Экстракция актинидов и лантанидов(III) из азотнокислых растворов смесями 1,5-N,N′-бис[(дифенилфосфинил)ацетил(гексил)амино]пентана и новой несимметричной фосфониево-имидазольной ионной жидкости
- Авторы: Туранов А.Н.1, Карандашев В.К.2, Шарова Е.В.3, Артюшин О.И.3
-
Учреждения:
- Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН
- Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН
- Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
- Выпуск: Том 69, № 2 (2024)
- Страницы: 229-237
- Раздел: ФИЗИКОХИМИЯ РАСТВОРОВ
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-457X/article/view/260712
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044457X24020105
- EDN: https://elibrary.ru/ZHDYJP
- ID: 260712
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Синтезирована новая ионная жидкость с двумя катионными центрами 1-метил-3-(4-(трибутилфосфонио)бутил)-1H-имидозол-3-ия [бис(трифторметилсульфонил)имид] ([ImP][Tf2N]2), которая отличается высокой гидрофобностью (растворимость в воде 9.2 × 10–4 моль/л). Исследована экстракция U(VI), Th(IV) и лантанидов(III) из азотнокислых растворов смесями 1,5-N,N′-бис[(дифенилфосфинил)ацетил(гексил)амино]пентана (L), содержащего два бидентатных фрагмента Ph2P(O)CH2C(O)N(Hex)–, соединенных между собой пентаметиленовым мостиком через амидные атомы азота, и [ImP][Tf2N]2 в 1,2-дихлорэтане (ДХЭ). При экстракции ионов металлов в этой системе наблюдается значительный синергетический эффект. Рассмотрено влияние состава водной и органической фаз на эффективность извлечения ионов металлов в органическую фазу и определена стехиометрия экстрагируемых комплексов. Синергетический эффект при экстракции Ln(III) из 3 М растворов HNO3 смесью L и [ImP][Tf2N]2 в ДХЭ на порядок выше, чем в системе с имидазолиевой ионной жидкостью [C8mim][Tf2N].
Ключевые слова
Полный текст
ВВЕДЕНИЕ
Ионные жидкости (ИЖ) в последние годы завоевывают все более прочные позиции в различных областях науки и техники в связи с наличием у них комплекса уникальных физико-химических свойств, таких как превосходные сольватационные свойства, высокие значения диэлектрической проницаемости, низкая летучесть, негорючесть, низкая растворимость в воде и т.д., что нехарактерно для традиционных органических растворителей. Это делает ИЖ чрезвычайно востребованными в синтезе уникальных мономерных и полимерных материалов [1, 2], каталитических процессах [3], электрохимии [4], жидкостной и газовой хроматографии [5], в процессах извлечения и разделения органических соединений [6] и ионов металлов [7–10], в том числе при переработке отработанного ядерного топлива [11]. Было показано, что экстракция U(VI), Pu(IV) и Th(IV) карбамоилметилфосфиноксидами (КМФО) возрастает в десятки раз при использовании гексафторфосфата 1-бутил-3-метилимидазолия в качестве разбавителя по сравнению с традиционным n-додеканом [9], причем в качестве разбавителя не обязательно использовать чистую ИЖ, поскольку добавка даже небольших количеств ИЖ в обычный органический разбавитель приводит почти к такому же росту эффективности экстракции. Этот эффект был обнаружен при использовании различных фосфорорганических экстрагентов, таких как КМФО [12, 13], дигликольамиды [14], производные каликсаренов [11, 15] и т.д., и объясняется высокой гидрофобностью анионов ИЖ, которые участвуют в образовании экстрагируемых комплексов в качестве противоионов, повышая, таким образом, их гидрофобность и облегчая переход в используемый разбавитель. В настоящее время уже синтезированы десятки различных ИЖ и установлены некоторые закономерности влияния их структуры на экстракцию ионов металлов [11, 16, 17]. Так, увеличение гидрофобности аниона ИЖ и снижение гидрофобности ее катиона ведут к повышению экстракционной способности ИЖ [16]. Однако снижение гидрофобности катиона ИЖ, например при уменьшении длины алкильного заместителя при атоме азота в катионной части бис[(трифторметил)сульфонил]имидов 1-алкил-3-метилимидазолия [Cnmim][Tf2N], хотя и приводит к увеличению экстракциии Am(III) и Eu(III) растворами КМФО [17], однако сопровождается заметным переходом ИЖ в водную фазу, что не только приводит к заметным потерям ИЖ, но и создает дополнительные экологические проблемы при их применении в экстракционных процессах [18].
