[发明专利]烷基二硫代膦酸与含氮试剂分离三价镅锔的方法

说明书

本发明涉及一种烷基二硫代膦酸与含氮试剂分离三价镅锔的方法。该方法将含有镅和锔的溶液pH值调到合适范围，然后与含有二硫代膦酸和含氮试剂的有机相接触，经萃取分离后，镅锔分离因子可达到6左右。进一步的，设计三价锕镧分离与镅锔分离一体化流程，采用烷基二硫代膦酸与含氮试剂首先分离三价锕系和镧系元素，然后通过分步反萃，依次反萃获得锔的产品和镅的产品。一体化流程中三价锕镧分离与三价镅锔分离在一个体系中进行，并且显著降低体系操作pH值，具有实用性，可用于高放废液中镅锔提取或超钚元素生产化学分离工艺。

技术领域

本发明属于核燃料循环中锕镧分离和镅锔分离技术，具体涉及一种烷基二硫代膦酸与含氮试剂分离三价镅锔的方法。

背景技术

从乏燃料后处理高放废液中提取镅、锔，不仅可以降低高放废液最终处置的难度，提取的镅和锔还可用作堆照生产超钚元素的原料，或作为同位素热源。高放废液中提取镅锔涉及三价锕镧分离和三价镅锔分离。而采用镅、锔靶件在反应堆中辐照生产超钚元素时，也会生成裂变产物三价镧系元素，因此其化学分离过程也涉及三价锕镧分离和镅锔分离。特别的，镅和锔位于元素周期表中相邻位置，在硝酸溶液中均为稳定的三价离子，离子半径相差很小，镅和锔相互分离十分困难。目前国际上主要采用镅的氧化法或溶液萃取法分离镅和锔。氧化法分离镅和锔时，先将三价镅氧化到高价态，然后将高价态的镅和三价锔分离。但是将镅氧化到高价态比较困难，可供选择的氧化剂十分有限，并且存在高价态镅不稳定的问题。溶剂萃取法采用有机相萃取剂进行镅和锔的分离，现有报道所用萃取剂镅锔分离因子较低，特别是与已有的三价锕镧分离流程所用萃取体系兼容性不好，进行工程化实施时，流程体系将十分复杂。

烷基二硫代膦酸类萃取剂具有很好的三价锕镧分离能力，国内已采用烷基二硫代膦酸类萃取剂进行了三价锕镧分离热实验验证。然而采用该类试剂分离三价镅锔时分离因子并不高，约为3左右。有必要基于已有的三价锕镧分离体系，研发高效的镅锔分离技术。

发明内容

本发明的目的是针对分离镅和锔时分离因子不够高，与现有流程衔接不好的问题，提供一种烷基二硫代膦酸与含氮试剂协同分离三价镅锔的方法，通过含S原子与含N原子的细微的镅锔区分能力，增强镅、锔的分离因子。

本发明的技术方案如下：一种烷基二硫代膦酸与含氮试剂分离三价镅锔的方法，其特征在于，将含有镅和锔的溶液pH值调节到合适范围，然后与含有二硫代膦酸试剂和含氮试剂的萃取剂的有机相接触，充分混合后分相。

进一步，如上所述的烷基二硫代膦酸与含氮试剂分离三价镅锔的方法，其中，所述二硫代膦酸试剂可以为二(2,4,4-三甲基戊基)二硫代膦酸或氯苯基二硫代膦酸等。

进一步，如上所述的烷基二硫代膦酸与含氮试剂分离三价镅锔的方法，其中，所述含氮试剂为含有N原子的芳环试剂，具体可以为联吡啶或邻菲罗啉等。

进一步，如上所述的烷基二硫代膦酸与含氮试剂分离三价镅锔的方法，其中，所述有机相的溶剂可以是煤油、苯或二甲苯等。

进一步，如上所述的烷基二硫代膦酸与含氮试剂分离三价镅锔的方法，其中，所述镅和锔的溶液pH值调节到2.3～2.5。

进一步，如上所述的烷基二硫代膦酸与含氮试剂分离三价镅锔的方法，其中，在同一个体系中实施三价锕镧分离和三价镅锔分离，进料液为含有镅、锔和镧系元素的溶液，在锕镧组分离段与含有二硫代膦酸和含氮试剂的萃取剂有机相逆流接触，并采用一定pH值范围的水相洗涤负载有机相；负载有机相在锔反萃段用一定pH值范围的水相反萃，实现镅锔分离；最后有机相与稀硝酸溶液接触，将有机相中的镅反萃下来。

更进一步，在同一个体系中实施三价锕镧分离和三价镅锔分离，分为锕镧组分离段、锔反萃段和镅反萃段，所述萃取剂含有0.2～0.5M二烷基硫代膦酸和10～40mM的含N试剂。