一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法与流程

本发明涉及先进核燃料循环，尤其是涉及一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法。

背景技术：

1、核电的发展产生了大量乏燃料，乏燃料经purex流程回收铀钚，产生了大量高水平放射性废液(简称高放废液)。铀钚可做成mox燃料，经反应堆辐照后产生核能，提高了核燃料的利用率；高放废液经处理处置后最终贮存于深地质处置库。为了提高处置库容积利用率和减小核安全风险，先进核燃料循环将高放废液中长寿命高释热次锕系核素(am/cm)进行分离，经嬗变后转化为短寿命核素或稳定核素。

2、在先进核燃料循环领域，首先要将am/cm从高放废液中分离出来，为了降低高放废液的放射性活度，国内外学者开展了广泛而深入的研究，开发了多条技术路线，对高放废液中的am/cm进行分离。较为典型的分离流程有美国的truex流程+advanced talspeak流程、法国的diamex流程+sanex流程、中国的trpo流程+cyanex 301流程、日本的didpa流程和瑞典的cth流程，这些流程都为两循环流程，流程较长、需要特定分离试剂。为了简化两循环分离流程，法国在diamex流程和sanex流程基础上开发了一循环流程(1-cycle sanex流程和i-sanex流程)，美国在turex流程和tlspeak流程的基础上开发了一循环alsep流程。相比于两循环am/cm分离流程，一循环am/cm分离流程在技术、经济和操作具有显著的优势。一循环am/cm分离流程中，1-cycle sanex和i-sanex流程中所采用am/cm与ln分离试剂没有商业化、制备难度大、在萃取过程中传质速率较慢，同时萃取剂对am/cm的分配系数大，导致反萃am/cm困难。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种流程短、分离效率高且运行成本低的利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，包括以下步骤：

4、s1：采用组合萃取剂对含有am/cm和镧系元素的高水平放射性废液进行共萃取，并采用屏蔽剂对裂片元素进行屏蔽，得到萃取后的有机相；

5、s2：采用乙酰氧肟酸(aha)缓冲溶剂对步骤s1得到的有机相洗涤，得到洗涤后的有机相；

6、s3：采用二乙基三胺五乙酸(dtpa)缓冲溶剂对步骤s2得到的洗涤后的有机相进行反萃，得到反萃液；

7、s4：采用新鲜组合萃取剂补萃步骤s3得到的反萃液，得到am/cm中间产品液；

8、s5：采用稀释剂去除步骤s4得到的am/cm中间产品液中的微量萃取剂，得到除油后的am/cm中间产品液；

9、s6：对步骤s5得到的除油后的am/cm中间产品液进行蒸发浓缩，得到目标产物am/cm粗产品液。

10、进一步地，步骤s1中所述的组合萃取剂包括酰胺荚醚类试剂与磷酸酯类试剂，用量关系为：酰胺荚醚类试剂：磷酸酯类试剂＝0.01-0.4m：0.1-1.0m。

11、更进一步地，所述的酰胺荚醚类试剂选自n,n,n’,n’-四(2-乙基己基)-3-氧杂戊二酰胺(t2ehdga)或n,n,n’,n’-四辛基-3-氧杂戊二酰胺(todga)中的一种；

12、所述的磷酸酯类萃取剂选自2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基酯(hehehp或p507)和二(2-乙基己基)磷酸酯(hdehp或p204)中的一种。

13、进一步地，步骤s1中所述的屏蔽剂为1,2-环己二胺四乙酸(cdta)、羟乙基乙二胺三乙酸(hedta)或乙二胺四乙酸(edta)中的一种或多种。

14、更进一步地，所述屏蔽剂的浓度范围为0.01-0.5m。

15、进一步地，步骤s2中所述的乙酰氧肟酸缓冲溶剂的ph为2～6，乙酰氧肟酸的浓度范围为0.05-1.0mol/l。

16、进一步地，步骤s3中所述的二乙基三胺五乙酸缓冲溶剂的ph为2～6，二乙基三胺五乙酸的浓度范围为0.01-0.20mol/l。

17、进一步地，步骤s3中所述的废有机相采用碱溶液洗涤并进行回收利用。

18、更进一步地，所述碱溶液为氢氧化钠溶液。

19、更进一步地，所述氢氧化钠溶液浓度为1.0-1.5m。

20、进一步地，步骤s5所述的稀释剂为煤油或正十二烷中的一种或两种。

21、进一步地，步骤s6所述的蒸发浓缩方式为膜蒸馏或蒸发器浓缩，浓缩倍数为20-50倍。

22、与现有技术相比，本发明具有以下优势：

23、(1)本发明具有流程短、试剂便宜易得、分离效率高的优点。

24、(2)本发明采用该流程从高放废液中提取am/cm，不仅可以减少设备投资，而且可以降低运行成本。

25、(3)本发明从高放废液中分离am/cm，不仅有利于分离后的废液进行玻璃固化，节约深地质处置库容积，而且可以降低废液储存过程中伴随的核安全风险。

技术特征：

1.一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，其特征在于，步骤s1中所述的组合萃取剂包括酰胺荚醚类试剂与磷酸酯类试剂，用量关系为：酰胺荚醚类试剂：磷酸酯类试剂＝0.01-0.4m：0.1-1.0m。

3.根据权利要求2所述的一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，其特征在于，所述的酰胺荚醚类试剂为n,n,n’,n’-四(2-乙基己基)-3-氧杂戊二酰胺或n,n,n’,n’-四辛基-3-氧杂戊二酰胺中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，其特征在于，所述的磷酸酯类萃取剂为2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基酯或二(2-乙基己基)磷酸酯中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，其特征在于，步骤s1中所述的屏蔽剂为1,2-环己二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸或乙二胺四乙酸中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，其特征在于，所述屏蔽剂的浓度范围为0.01-0.5m。

7.根据权利要求1所述的一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，其特征在于，步骤s2中所述的乙酰氧肟酸缓冲溶剂的ph为2～6，乙酰氧肟酸的浓度范围为0.05-1.0mol/l。

8.根据权利要求1所述的一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，其特征在于，步骤s3中所述的二乙基三胺五乙酸缓冲溶剂的ph为2～6，二乙基三胺五乙酸的浓度范围为0.01-0.20mol/l。

9.根据权利要求1所述的一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，其特征在于，步骤s5所述的稀释剂为煤油或正十二烷中的一种或两种。

10.根据权利要求1所述的一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，其特征在于，步骤s6所述的蒸发浓缩方式为膜蒸馏或蒸发器浓缩，浓缩倍数为20-50倍。

技术总结
本发明涉及一种利用组合萃取剂从高放废液中分离镧锕的方法，包括以下步骤：采用组合萃取剂对含有Am/Cm和镧系元素的高水平放射性废液进行共萃取，并采用屏蔽剂对裂片元素进行屏蔽，得到萃取后的有机相；采用缓冲溶剂对得到的有机相洗涤，得到洗涤后的有机相；采用缓冲溶剂对得到的洗涤后的有机相进行反萃，得到反萃液和废有机相；补萃反萃液，得到Am/Cm中间产品液；采用稀释剂去除得到的Am/Cm中间产品液中的微量萃取剂，得到除油后的Am/Cm中间产品液；对除油后的Am/Cm中间产品液进行蒸发浓缩，得到目标产物Am/Cm粗产品液。与现有技术相比，本发明属于一循环流程，具有流程短、试剂廉价易得、分离效率高的优点。

技术研发人员：刘坤琳,王健,吕灿,刘晓霞,张轩,李连顺,舒希,李广雯,米文光,李旭
受保护的技术使用者：中核四0四有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24