二(2,4,4-三甲基戊基)二硫代膦酸-2,2′-联吡啶协萃体系分离三价镧系/锕系离子

作者：方拓; 郭琦玲; 柳倩; 金畅; 朱礼洋^*; 杨素亮^*; 田国新

来源：原子能科学技术, 2023, 57(12): 2366-2375.

• 二(2,4,4-三甲基戊基)二硫代膦酸
• 2,2′-联吡啶
• 协萃
• 三价镧锕分离
• 三价镅锔分离

二(2,4,4-三甲基戊基)二硫代膦酸(HA)对三价镧锕分离具有优异表现，但其在实际应用中存在对体系酸度控制要求高、实际操作窗口小等问题。为改善上述问题，本文对HA-2,2′-联吡啶(B)-煤油协萃体系对三价镧锕金属离子(M3+)Am(Ⅲ)、Cm(Ⅲ)、Nd(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)的萃取分离性能进行了研究，考察了平衡水相pH值、2,2′-联吡啶浓度及温度对萃取能力和分离选择性的影响。结果表明，2,2′-联吡啶对HA萃取4种金属离子有明显的协同萃取效应，与单一的HA-煤油体系相比，HA-B-煤油协萃体系对Am(Ⅲ)、Cm(Ⅲ)、Nd(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)的分离性能均有显著提高。2,2′-联吡啶浓度为0.05 mol/L、HA浓度为0.5 mol/L时，Am(Ⅲ)、Cm(Ⅲ)、Nd(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)的半萃取pH值分别为2.52、2.73、3.46、3.79,较不加2,2′-联吡啶时降低约0.6,相应的分离因子SFAm/Cm、SFAm/Eu、SFAm/Nd分别为5.64、2.51×104、2.61×103,与不加2,2′-联吡啶时相比均明显提升。斜率法分析结合萃合物的紫外-可见吸收光谱结果表明，当有机相中含有足够的2,2′-联吡啶时，该协萃体系中仅形成一种组成为MA3B的萃合物。萃取反应为放热反应，Am(Ⅲ)、Cm(Ⅲ)、Nd(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)萃取反应焓变分别为-58.78、-56.48、-26.69、-20.26 kJ/mol;随着温度的升高，对4种金属离子的萃取能力及SFAm/Cm、SFNd/Eu均有所降低。

• 单位
  清华大学; 中国原子能科学研究院