Более безопасными в этом плане считаются ИЖ с двумя катионными центрами, свойства которых в настоящее время интенсивно исследуются [19–23]. Однако данные о влиянии таких ИЖ на экстракцию ионов металлов в литературе отсутствуют.
В настоящей работе исследовано влияние новой ИЖ с двумя катионными центрами [ImP][Tf2N]2 на экстракцию U(VI), Th(IV) и лантанидов(III) из растворов азотной кислоты с использованием 1,5-N,N′- бис[(дифенилфосфинил)ацетил(гексил)амино]пентана (L), молекула которого содержит два бидентатных фрагмента Ph2P(O)CH2C(O)N(Hex)–, соединенных между собой пентаметиленовым мостиком через амидные атомы азота. Ранее нами было показано, что значения коэффициентов распределения Ln(III), U(VI) и Th(IV) при экстракции раствором этого соединения в молекулярных растворителях значительно выше, чем при экстракции его моноаналогом КМФО Ph2Bu2 [24].
Экстракционные свойства этой ИЖ сравниваются с поведением бис(трифторметилсульфонил)имида 1-октил-3-метилимидазолия [C8mim][Tf2N].
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Исходные реактивы для синтеза экстрагента L и ионных жидкостей имели квалификацию “х. ч.” или “ч. д. а.” (Sigma-Aldrich, США) и применялись без дополнительной очистки.
Спектры 1H, 13C и 31P ЯМР регистрировали на приборе Bruker AV-400 (рабочая частота 400.13 МГц для 1H, 100.61 МГц для 13C и 161.97 МГц для 31P) в растворе CDCl3 при использовании сигнала остаточных протонов дейтерированного растворителя в качестве внутреннего эталона (1Н, 13С) и 85%-ной H3PO4 (31P) в качестве внешнего стандарта. Спектры 13С ЯМР регистрировали в режиме JMODECHO, сигналы атомов углерода с четным и нечетным числом протонов имеют противоположную полярность. ИК-спектры регистрировали на спектрометре Magna IR750 (Nicolet). Элементный анализ проводили в Лаборатории микроанализа ИНЭОС РАН.
1,5-N,N′-бис[(дифенилфосфинил)ацетил(гексил)амино]пентан (L) [24], дифенил(дибутилкарбамоилметил)фосфиноксид (КМФО Ph2Bu2) [25] и ионную жидкость бис[(трифторметил)сульфонил]имид 1-октил-3-метилимидазолия ([C8mim][Tf2N]) [26] синтезировали и очищали по ранее описанным методикам.
(4-Бромбутил)(трибутил)фосфоний бромид получен по модифицированной методике [27]. К раствору 5.3 г (0.025 моль) дибромбутана в 5 мл EtOH (абс.) при комнатной температуре в токе Ar добавляли за 1 ч 1.0 г (0.005 моль) трибутилфосфина. Полученный раствор перемешивали при 50°С в течение 1 ч, затем 2 ч при 80°С, растворитель отгоняли. Остаток выдерживали при 0.1 мм рт. ст. и 70°С до постоянной массы, промывали Et2O (4 × 15 мл). Полученное светло-желтое масло выдерживали при 0.1 мм рт. ст. до постоянной массы. Выход 1.8 г (87%).
31P ЯМР-спектр (δP, м.д.) 33.24. 1H ЯМР-спектр (δН, м.д.): 3.50 (т, 2H, CH2Br, 3JHH = 6.1 Гц); 2.66–2.57 (м, 2H, PCH2CH2CH2CH2Br); 2.44–2.36 (м, 6H, P(CH2CH2CH2CH3)3); 2.07 (п, 2H, PCH2CH2CH2CH2Br, 3JHH = 6.4 Гц); 1.80–1.72 (м, 2H, PCH2CH2CH2CH2Br); 1.59–1.43 (м, 12H, P(CH2CH2CH2CH3)3); 0.95 (т, 9H, P(CH2CH2CH2CH3)3, 3JHH = 7.0 Гц).
