[发明专利]含三中心氢键的寡聚芳酰胺化合物萃取剂在分离Ln/An的应用

说明书

本发明涉及含三中心氢键的寡聚芳酰胺化合物作为萃取剂用于Ln/An元素的分离。本发明将含三中心氢键的寡聚芳酰胺化合物作为应用于从镧系元素中选择性分离锕系的元素中钍和铀，且还能实现在一定程度上锕系元素之间铀对钍的选择性分离。本发明中萃取剂含三中心氢键的寡聚芳酰胺化合物组成单一、化学稳定性良好，合成简单易得，可适合于工业生产，且萃取剂用量少，可以在特定的酸性下用于Ln/An元素的选择性分离，此外该萃取剂还具有萃取速度、分相速度快等优点，因此，含三中心氢键的寡聚芳酰胺化合物作为用于从镧系元素中选择性萃取分离锕系元素很好的经济效益和实际的应用前景。

技术领域

本发明涉及一类寡聚芳酰胺化合物及其应用，具体地说，本发明涉及一种利用三中心氢键固定结构框架的寡聚芳酰胺化合物及其应用，属于稀土元素与钍 (Th)和铀(U)选择性分离萃取剂技术领域。

背景技术

能源问题是当今世界面临的一个最严峻挑战之一，与其它能源相比，核能具有高效、清洁、高能等巨大优点，但是，作为一把“双刃剑”，如何安全和高效地处理核能过程中产生的高放性废液(High Level Liquid Waste,HLLW)事关能源的可持续发展。高放性废液(HLLW)中的锕系元素(Actinides)的半衰期长、放射活性高，目前比较通用的办法是把锕系核素进行嬗变处理，即用中子轰击这些核素，使其裂解，产生新的中子和短衰变周期的核素，但镧系元素能够很大程度的吸收中子使反应中断，因此，从放射性核废料中选择性分离锕系元素具有重要的现实意义。

目前常用的萃取剂主要是含酰胺类、含磷供体类、含氮供体类和含硫供体类等有机小分子。例如在工业PUREX流程中，膦酸三丁酯(BTP)能够从硝酸介质的废料混合物中高效地分离U(Ⅳ)和Pu(Ⅳ)；专利CN1639175A报道了作为改进的PUREX流程，酰基氧化膦类(CMPO)萃取剂在协同萃取剂膦酸三丁酯 (BTP)条件下可以高效地萃取镧锕系元素；专利CN1639175A报道了膦酰胺类萃取剂用于分离稀土类金属离子；专利CN103087101B报道了氧化膦修饰的杯[5] 芳烃衍生物用于选择性分离稀土类金属离子；专利CN 102002590A报道了环芳酰胺型萃取剂用于萃取稀土类金属离子的应用。

上述专利中所用到的小分子萃取剂的浓度远远大于镧锕系元素的浓度，因此往往需要用大量的萃取剂来实现萃取分离。且有些萃取剂萃取稀土元素虽然普遍效果明显，但是萃取条件在是水相中性的单一条件下，并对稀土元素一般没有选择性。

一类含三中心氢键的寡聚芳酰胺是一类结构稳定、骨架可调、侧链易于修饰的折叠体化合物，可由含侧链的间苯二甲酸的酰氯化合物与4,6-二甲氧基-1,3苯二胺一步或者多步聚合而得(参考L.Q.Yang，L.J.Zhong，K.Yamato，X.H. Zhang，W.Feng，P.C.Deng,L.H.Yuan，X.C.Zeng and B.Gong,New J.Chem., 2009,33,729-733)。预组织是影响配体与金属离子发生有效识别和络合的重要因素，为了得到萃取效率及选择性都更加优异的萃取剂，可以通过调控分子骨架和配位基团的预组织性。这一类的含三中心氢键的寡聚芳酰胺可以应用到多种阴阳离子或者生物有机分子的识别上。

发明内容

本发明旨在解决现有萃取剂在稀土元素中选择性分离钍和铀时消耗量大，萃取能力低，选择性不强，萃取速度慢的问题，提供了一种含三中心氢键的寡聚芳酰胺化合物，本发明利用预组织将具有配位作用的羰基氧组装成内环，利用适宜的空腔和一定的螯合作用，从而实现从稀土元素中对钍和铀离子的选择性分离，其作为萃取剂在较高的酸性条件下能够高效地从稀土离子中选择性分离钍和铀。

为了实现上述发明目的，本发明的具体技术方案如下：

含三中心氢键的寡聚芳酰胺化合物的具体结构如下：