[发明专利]一种具有苯乙烯基膦酸双酯结构的铀萃取剂及其应用

说明书

本发明提供了一种具有苯乙烯基膦酸双酯结构的铀萃取剂及其应用，将含苯乙烯基膦酸双酯的液体萃取体系与含铀的料液混合进行萃取得到含铀萃取液和提铀尾液，可以实现铀的富集与提取。采用苯乙烯基膦酸双酯化合物作为萃取剂，不仅在不同酸介质中对铀有良好的萃取分离效果，且能有效降低铀分离成本。尤其是针对硝酸铀酰的萃取性能好，在与P204协同萃取硫酸铀酰时能有效改善分相效果。

技术领域

本发明涉及铀萃取技术领域，具体来说，涉及一种具有苯乙烯基膦酸双酯结构的铀萃取剂及其应用。

背景技术

萃取技术是化学工程领域一种重要的分离技术，萃取剂是萃取分离过程中的关键要素之一。其中，含磷化合物是一类重要的萃取剂，对于提高金属综合回收率具有重要作用。

含磷萃取剂的应用最早是在第二次世界大战期间，磷酸三丁酯被应用于提取铀。此后，溶剂萃取成为提取核燃料的主要方法，中性含磷萃取剂相比酸性含磷萃取剂具有易反萃的优点，是铀的主要萃取剂。TBP溶剂萃取工艺目前仍是铀纯化的主要工艺，该工艺首先以硝酸溶解铀化学浓缩物(如黄饼)制备高浓度铀溶液，使用TBP进行萃取，再通过反萃取得到高纯度的硝酸铀酰溶液，最后经沉淀、转型结晶、煅烧、还原等工序制得核电纯UO₂(牛玉清,赵凤岐,舒祖骏,等.用TBP溶剂萃取法制备核电纯二氧化铀.核化学与放射化学.2011，33(3):136-147.)。将TBP分子中的烷氧基取代为烷基可得到不同结构的中性含磷萃取剂，包括单烷基膦酸二烷基酯、二烷基膦酸单烷基酯与三烷基氧膦(TRPO)，取代的烷基数量越多，萃取剂的萃取能力越强。单烷基膦酸二烷基酯的一个代表是甲基膦酸二甲庚酯(P350)，研究表明P350对铀/钍分离的选择性优于TBP与膦酸三异戊酯(李诗萌,谈梦玲,丁颂东,等.三种中性磷萃取剂萃取分离铀(VI)与钍(IV)的研究[J].化学研究与应用,2016,28(3):307-315.)。TRPO流程被应用于高放废液的处理而受到关注，但是单独使用TRPO对高放废液进行处理会产生第三相，使萃取过程难以进行，需要在有机相中加入TBP来改善分相效果(杨大助,焦荣洲.从高放废液中提取锕系元素的研究-TRPO萃取体系的改进.核化学与放射化学.1995，17(1):26.)。

虽然目前关于核燃料萃取剂的研究较多，但是中性含磷类萃取仍是不可替代的主要萃取剂。TBP和TRPO是工业中应用最多的两种中性含磷类萃取剂，TBP属于磷酸三烷基酯化合物，优点是合成简单，成本低，性能稳定，萃取过程中分相快。将TBP分子中的三个烷氧基取代为烷基即可得到TRPO，TRPO的优点是对铀的萃取能力强，萃取容量更大，且辐照稳定性好，但是萃取过程中容易形成三相物。P350的性质介于TBP与TRPO之间，其萃取性能优于TBP且分相效果较好，可以预见此类化合物在铀萃取工业中有较好的前景，值得进一步深入研究。

将磷酸三烷基酯的一个烷氧基取代为苯乙烯基可得到苯乙烯基膦酸双酯，该化合物有望具备优良的萃取铀的性能。美国专利US2516168A与US2471472A公开了一种苯乙烯基膦酸双酯的方法，该方法首先合成了苯乙烯基膦酰二氯，再将其与过量的醇反应制得苯乙烯基膦酸双酯。中国专利CN106674277A公布了一种合成烯膦酸酯类化合物的方法，该方法以芳基乙烯和磷酸酯为原料，三氯化铁和铜盐为催化剂，二叔丁基过氧化物为氧化剂，加入三乙胺和有机溶剂后，在惰性气体保护及高温条件下反应制得目标产物。中国专利CN108623627B中公布了一种苯乙烯基膦酸单酯的合成方法，并将其应用于金属氧化矿的选矿和稀土金属阳离子的萃取。苯乙烯基膦酸双酯的应用报道较少，有研究者报道了苯乙烯基膦酸双酯用作阻燃剂的应用(范望喜,张舟,李文元,等.苯乙烯基膦酸酯阻燃剂的合成与表征[J].涂料工业,2012,42(3):29-31.)，但目前还没有其用作萃取剂的报道。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提供了一种具有苯乙烯基膦酸双酯结构的铀萃取剂及其应用，其对铀的萃取性能好，制备方法经济简单、易于操作、环境友好。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：