[发明专利]用于从镧系元素中分离三价锕系元素的二烷基二氮杂-四烷基辛烷二酰胺衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型脂溶性萃取剂、其制备方法以及其在从镧系元素中选择性地分离三价锕系元素的应用。

更具体地，本发明涉及一种二烷基二氮杂-四烷基辛烷二酰胺类的新型脂溶性萃取剂，该萃取剂是用于从放射性废物水流的常量三价镧系元素中分离出痕量浓度的三价镅(²⁴¹Am)。

背景技术

利用普雷克斯流程(PUREX process)对乏燃料进行再处理，可产生高放射性废液(HLLW，High-Level Liquid Waste)。废液中长寿命的少数锕系元素的存在基本上决定了其长期的潜在危害性。鉴于废液处理的长期策略，理想的是对废液进行分离而使高放射性废液中不含锕系元素。此项技术便于使锕系元素经历嬗变或者为了长期管理而将它们固定于适当主体材料中。

目前的已知方法(如TRUEX、DIAMEX)以及溶剂(如TRPO、二乙醇酰胺)能够利用有机溶剂从高放射性废液中萃取出三价锕系元素。但是，在所有这些方法中，由裂变所产生的三价镧系元素也随锕系元素一起在有机相中萃取出来。对有机相进行反萃取，形成了含有三价锕系元素和镧系元素的水相。然而，为了进一步改进对废弃物的控制，从镧系元素中分离出较少量的锕系元素具有非常重要的意义。因此，业界正在继续寻找高效的分离方法，这是大部分目前针对配体设计研究进行的主要背景。

三价锕系元素从镧系元素中的族分离是困难的，这是因为它们具有相似的电荷密度因而易于与配体形成相似的配位化合物。然而，可以利用锕系元素-配体之间键的共价性比镧系元素-配体之间键的共价性小的事实来实现这些元素的分离。共价性的增加导致锕系元素对具有N和S给体原子的软给体配体具有略高的亲和力。已利用这个原理开发出了各种萃取剂。

C.Musikas，G.Le Marios，R.Fitoussi和C.Cuillerdier在“Actinide separations(锕系元素分离)”，ACS Symposium Series(ACS专论丛书)，第117卷，1980年；R.Fitoussi，C.Musikas，美国专利4461747；Y.Zhu，Radiochimica Acta(放射化学学报)，68，95-98，1995；Y.Zhu，J.Chen和Rongzhou Jiao在Solv.Extr.Ion Exch.14(1)，61-68，1996年；G.Modolo，R.Odoj在Solv.Extr.Ion.Exch.，17(1)，33-53，1999年；中描述了含硫萃取剂，如二硫代磷酸、二(2，4，4-三甲基戊基)二硫代次磷酸和二(二氯苯基)二硫代次磷酸。然而，它们在工艺条件下对降解的敏感性限制了它们的使用。

M.Bonnin，C.Musikas，P.Vitorge在美国专利4,496,523，1985年；Z.Kolarik，U.Mullich，F.Gassener在Solv.Extr.Ion Exch.，17(5)，1155-1170，1999年；T.Matsumura和K.Takeshita在J.Nuc.Sci.Tech.，43，7，824-827中描述了含氮萃取剂如TPTZ、正丙基BTP(nPr-BTP)、和TPEN。正丙基BTP及其衍生物在选择性和效率方面更为优越，然而由于实际应用中发生降解而降低了它们的性能。TPTZ和TPEN单独使用时与三价锕系元素之间具有弱相互作用，如果以与具有硬给体氧原子的脂溶性阳离子交换剂的协同组合而使用则可获得更高的萃取率。

因此，需要提供一种能够克服现有技术中所揭示化合物的问题的萃取剂。

本发明人已发现本发明的化合物在其化学结构上完全不同，其中软给体氮原子和硬给体氧原子均结合入分子中，从而可在不使用第二萃取剂的情况下实现分离。通过适当地选择该分子中给体原子的数量和位置，而满足使三价锕系元素比镧系元素更易于形成络合物的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是克服现有技术的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种从镧系元素中分离三价锕系元素的新型脂溶性萃取剂。

本发明的另一个目的是提供一种用于从放射性废水流的常量三价镧系元素中分离痕量浓度的三价镅(²⁴¹Am)的新型脂溶性萃取剂。

本发明的又一个目的是提供一种制备该新型脂溶性萃取剂的方法。

因此，本发明提供一种能够选择性地从镧系元素离子中萃取三价锕系元素的脂溶性萃取剂，该萃取剂由以下结构式1表示，