Экстрагенты
По механизму бывают
кислыеалкилфосфаты (работают по механизму жидкостного катионного обмена)
амины
нейтральные экстрагенты (спирты, альдегиды, кетоны) – работают по сольватному механизму.
Кислые алкилфосфаты
O - R
O - R
O
OH
OH
O
O
UO2
=P + UO2+ O=P +2H+
Д2ЭГФК работает по такому принципу.
Амины
первичные
R
N H
H
вторичные NHR2
третичные NR3
четвертичные аммониевые основания N+R4
сольват
орг. водн. орг. водн.
Примеры: триоктиамин (ТОА), тридециламин (ТДА).
Нейтральные экстрагенты
Пример – ТБФ
OC4H9
:O=P OC4H9 селективен к нейтральным комплексам
OC4H9
С уранилнитратом образует:
C4H9O OC4H9
C4H9O P=O::O=P OC4H9
C4H9O OC4H9
Триизоаминфосфат (ТИАФ)
Больше емкость по плутонию, в 10-15 раз дороже ТБФ.
Исторические технологические экстракционные схемы
Для выделения плутония использовались осадительные технологии
лантанфторидные технологии;
фосфатные технологии (изоморфноесоосаждение урана и плутония с фосфатами висмута, с ацетатами)
Терялось большое количество плутония (но хорошая очистка от ПД). Хотя соли плутония получались необходимой чистоты, установка была громоздкой, мало управляемой.
На смену осадительной технологии пришел тригли-процесс.
“-“нужно использовать единыйэкстрагент во всех циклах очистки.
После тригли-процесса было разработано 2 схемы:
редокс-схема (США, 1951-1960 гг.); экстрагент – гексон– =0,8 г/см3; используется без разбавителя; tкип=116оС; tвсп=27оС; растворимость в воде 2% объемных.
бутекс-схемаПроисходят процессы окисления-восстановления плутония и он отделяется от урана.
Технология построена на совместном разделении урана и плутония в присутствии высаливателя – нитрата алюминия Al(NO3)3.
Puвосстанавливается Fe2+до степени окисления +3 и выводится в водную фазу.
Уран реэкстрагировали, потом дочищали до необходимой степени очистки.
После восстановления плутоний окисляли бихроматом калия K2Cr2O7. Концентрация кислоты HNO3в ходе процесса поддерживается не более 2 моль/л. Проблема с рафинатом : наличие растворенного экстрагента – гексона. Приходилось рафинат очищать от гексона (путем увеличения температуры до температуры кипения, в результате чего проводилась операция отгонки экстрагента, улавливание экстрагента, уменьшались потери, уменьшалась пожаровзрывоопасность на упаривании рафината).
В гексане содержаться примеси. Поэтому он требовал предварительной очистки : обработка кислым раствором K2Cr2O7 и промывка NaOH, после всего – дистилляция. Дистиллят используют для экстракционной технологии.
исходный раствор
Pu Pu(VI)
экстракция
U(VI) и Pu(VI)
воссановительная реэкстракция
Pu(VI) Pu(III)
реэкстракция U разбавленной HNO3
отмывка реэкстракта Pu от U
Na2Cr2O7
ПД (рафинат) гексон*
HNO3
экстракт
Al(NO3)3кислый раствор ПД
промывной раствор
экстракт
Fe(II) реэкстрактPu(III)
Al(NO3)3
HNO3разб
гексон*
Uорг
Uорг
раствор U на аффинаж
гексон*
Pu(III) на аффинаж
*- зацикливается