二甲基二辛基双酰胺荚醚对锶的萃取行为研究

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90Sr(t1/2=28.79a)是高放废液中一种长寿命、高释热的裂变放射性核素,十分有必要从高放废物中分离出来。近年来,三齿双酰胺荚醚(两个酰胺基团间包含一个醚键)类萃取剂以其对三价和四价镧锕系元素有极高的亲和力,在锕系元素分离中得到了广泛的研究,其醚氧键和冠醚也有相似的性质。本文研究了二甲基二辛基双酰胺荚醚(DMDODGA)作为萃取剂,分别在40/60(v/v)%正辛醇/煤油和离子液体[C6mim][Tf2N]从HNO3介质中萃取锶的行为。通过使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测量水相锶浓度,采用酸碱滴定法滴定水相和有机相的酸度。首先研究了DMDODGA在40%正辛醇/煤油中对HNO3的萃取行为,采用对应溶液法分析数据,得出萃取平衡后水相HNO3浓度小于2.3mol/L时,DMDODGA与HNO3形成1:1的络合物;平衡后水相HNO3浓度在2.3mol/L3.3mol/L时,DMDODGA与HNO3形成1:1和1:2的络合物;平衡后水相HNO3浓度在3.3mol/L以上时,DMDODGA与HNO3可能也会形成1:3的络合物。其次研究了DMDODGA在40%正辛醇/煤油中对锶的萃取行为。得出酸度为05mol/L时,分配比(DSr)随水相初始HNO3浓度的增加先增大后减小,在初始HNO3浓度为1mol/L时达到最大,其中NO3-的盐析作用和H+的竞争作用分别在低酸度和高酸度下占主导地位;DSr随水相初始锶浓度的增加而减小,原因在于有机相自由萃取剂DMDODGA浓度的减小;萃取过程中Sr2+与3个DMDODGA分子配位,25℃下萃取平衡常数的对数lgK=4.01;萃取过程的焓变?H105.52KJ/mol,熵变?S270.47J/(mol·K),25℃下吉布斯自由能变?G?HT?S24.88KJ/mol。最后研究了DMDODGA在离子液体[C6mim][Tf2N]中对锶的萃取行为,酸度为05mol/L时,DSr随水相初始HNO3浓度的增加而减小,H+的竞争作用是影响分配比变化的主要因素;萃取过程中,Sr2+同样与3个DMDODGA分子配位,25℃下萃取条件平衡常数的对数lgKex=4.19。在DMDODGA-[C6mim][Tf2N]-40%正辛醇/煤油体系中,[C6mim][Tf2N]可作为DMDODGA的协萃剂参与到萃取过程中。
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