1-Метил-3-(4-(трибутилфосфонио)бутил)-1H-имидазол-3-ия дибромид получен по модифицированной методике [22]. К раствору 0.4 г (0.0052 моль) N-метилимидазола в 2 мл CHCl3 (абс.) при 0°С в токе Ar добавляли за 30 мин 1.8 г (0.0043 моль) (4-бромбутил)(трибутил)фосфония бромида. Полученный раствор перемешивали при 0°С в течение 3 сут, затем 6 сут при 40–45°С. Растворитель отгоняли, остаток выдерживали при 0.1 мм рт. ст. и температуре 40°С до постоянной массы. Остаток промывали Et2O (4 × 10 мл), полученное светло-желтое вязкое масло выдерживали при 0.1 мм рт. ст. и 30°С над P2O5 до постоянной массы. Выход 1.6 г (76%).
Найдено, %: C 48.06; H 8.44; N 5.59; P 7.02.
Вычислено для C20H41Br2N2P, %: C 48.01; H 8.26; N 5.60; P 6.19.
ИК-спектр (ν, см–1): 3429, 3143, 3074, 2961, 2933, 2874, 2189, 1622, 1573, 1465, 1412, 1383, 1283, 1232, 1171, 1099, 969, 923, 821, 730, 641, 624. 31P ЯМР-спектр (δP, м.д.) 33.50. 1H ЯМР-спектр (δН, м.д.): 10.21 (с, 1H, в Meim); 8.16 (с, 1H, в Meim); 7.31 (с, 1H, в Meim); 4.57 (уш. т, 2H, NCH2, 3JHH = 6.0 Гц); 4.02 (с, 3H, NCH3); 2.78–2.59 (м, 2H, NCH2CH2CH2CH2P); 2.41–2.26 (м, 8H, –CH2P(CH2CH2CH2CH3)3); 1.87 (уш. с, 2H, NCH2CH2CH2CH2P); 1.64–1.46 (м, 12H, P(CH2CH2CH2CH3)3); 0.94 (т, 9H, P(CH2CH2CH2CH3)3, 3JHH = 6.4 Гц). 13C ЯМР-спектр (δС, м.д.): 136.33 (с, NCH=N); 122.92 и 122.75 (оба с, NCH=CHN); 48.06 (с, NCH2–); 36.19 (с, NCH3); 30.36 (д, NCH2CH2CH2CH2P, 2JPC = 16.0 Гц); 23.32 (д, PCH2CH2CH2CH3, 2JPC = 15.3 Гц); 23.10(д, PCH2CH2CH2CH3, 3JPC = 4.6 Гц); 18.42 (д, PCH2CH2CH2CH2N, 1JPC = 48.4 Гц); 18.23 (д, PCH2CH2CH2CH3, 1JPC = 47.0 Гц); 17.88 (с, NCH2CH2CH2CH2P); 12.94 (с, CH3).
1-Метил-3-(4-(трибутилфосфонио)бутил)-1H-имидазол-3-ия ди[бис(трифторметилсульфонил)имид] ([ImP][Tf2N]2). К раствору 1.6 г (3.2 ммоль) 1-метил-3-(4-(трибутилфосфонио)бутил)-1H-имидазол-3-ия дибромида в 15 мл воды добавляли раствор 2.1 г (7.3 ммоль) бис(трифторметилсульфонил)имида лития в 10 мл воды и перемешивали в течение 2 ч при 40°С. Затем прибавляли 30 мл 1,2-дихлорэтана, перемешивали и отделяли органическую фазу. Полученный раствор использовали в экстракционных экспериментах.
При проведении экспериментов по экстракции ионов металлов в качестве растворителя использовали 1,2-дихлорэтан (ДХЭ) марки “х. ч.” (Вектон) без дополнительной очистки. Растворы экстрагента в ДХЭ готовили с использованием точных навесок. Водные растворы лантанидов(III), U(VI) и Th(IV) с концентрацией 0.01 моль/л готовили растворением соответствующих нитратов в воде. Эти растворы после разбавления с последующим добавлением HNO3 использовали для приготовления исходных водных растворов при проведении экспериментов по экстракции. Концентрация HNO3 в таких растворах изменялась в диапазоне 0.01–5 моль/л, концентрация ионов металлов составляла 4 × 10–6 моль/л. При изучении экстракции лантанидов(III) в исходной водной фазе присутствовали все Ln(III), кроме Pm. Все эксперименты по экстракции ионов металлов проводили в пластиковых пробирках при комнатной температуре (22 ± 2°C) и объемном соотношении органической и водной фаз 1 : 1. Контакт фаз осуществляли в роторном смесителе со скоростью 60 об/мин в течение 1 ч. Предварительно установлено, что этого времени достаточно для достижения постоянных значений коэффициента распределения (D).
