离子液体和正辛醇/煤油中DMDODGA对硝酸介质中铈(Ⅲ)的萃取行为研究

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高放废液是一种放射性高、毒性强、释热率高和酸性强的废液,为了减少高放废液放射性、缩短最终地质处置的监测时间、提高U和Pu的利用率,有必要进行高放废液分离。近年来在高放废液分离的研究中,三齿配体之一的双酰胺荚醚类萃取剂,因其对三价/四价镧系和锕系元素高的萃取率而被广泛研究。离子液体因其具有较高的辐照稳定性、热稳定性,对金属离子较高的萃取效率和良好的选择性等特性,在高放废液分离方面具有广阔的应用前景。本文研究了分别以离子液体[Bmim][PF6]和40/60%(V/V)正辛醇/煤油作为稀释剂时,N,N-二甲基-N,N-二辛基-3-氧-二戊酰胺荚醚(DMDODGA)对硝酸介质中Ce(Ⅲ)的萃取行为和机理。  通过研究DMDODGA分别在40/60%(V/V)正辛醇/煤油和[Bmim][PF6]作为稀释剂时,对硝酸介质中Ce(Ⅲ)的萃取行为,考虑萃取时间、初始水相中硝酸浓度、萃取剂浓度、初始水相中甲基咪唑阳离子([Bmim]+)浓度对Ce(Ⅲ)萃取的影响,根据斜率法和极限负载实验得出DMDODGA-40%正辛醇/煤油体系和DMDODGA-[Bmim][PF6]体系中,Ce(Ⅲ)的萃取机理和平均络合数。运用傅里叶红外光谱仪分析有机相,推测络合物结构。并研究了[Bmim]Cl、H2O、HNO3作为反萃剂时,Ce(Ⅲ)的回收率。  研究结果表明DMDODGA对Ce(Ⅲ)具有良好的萃取性能。初始水相中硝酸浓度和萃取剂浓度对Ce(Ⅲ)的分配比有很大的影响,相同萃取剂浓度下,在DMDODGA-40%正辛醇/煤油体系中初始水相中硝酸浓度约为2mol/L时,分配比存在极大值;而在DMDODGA-[Bmim][PF6]体系中初始水相中硝酸浓度约为4mol/L时,分配比存在极小值。DMDODGA通过C=O键与Ce(Ⅲ)进行配位,络合物中Ce(Ⅲ)与DMDODGA的摩尔比均为1∶3。在40%正辛醇/煤油体系中萃取机理为中性络合,而在[Bmim][PF6]体系中萃取机理为阳离子交换。此外,40%正辛醇/煤油体系中低浓度的硝酸和水对Ce(Ⅲ)都具有较高的回收率,[Bmim][PF6]体系中不同反萃剂对Ce(Ⅲ)的回收率大小顺序为HNO3>HNO3和[Bmim]Cl的混合物>[Bmim]Cl>去离子水。
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