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TBP树脂应用新发现
发表时间:2018-01-10     阅读次数:     字体:【

TBP是一种广泛应用的萃取剂。它最典型的应用之一是PUREX流程,从乏燃料中对钚和铀的再回收。其它应用包括如分离分析钇。


萃取色层法可以被看作是溶剂萃取法的补充,结合了固相萃取的快速和易操作和液液萃取剂的选择性。在TBP树脂中,TBP萃取剂浸渍于一种惰性支撑体上。

第一项测试中TBP树脂作用于锕系元素,图2展示了所选取的锕系元素在HNO3和HCl介质中的Dw值。


通常情况下,锕系元素在酸浓度增加时表现出保留值增强。然而对于所有锕系元素,在HNO3介质中只有钚元素的Dw值超过了100,而其它锕系元素的Dw峰值在60-80之间。钚在高浓度盐酸介质中甚至表现出更强的保留性(在9MHCl中DW>1000),对于其它锕系元素,除了镎之外(DW=140),在9MHCl中的保留性都非常低,尤其Th(IV)对于TBP树脂表现出非常低的亲和性。


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图2:在硝酸和盐酸介质种,所选择的锕系元素在TBP树脂上的Dw值


NoraVajda等人的研究表明TBP树脂可以把Pu与其他锕系元素分离,而且建立了一种用于测量水样中Pu的分析方法。


Vajda等人也研究了在U和Pu提取过程中Fe(III)和三种阴离子(草酸,硫酸和磷酸)干扰的影响。在8M硝酸中,0.1MFe存在对提取U(VI)和Pu(IV)没有干扰,对于Np(IV)和Th(IV)来说同样如此。与之相反的是,在9M盐酸介质中,同样浓度的Fe对U和Pu的保留有非常强烈的干扰。


图3和4展示了干扰阴离子浓度的增加对8MHNO3中的U(VI)和9MHCl中的Pu(IV)保留的影响。草酸盐对U的提取没有显著干扰,即使浓度达到0.5M也是如此。而硫酸盐,尤其是磷酸盐,在含量较高时对U的提取有着明显的干扰。在9MHCl中TBP树脂对Pu(IV)的萃取性能是非常强的,即使测试的阴离子在浓度≥0.1M时对它的提取有干扰,Pu的Dw值仍然能够保持在500以上。


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图3:干扰阴离子浓度的增加,对U在8M硝酸中的Dw值的影响


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图4:干扰阴离子浓度的增加,对 Pu在9M盐酸中的Dw值的影响

磷酸三丁酯(TBP)

TBP树脂在硝酸和盐酸体系中提取不同元素的特性被进一步研究,结果总结在图5-6当中。

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图 5和图6:在盐酸和硝酸介质中所选元素的Dw值


除了Pu(IV)和Np(IV),几种其它元素比如Au,Hf,Fe,Sn和Ga在盐酸介质中也表现出对TBP树脂的高亲和性(图5)。


TBP树脂对于Sn比Te和Cd通常表现出更好的选择性(Te-126在质谱测量Sn-126时是一种同重干扰核素,而Sn-126是一种长寿命β放射源,在退役的和放射性废物样本中需要被经常检测),Sn-117m是用于核医学的一种电子发射体的转换物,其生产过程中经常用Cd作为靶材料。此外,这种树脂对Sb也表现出很好的选择性,虽然它的氧化态需要被严格控制。


基于已获得的数据,Dirks等人开发出了一套用于从各种不同元素中分离Sn的程序,图7表示一种使用2mLTBP色谱柱的分离流程。图8展示了使用此程序的洗脱结果。


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图7:用TBP树脂分离Sn的分离方案




被测试的大部分元素在装载和第一次洗涤过程中没有被保留,Sn与部分Ga和Fe被保留下来。后两种元素用1MHCl淋洗去除,用6mL1MHCl可以将Sn以高纯度大量洗脱下来。对于包含大量Fe的样品,有必要在装载之前先将Fe去除(比如通过离子交换),或者确保将其完全还原成Fe(II)。


 
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