Концентрацию Ln(III), U(VI) и Th(IV) в исходных и равновесных водных растворах определяли при помощи масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на масс-спектрометре XSeries 2 (ThermoScientific, США) по методике [28]. Концентрацию металлов в органической фазе находили по разнице между их концентрациями в водной фазе до и после экстракции. Коэффициент распределения ионов металлов рассчитывали как отношение концентраций ионов металлов в равновесных фазах. Погрешность измерений D составляла ~10%. Концентрацию [ImP2+] и [Tf2N–] в равновесных водных растворах находили путем определения содержания фосфора и серы методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на спектрометре ICAP-61 (Thermo Jarrel Ash). Концентрацию HNO3 в равновесной водной фазе определяли потенциометрическим титрованием стандартным раствором NaOH.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Важной характеристикой ионных жидкостей, используемых в процессах экстракции ионов металлов, является их растворимость в водных растворах. Растворимость [ImP][Tf2N]2 в воде составляет 9.2 × 10–4 моль/л. Для сравнения в табл. 1 приведены значения растворимости имидазолиевых ИЖ с катионом Tf2N–. Из этих данных следует, что гидрофобность [ImP][Tf2N]2 значительно больше, чем наиболее часто используемой в экстракции [C4mim][Tf2N]. Это является существенным достоинством [ImP][Tf2N]2.
Таблица 1. Растворимость ионных жидкостей в воде
Ионная жидкость | Растворимость в воде, ммоль/л | Ссылка |
[C2mim][Tf2N] | 48.9 ± 0.3 | [29] |
[C4mim][Tf2N] | 15.7 ± 0.2 | [29] |
[C6mim][Tf2N] | 7.2 ± 0.2 | [29] |
[C8mim][Tf2N] | 4.1 ± 0.2 | [29] |
[ImP][Tf2N]2 | 0.92 ± 0.05 | Настоящая работа |
Рассмотрено влияние концентрации HNO3 в равновесной водной фазе на экстракцию ионов U(VI), Th(IV) и Ln(III) растворами соединения L в ДХЭ, содержащем 0.002 M [ImP][Tf2N]2. Для сравнения на рис. 1 приведены данные по экстракции этих ионов растворами соединения L в ДХЭ без ИЖ. Увеличение концентрации HNO3 в водной фазе сопровождается ростом коэффициентов распределения Ln(III) при использовании раствора L в ДХЭ без ИЖ. При [HNO3] > 3 моль/л рост DU, DTh и DEu несколько замедляется (рис. 1), что связано с заметной соэкстракцией HNO3 [24]. Такой характер зависимости lgD–lg[HNO3] наблюдался при экстракции U(VI), Th(IV) и Ln(III) растворами КМФО в молекулярных растворителях по сольватному механизму в виде координационно-сольватированных нитратов [30].
Рис. 1. Влияние концентрации HNO3 в водной фазе на экстракцию Th(IV) (1, 4), U(VI) (2, 5) и Eu(III) (3, 6) растворами соединения L в дихлорэтане (4–6) и в дихлорэтане, содержащем 0.003 M ИЖ [ImP][Tf2N]2 (1–3). Концентрация L, моль/л: 0.0001 (1, 4), 0.0005 (2, 5), 0.002 (3, 6).
