标   签：学科前沿

关键词：铀酰离子 离子液体 亚砜

二烷基亚砜是一种常用萃取剂，通常在十二烷、二甲苯等分子稀释剂存在的情况下从矿物的酸性溶液中提取的锕系元素。它们的碱度不是很高，介于三烷基磷酸酯(TBP)和氧化膦之间，并且这两种类型对于锕系元素和其它贵金属离子的萃取都很有效。

与此同时，近年来室温离子液体(RTILs)被广泛应用于各种领域，包括与核燃料循环有关的分离过程，特别是在乏燃料后处理过程中从各种裂变产物中分离出目标物质，并最后用于回收产物。由于RTILs在不同的萃取条件下具有不可预测性和不同的萃取机理，因此对RTILs的关注似乎更多地转移到了对其基本化学性质的理解上。RTILs具有溶解许多有机和无机材料的能力，也使它们具有作为稀释剂、萃取剂和其他介质的价值。

近日，孟买Bhabha原子研究中心的M. S. Murali等人研究了三种对称二烷基亚砜R2SO，在离子液体(C8mimPF6)稀释剂中提取铀酰离子的能力。研究人员用斜率分析和循环伏安法对提取的铀酰化合物进行了化学计量和氧化还原特性研究。用小角X射线散射法研究了萃取剂DEHSO在离子液体中的聚集行为，并与十二烷中的DEHSO进行了比较。

图1. 三种烷基亚砜的结构

（图片来源：J. Radioanal. Nucl. Chem.）

图2. 三种萃取剂萃取效率随硝酸浓度变化图

（图片来源：J. Radioanal. Nucl. Chem.）

研究人员发现，三种配体对铀酰离子的D值均随酸度的增加而增大。并且1 M硝酸浓度以上时萃取顺序为：DEHSO>DIASO>DHSO。DEHSO和DIASO都具有有支链的烷基链，说明具有支链取代基的亚砜的萃取效率高于直链型的萃取剂。此外，DEHSO相比于DIASO，其具有的更长烷基链使其表现出更好的萃取效果。研究人员推测这可能是由于DEHSO支链更长，使得其与本身及金属-亚砜具有更多相互作用，并导致金属-亚砜配合物在稀释剂中的溶解度更高。

图3. 铀与亚砜复合物的斜率分析

（图片来源：J. Radioanal. Nucl. Chem.）

图4. 不同物质及不同比例的小角X射线散射谱图

（图片来源：J. Radioanal. Nucl. Chem.）

为了了解与铀酰离子有关的萃取剂分子的数量，研究人员进行了配体浓度[S]的变化。发现斜率值不同但接近2。因此，含亚砜的铀酰离子的主要种类是：UO2(NO3)2·2S.斜率值的差异可能是由于萃取剂的非理想行为所致，这通常是由于这些萃取剂在离子液体稀释剂中的硝酸吸收或其聚集性不同而导致的。随后，研究人员通过一系列小角X射线散射实验证明了亚砜在离子液体中存在聚集现象，而在十二烷中不发生聚集。

综上所述，该研究发现具有支链烷基取代基的亚砜（DEHSO和DIASO）的萃取效率高于具有直链烷基的亚砜（DHSO）的萃取效率。并且在具有支链烷基的亚砜中，具有更长烷基链的物质的萃取效率更高。

原文链接：

https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10967-019-06537-2

原文作者：

M. S. Murali, Santosh L. Gawali, P. A. Hassan, R. B. Gujar

DOI: 10.1007/s10967-019-06537-2