Способ извлечения редкоземельных и/или трансплутониевых элементов из кислых сред

 

Использование: экстракционное извлечение редкоземельных и трансплутониевых элементов в аналитической химии, выделение их из жидких отходов переработки ядерного топлива. Сущность способа: экстрагируют редкоземельные и/или трансплутониевые элементы из азотно-кислых растворов. В качестве экстрагента используют диокиси дифосфинов формулы , R₁, R₄ - алкиларил, R₂, R₃ - Н и/или алкил. 2 табл.

Изобретение относится к экстракции редкоземельных (РЗЭ) ии трансплутониевых (ТПЭ) элементов и может быть использовано как в аналитической химии, так и в процессах выделения РЗЭ и ТПЭ из жидких отходов от переработки облученного ядерного топлива.

Известен способ [1] извлечения РЗЭ и ТПЭ с использованием диокисей дифосфина общей формулы PhCH₂C, где n 0, 6, 9.

Недостатком этого способа является низкая эффективность извлечения РЗЭ и ТПЭ из кислых сред. Коэффициенты распределения металлов не превышают 0,1, что делает невозможным практическое использование этих экстрагентов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения РЗЭ и ТПЭ с использованием растворов карбамоилфосфиноксидов (КМФО) типа R₁RCHNR₃R₄, где R₁, R₂ алкилы или арилы; R₃, R₄ алкилы [2] Недостатками прототипа являются низкая химическая устойчивость КМФО и большие потери экстрагента с водной фазой, связанные с его высокой растворимостью.

Целью изобретения является снижение потерь экстрагента.

Цель достигается тем, что в качестве экстрагента используют соединения типа диокисей дифосфинов (ДОЭФ) (R₁)CH- (R₄)₂, где R₁, R₂ алкиларил; R₂, R₃ Н и/или алкил.

Для осуществления предлагаемого способа исходный водный раствор, содержащий РЗЭ и/или ТПЭ и кислоту, контактирует с раствором ДОЭФ в органическом растворителе. После разделения фаз металлы реэкстрагируют водой или раствором комплексона. В процессе изучения экстракционной системы на основе ДОЭФ было обнаружено существенное влияние структуры заместителя в этиленовом мостике на экстракционные и физико-химические свойства диоксией. Именно эти, ранее не известные, свойства ДОЭФ позволили эффективно извлекать по предлагаемому способу РЗЭ и ТПЭ из кислых сред.

П р и м е р 1. В центрифужных пробирках перемешивают по 2 мл органической и водной фаз в течение 15 мин при 22±2^оС. Фазы разделяют центрифугированием и определяют концентрацию металлов радиометрически. Результаты представлены в табл.1.

П р и м е р 2. Из органической фазы, в которой в о-нитроэтилбензоле содержится (tol)CH и 10^-3 моль/л европия, проводили реэкстракцию металла водой. Коэффициент распределения европия при реэкстракции равен 0,1.

П р и м е р 3. Органическую фазу в контакте с 3 моль/л азотной кислотой облучали на γ-пушке и после промывки определяли коэффициент распределения европия в условиях примера 1. Результаты представлены в табл.2.

Видно, что после облучения коэффициенты распределения европия при экстракции по предлагаемому способу снизились в 1,7 раза. Перемешивание органической фазы с 3 моль/л азотной кислотой в течение 16 ч по предлагаемому способу не привело к изменению экстракционных свойств.

П р и м е р 4. Навеску 1,0 г (tol)CH- (tol)₂ или PhCHNBu₂ перемешивали в течение 8 ч со 100 мл 3 моль/л азотной кислоты. Водную фазу центрифугировали и промывали 3 раза равным объемом хлороформа. Хлороформ упаривали, остаток обрабатывали смесью серной и азотной кислот и определяли фосфор фотометрически по молибдофосфату. По содержанию фосфора рассчитывали растворимость вещества в 3 моль/л азотной кислоте, которая составила для (tol)CH- (tol)₂ менее 50 мг/л, а для PhCHNBu₂ ^_ 1200 мг/л.

Приведенные примеры свидетельствуют о возможности эффективного извлечения РЗЭ и ТПЭ по предлагаемому способу из кислых сред и простоте последующей реэкстракции металлов водой. По сравнению со способом-прототипом обеспечивается значительно больший срок работы экстракционной смеси за счет меньшей растворимости и большей химической и радиационной устойчивости ДОЭФ. Только за счет меньшей растворимости в кислоте на переработку 1 м³ исходного раствора по предложенному способу будет расходоваться в 20-30 раз меньше экстрагента, чем по способу-прототипу. Все это подтверждает повышение эффективности процесса экстракции по предлагаемому способу по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ И/ИЛИ ТРАНСПЛУТОНИЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ КИСЛЫХ СРЕД, включающий экстракцию их бидентантными нейтральными фосфорорганическими экстрагентами в органическом растворителе, разделение водной и органической фаз и реэкстракцию ценных компонентов из органической фазы, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь экстрагента, в качестве экстрагента используют диокиси дифосфинов общей формулы где R₁, R₄ алкиларил; R₂, R₃ водород и/или алкил.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2