - диоктилгексанамид, к раствору TODGA в n-додекане защищает TODGA от радиолиза. В системе TODGA-n-додекан-HNO3, соэкстрагируемая кислота не оказывает промотирующего действия на радиолиз дигликольамида. В сравнении с другими экстрагентами, например малонамидами, TODGA характеризуется меньшей радиолитической устойчивостью. При комнатной температуре TODGA обладает высокой гидролитической устойчивостью [43]
На использовании TODGA в качестве экстрагента основан так называемый ARTIST-процесс, разработанный японскими учеными. Данный процесс включает два этапа: изоляция U (VI) от продуктов деления с помощью разветвленных алкильных производных моноамидов и соэкстракция актинидов с использованием TODGA. Другое назначение данного процесса заключается в применении его для разделения трехвалентных актинидов и лантанидов и в отделении актинидов от продуктов деления, 90Sr и 137Cs [33].
2. Цели и задачи работы
диамид экстрагент радионуклид европий
Целью данной работы явилось изучение экстракционного извлечения европия и америция из кислых сред тетраоктил дигликольамидом в полярных фторированных разбавителях.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
1Исследование экстракционных свойств татраоктил дигликольамида в полярных фторированных разбавителях по отношению к европию и амерцию в кислых средах.
2Изучение влияния типа растворителя на экстракцию. Изучение влияния типа кислой среды на экстракционные способности TODGA.
3. Экспериментальная часть
.1 Объекты исследования
Объектами исследования являются экстрагент и разбавители. В качестве экстрагента использовали тетраоктил дигликольамид. В исследовательской работе, в качестве растворителей для тетраоктил дигликольамида, были использованы тяжелые фторированные полярные растворители такие как: метанитробензотрифторид (Ф-3), фенилтрифторметилсульфон (ФС-13) и 1,1,2,2,3,4,4,10,10,11,11,12,12,13,13 гексадекафтор - 6,8 - диоксатридекан (формаль-2), а также используемые для сравнения полярные не фторированные растворители - дихлорэтан и не полярные расворители - д?/p>