[发明专利]一种对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃及其分离纯化铯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及乏燃料模拟核素分离技术领域，特别是涉及一种对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃及其分离纯化铯的方法。

背景技术

核燃料在反应堆中使用后，即成为“乏燃料”，乏燃料中的高释热元素¹³⁷Cs需要经历很长时间才能衰变至无害水平，因此需要对其进行萃取分离。

现有技术中传统的萃取剂TBP由于在受辐射时易发生部分降解而影响萃取效果，因此不适合用于乏燃料的后处理。杯芳烃尤其是其中的硫代杯芳烃，相比于普通杯芳烃，除了具有较高的辐照稳定性、化学稳定性和热稳定性,硫代杯芳烃结构的刚性、极性都发生了较大的变化，更易于化学改性和修饰。桥连硫原子的砜化和亚砜化，改善了硫代杯芳烃母体结构，从而能够在酸性介质中萃取分离金属离子，特别适合我国的乏燃料后处理状态。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃及其分离纯化铯的方法，萃取效率较高，并且分离的铯具有较高的纯度。

本发明提供了具有式(Ⅰ)结构通式的对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃：

其中，R₁独立的选自氢、C₁～C₁₈的烷烃、所述R₂独立的甲基、乙基、异丙基；优选的R₁独立的选自氢；

本发明提供了一种分离纯化铯的方法，包括以下步骤：

将含有对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃的有机溶液与含铯的水相溶液混合、萃取得到含铯元素的有机相；所述杯芳烃为上述技术方案所选的对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃。

优选的砜桥硫代杯[4]芳烃的有机溶液，其有机溶剂选自三氯甲烷、二氯甲烷、甲苯、正己烷中任意一种或两种。

优选的所述含铯的水相溶液，其水相选自盐酸、硫酸和硝酸中的任意一种。

优选的所述水相溶液的PH值为0～4。

经检测本发明提供的萃取分离铯的方法，其铯的萃取率达到90％以上。

附图说明

表1是本发明实施例3中，对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃产物(I-a)以及对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃酰胺化合物(I-b)从不同PH值硝酸溶液中萃取铯离子的萃取率表。

具体实施方式

本发明提供了具有式(Ⅰ)结构通式的对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃：

其中，R₁独立的选自氢、C₁～C₁₈的烷烃、

所述R₂独立的甲基、乙基、异丙基；优选的R₁独立的选自氢；

本发明以式(I)所示的对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃衍生物为萃取剂，分离提纯铯。该萃取剂对铯具有很强的配位能力，克服了传统萃取剂TBP辐照强度下易分解的缺陷，是一种优良的铯分离材料。

本发明提供的对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃衍生物，具有式(I)所示的结构通式，优选的R₁独立的选自氢、C₁～C₁₈的烷烃、优选为氢。

本发明提供的化合物包括但是不限于以下具体结构：

本发明提供的对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃，优选按照以下技术路线制备：

其中，R₁分别为氢、C₁～C₁₈的烷烃、R₂独立的甲基、乙基、异丙基；

具体包括以下步骤：

A)将对叔丁基苯酚和硫粉以及氢氧化钠混合，反应得到对叔丁基硫代杯[4]芳烃母体；

B)将步骤A)得到的对叔丁基硫代杯[4]芳烃母体与氯乙酸酯基或者氯乙酰胺反应得到下缘酯化或者酰胺化的产物；

C)将步骤A)或者步骤B)得到的产物与四水合过硼酸钠混合、反应得到式(I)所示的对叔丁基砜桥硫代杯[4]芳烃。