На правах рукописи

Чухланцева Екатерина Владимировна

Экстракционно-хроматографическое выделение и разделение актиноидов

сорбентами, импрегнированными нейтральными фосфорорганическими

соединениями, тетраоктилдигликольамидом, фосфорилподандами

кислотного типа

Специальность 02.00.02 – «Аналитическая химия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Екатеринбург - 2013

Работа выполнена на кафедре аналитической химии федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н.Ельцина» и в центральной заводской лаборатории федерального государственного унитарного предприятия «Производственное объединение «Маяк».

Научный кандидат химических наук, доцент руководитель: Неудачина Людмила Константиновна Официальные Поляков Евгений Валентинович, оппоненты: доктор химических наук, старший научный сотрудник, ФГБУН Институт химии твердого тела УрО РАН, заведующий лабораторией физико-химических методов анализа Лисиенко Дмитрий Георгиевич, кандидат химических наук, доцент, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н.Ельцина», доцент кафедры физико-химических методов анализа Ведущая ФГБОУ ВПО «Самарский организация: государственный технический университет», г. Самара

Защита состоится 23 декабря 2013 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212.285.09 на базе ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н.Ельцина» по адресу: 620000, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19, ауд. Мт-301.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н.Ельцина».

Автореферат разослан «22» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, Ямщиков доктор химических наук, профессор Леонид Федорович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Переработка отработанного ядерного топлива (ОЯТ) является одной из наиболее актуальных задач современной атомной энергетики. В ходе технологического процесса переработки ОЯТ получают большое количество различных материалов, которые широко применяются во многих отраслях народного хозяйства, науки и техники. Аналитический контроль качества изготавливаемых материалов обеспечивается широким спектром радиохимических, физических и физико-химических методов анализа.

Аналитическому контролю подлежат материалы, получаемые из переработанного ОЯТ, а также технологические растворы, образующиеся в ходе переработки ОЯТ. Сложный состав таких материалов, наличие мешающих компонентов затрудняет получение надежных результатов анализа. Одним из перспективных путей решения этой проблемы является разработка комбинированных методов анализа, включающих предварительное отделение мешающего вещества.

На сегодняшний день наиболее эффективными методами отделения и концентрирования являются экстракционные и хроматографические методы, которые достаточно избирательны и обеспечивают высокую степень извлечения. Экстракционные методы отличаются исключительно простой техникой исполнения. Тем не менее, применение экстракционных методов при анализе препаратов радионуклидов нежелательно из-за высокой дозовой нагрузки на персонал, а также сложности ее технической реализации в условиях закрытых боксов. С этой точки зрения предпочтительны хроматографические методы разделения.

Из хроматографических методов наиболее перспективным признан вариант экстракционной хроматографии, в котором используют распределительно-хроматографические колонки с «обращенными фазами»

(импрегнированные сорбенты). В качестве неподвижной фазы в экстракционной хроматографии используют селективный органический комплексообразователь, нанесенный на инертный носитель (нековалентное связывание), а подвижной – раствор разделяемых веществ.

В настоящее время метод экстракционной хроматографии широко используется в методиках измерений актиноидов и лантаноидов. Однако, существующие способы выделения и разделения базируются на использовании сорбентов прошлого поколения, применение которых характеризуется высокой продолжительностью проведения анализа, недостаточной чувствительностью, низкой селективностью разделения. Поэтому поиск новых, а также повышение эффективности применения существующих сорбентов, является важной научной и практической задачей, требующей разрешения.

Цель работы. Исследование и поиск оптимальных условий практического применения импрегнированных сорбентов, подходящих для экстракционно-хроматографического отделения и разделения актиноидов для последующего анализа материалов и технологических растворов, получаемых в ходе переработки ОЯТ.

Достижение указанной цели потребовало решения следующих задач:

1 Систематическое изучение сорбционной способности сорбентов, импрегнированных органическими соединениями различных классов, селективных по отношению к актиноидам. Выбор наиболее эффективных сорбентов для применения в анализах материалов определенного состава.

2 Исследование закономерностей влияния различных факторов на процессы выделения и разделения актиноидов выбранными сорбентами.

Установление оптимальных условий выделения определяемых веществ.

3 Разработка принципиальных схем анализа актиноидных материалов и технологических растворов, образующихся в ходе переработки ОЯТ, включающих предварительное экстракционно-хроматографическое отделение определяемого вещества от мешающих компонентов.

Научная новизна.

1 Определены оптимальный состав и условия применения сорбента, импрегнированного нейтральными фосфорорганическими соединениями (НФОС), позволяющего отделять макроколичества урана (VI) от примесей для последующего определения примесей в урановых материалах. Обнаружено, что сорбент, импрегнированный эквимолярной смесью триоктилфосфиноксида (ТОФО) и диизооктилметилфосфоната (ДиОМФ) обладает максимальной емкостью «до проскока» урана (VI) (156 мг/г сорбента). Установлено влияние состава подвижной фазы на экстракционно-хроматографическое отделение примесей циркония (IV), тория (IV), ванадия (V) и железа (III) от макроколичеств урана (VI) сорбентом, импрегнированным эквимолярной смесью ТОФО и ДиОМФ, и определен наиболее эффективный элюент для их разделения – азотнокислый раствор оксалата аммония. Показана возможность применения данного сорбента на стадии отделения примесей от урана для последующего определения примесей в урановых материалах.

2 Впервые установлены оптимальные условия турбидиметрического определения массовой доли фосфора в диоксиде плутония с предварительным экстракционно-хроматографическим отделением макроколичеств плутония на сорбенте, импрегнированном трибутилфосфатом (ТБФ).

3 Установлено влияние состава подвижной фазы на сорбцию ряда элементов сорбентом, импрегнированным тетраоктилдигликольамидом (ТОДГА). Выявлено, что коэффициенты распределения элементов при сорбции из азотнокислых сред (1,5 – 4 моль/дм3) возрастают в ряду