鈾(Ⅵ)的離子液體體系萃取及相關(guān)機(jī)理研究.pdf

1、離子液體又稱室溫離子液體或室溫熔融鹽，是完全由特定的陽離子和陰離子構(gòu)成的，其熔點(diǎn)一般都在100℃以下。離子液體具有很多傳統(tǒng)溶劑和電解質(zhì)不能比擬的突出優(yōu)點(diǎn)，如低沸點(diǎn)；可忽略的蒸氣壓；高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性；優(yōu)良的溶解性能；優(yōu)異的電化學(xué)特性以及易回收，可設(shè)計(jì)等。這些異于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的優(yōu)點(diǎn)使離子液體在核工業(yè)中萃取分離放射性核素方面展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。其中，考慮到鈾資源的短缺和環(huán)境問題，對鈾的分離回收是一個(gè)重要方面。本論文以兩種常見的憎水

2、性咪唑離子液體1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[C4mim][PF6]）和1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲基磺酰亞胺鹽（[C4mim][NTf2]）為稀釋劑,研究了對鈾的萃取分離及相關(guān)機(jī)理，結(jié)果顯示離子液體用于萃取分離鈾具有潛在的應(yīng)用可行性。
　　論文第一章首先介紹了本論文的研究意義；簡述了離子液體的概念，分類，性質(zhì)及應(yīng)用,然后對離子液體在各領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及用于萃取分離金屬離子的研究方面進(jìn)行了綜述；最后提出了論文的選題意義及研究目

3、標(biāo)，同時(shí)簡單介紹了一下幾種萃取劑。
　　論文第二章系統(tǒng)研究了吡啶二酰胺/離子液體體系對鈾酰離子的溶劑萃取行為。本章以較為常見的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[C4mim][PF6]）離子液體為稀釋劑，研究了N,N’-二乙基- N,N’-二對甲苯基吡啶二酰胺（Et(p）TDPA）對硝酸介質(zhì)中鈾酰離子（UO22+）的萃取行為?？疾榱苏袷帟r(shí)間、相比、萃取劑濃度、硝酸濃度及硝酸鈉濃度等對萃取的影響。通過紫外-可見光譜測定和傳統(tǒng)的斜率分

4、析方法推斷了相應(yīng)的萃取機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Et（p） TDPA/[C4mim][PF6]體系對UO22+的萃取速度很快，振蕩1分鐘即可達(dá)到萃取平衡。萃取劑濃度對萃取影響顯著，隨萃取劑濃度增加，UO22+在離子液體相的分配顯著增加。其中當(dāng)萃取劑濃度為0.3mol/L，水相硝酸濃度為3 mol/L時(shí)，萃取分配比大于100。相比之下，硝酸和硝酸鈉濃度對萃取幾乎無影響。對一系列萃取平衡數(shù)據(jù)取對數(shù)作斜率分析，發(fā)現(xiàn)萃合物中UO22+與Et（p）TD

5、PA的摩爾比為2:3， NO3-未參與萃取過程。此外，通過紫外-可見光譜測定發(fā)現(xiàn)隨著水相UO22+濃度的減少，水相[C4mim]+濃度線性增加，表明萃取過程為陽離子交換模式。
　　論文第三章研究了正三辛基氧膦/離子液體體系對鈾酰離子的溶劑萃取行為。本章以1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲基磺酰亞胺鹽離子液體為稀釋劑，研究了正三辛基氧膦（TOPO）對水溶液中鈾酰離子（UO22+）的萃取行為。詳細(xì)考查了振蕩時(shí)間、萃取劑濃度、水相酸度（包括

6、硝酸和鹽酸濃度）及硝酸鈉濃度對萃取的影響。同樣通過紫外-可見光譜測定和傳統(tǒng)的對數(shù)斜率分析方法推斷了相應(yīng)的萃取機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TOPO/[C4mim][NTf2]體系對水溶液中的鈾酰離子具有良好的萃取性能。當(dāng)萃取劑濃度為20mmol/L時(shí)，萃取分配比可達(dá)到近800。由斜率分析可知：一個(gè)鈾酰離子結(jié)合三個(gè) TOPO分子，萃取機(jī)理為陽離子交換模式，最終的萃合物可表示為[UO2(NO3)(TOPO)3]+。從萃合物組成可以看出，一個(gè)硝酸根離子