Экстракция америция и европия тетраоктил дигликольамидом во фторированных полярных разбавителях
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
на экстракционные свойства экстрагента и разделение америций - европий. Для поиска наиболее эффективной экстракционной системы целесообразно изучить экстракционную способность TODGA во фторированных разбавителях. Экстракционная способность TODGA ранее была исследована в 11 различных растворителях. Наибольшие значения коэффициенты распределения металлов принимают при использовании таких растворителей как: этилацетат > диэтиловый эфир > нитробензол > 1-октанол, и наименьшие при использовании хлорпроизводных метана, этана и ароматических растворителей (таблица 2).
В данной работе сравнение полярных тяжелых фторированных (ПТФ) растворителей проводили с ДХЭ и додеканом. Выбор растворителей для сравнения обусловлен тем, что ДХЭ и додекан, а также их аналоги, наиболее распространены в жидкостной экстракции. Кроме этого, практически во всех опубликованных работ, где исследуется экстракционные свойства диамидов дигликолевой кислоты, в качестве растворителя используют додекан.
4.1 Экстракция азотной кислоты
Экстракцию радионуклидов проводим из азотнокислых сред. Обосновывается это тем, что при переработке ОЯТ методом жидкостной экстракции используют в основном азотнокислые растворы. Рафинат PUREX-процесса, для фракционирования которого планируется использовать изучаемые здесь экстрагенты, также является азотнокислым.
Диамиды дигликолевой кислоты относятся к классу нейтральных экстрагентов. Экстракционные свойства данных экстрагентов сильно зависят от кислотности среды. Для определения влияния природы разбавителя на эффективность и селективность экстракции системами на основе TODGA, необходимо изучить экстракцию азотной кислоты.
Рисунок 4 - Изотерма экстракции азотной кислоты различными разбавителями
Как видно из рисунка 4, заметная экстракция азотной кислоты для всех разбавителей наблюдается при [HNO3]вод > 4 M. Наименьшие значения экстракции азотной кислоты наблюдается для Ф-3, а наибольшие для ДХЭ. В случае формаль-2 наблюдается значительное увеличение экстракции азотной кислоты при [HNO3]вод > 6 M. Природа растворителя практически не влияет на экстракцию азотной кислоты растворами TODGA в разбавителе (рисунок 5). Представленные данные показывают, что при экстракции азотной кислоты растворами TODGA, на 1 M TODGA экстрагируется 3 M HNO3.
Рисунок 5 - Зависимость коэффициента распределения азотной кислоты (DHNO3) от природы разбавителя для систем: TODGA - разбавитель - 3 M HNO3
4.2 Экстракция европия и америция из азотной кислоты
Рисунок 6 - Зависимость эффективности экстракции америция (III) и селективности разделения пары Am / Eu тетраоктил дигликольамидом в растворителе от концентрации азотной кислоты
Из представленных на рисунке 6 данных видно, что зависимость коэффициента распределения америция от концентрации азотной кислоты, для всех растворителей, за исключением додекана, имеет максимум. Максимум экстракции Am из азотной кислоты для ДХЭ и Ф-3 наблюдается при концентрации (исходной) кислоты в районе 2 - 3 моль/л. Для формаль-2 максимум смещен в область 5 - 6 моль/л (рисунке 3 (Г)). В случае додекана, где максимума значения коэффициента распределения не наблюдается, в области CHNO3 > 4 M явное увеличения значений DAm,Eu не наблюдается. Также показано, что максимум экстракции европия находится в том же кислотном интервале, что и для америция. Стоит отметить, что система на основе формаль-2 как растворителя эффективнее извлекает америций и европий чем системы на основе ДХЭ и Ф-3 на всем интервале изучаемой кислотности. В сравнении с додеканом, система на основе формаль-2 эффективнее экстрагирует америций в области CHNO3 > 2,5 M. Следует отметить, что значения коэффициентов распределения америция и европия, при экстракции из 3 M HNO3, для додекана и формаль-2 вполне соизмеримы. Так, при экстракции америция и европия раствором 0,01 M TODGA в формаль-2 из азотной кислоты с концентрацией более 3 M D (Am и Eu) > 50 (Таб. 7). При таких высоких значениях коэффициента распределения (> 50) имеет место высокая погрешность определения (> 50%), в виду чего полученные результаты не являются достаточно достоверными.
Таблица 7 - Экстракция америция (III) и европия (III) раствором 0,01 M тетраоктил дигликольамида в растворителе из азотнокислых сред. Растворитель - ДХЭ, Ф-3, ФС-13 и Формаль-2
0,01 M TODGA в РастворителеДХЭФ-3ДодеканФормаль-2CHNO3исх1 M3 M1 M3 M1 M3 M1 M3 MDAm0,120,732,93,60,09601,154DEu0,091,511280,89> 3009,9> 300Кр (DAm / DEu)1,30,50,260,130,10-0,11-
В случае других представленных на рисунке 2 растворителей максимальный коэффициент распределения для европия равен 28 (Ф-3, Таб. 7). На основании данных, представленных на рисунке 7 (А), изучаемые растворители можно расположить в ряд, отражающий возрастание эффективности экстракции Am и Eu для систем с тетраоктил дигликольамидом: ДХЭ < Ф-3 << Додекан < Формаль-2.
Все представленные системы эффективнее экстрагируют европий. Для всех растворителей (рисунок 7) коэффициент разделения пары Am/Eu (DAm / DEu) монотонно уменьшается с увеличением концентрации азотной кислоты, т.е. чем выше концентрация кислоты, тем лучше экстрагируется европий относительно америция. По селективности экстракции пары Am/Eu тетраоктил дигликольамидом в растворителе можно расположить в ряд по снижению значений коэффициентов разделения (DAm /DEu): ДХЭ < Ф-3 << Додекан < Формаль-2.
A)
Рисунок 7 - Эффективность извлечения америция (III) и селективность разделения пары Am / Eu при экстракции из азотнокислой среды
Как видно, ря?/p>