В присутствии ИЖ в органической фазе характер зависимости lgD–lg[HNO3] резко изменяется. При экстракции U(VI), Th(IV) и Eu(III) смесями L и [ImP][Tf2N]2 в ДХЭ значения D снижаются с увеличением концентрации HNO3 в водной фазе (рис. 1). Подобная зависимость D от кислотности водной фазы ранее наблюдалась при экстракции Ln(III) и актинидов растворами нейтральных фосфорорганических экстрактов, а также дигликольамидов [12–14] в обычных органических разбавителях в присутствии ИЖ [C4mim][Tf2N]. Мы полагаем, что характер зависимости D–[HNO3] для всех вышеупомянутых экстракционных систем можно объяснить снижением концентрации свободного экстрагента в органической фазе при повышении кислотности водной фазы вследствие соэкстракции как HNO3, так и HTf2N, которая присутствует в водной фазе в результате перехода анионного компонента ИЖ в водную фазу.
Как видно из рис. 1, при одинаковой концентрации HNO3 в водной фазе и экстрагента L добавка ИЖ в органическую фазу приводит к значительному увеличению коэффициентов распределения U(VI), Th(IV) и Eu(III). При этом сама ИЖ [ImP][Tf2N]2 не извлекает U(VI), Th(IV) и Eu(III) из растворов азотной кислоты (D < 10–2). Это указывает на проявление значительного синергетического эффекта в системе L–[ImP][Tf2N]2–ДХЭ. Наиболее вероятной причиной данного эффекта является участие анионов Tf2N– в образовании экстрагируемых комплексов в качестве противоионов. Это приводит к повышению гидрофобности таких комплексов по сравнению с комплексами, образующимися с нитрат-ионами в отсутствие ИЖ в органической фазе. Мы предполагаем, что анионы Tf2N–, обладающие слабой координационной способностью [31], находятся во внешней координационной сфере экстрагируемых комплексов. Большие анионы Tf2N– несовместимы с сильно связанной водородными связями структурой воды в водной фазе, что делает их переход в органическую фазу более энергетически выгодным, чем переход нитрат-анионов.
Величина синергетического эффекта при экстракции смесями L и ИЖ может быть оценена с использованием коэффициента синергизма (SC), рассчитанного как
SC = DL+ИЖ/(DL + DИЖ), (1)
где DL, DИЖ и DL+ИЖ – коэффициенты распределения иона металла при экстракции с L и ИЖ, взятыми отдельно, и с их смесями соответственно.
Сравнение зависимостей D–[HNO3] в системах L–ДХЭ и L–[ImP][Tf2N]2–ДХЭ (рис. 1) показывает, что синергетический эффект уменьшается, когда концентрация HNO3 в водной фазе увеличивается. Например, при экстракции Eu(III) увеличение [HNO3] от 0.5 до 5 моль/л приводит к снижению значений SC от 1120 до 3.2.
Проведено сравнение влияния ионных жидкостей [ImP][Tf2N]2 и [C8mim][Tf2N] на экстракцию Ln(III) соединением L и его моноаналогом (КМФО Ph2Bu2) из азотнокислых растворов. Как видно из рис. 2, [ImP][Tf2N]2 оказывает значительно больший синергетический эффект при экстракции Ln(III), чем [C8mim][Tf2N], хотя последняя и обладает меньшей гидрофобностью (табл. 1). В присутствии ИЖ в органической фазе эффективность экстракции Ln(III) из азотнокислых растворов соединением L значительно выше, чем его моноаналогом – КМФО Ph2Bu2. Следовательно, эффект предорганизации молекулы экстрагента L [32] проявляется и в системах с ИЖ.
Рис. 2. Коэффициенты распределения лантанидов(III) при экстракции из растворов 3 M HNO3 растворами соединений L (1, 2, 5) и КМФО Ph2Bu2 (3, 4, 6) в дихлорэтане (5, 6) и дихлорэтане, содержащем 0.025 M [ImP][Tf2N]2 (1, 3) и [C8mim][Tf2N] (2, 4). Концентрация соединения L 0.01 моль/л, КМФО Ph2Bu2 0.02 моль/л.
При умеренной концентрации HNO3 в равновесной водной фазе экстракция Ln(III) снижается по мере увеличения атомного номера (Z) Ln(III) (рис. 2). В целом такой порядок экстрагируемости в ряду лантанидов является типичным для КМФО [33] и их бис-производных [24] в азотнокислых средах. Указанный характер зависимости lgDLn–Z был объяснен увеличением энергии гидратации ионов Ln(III) по мере уменьшения их ионных радиусов с увеличением Z [33]. Можно отметить, что величина фактора разделения La и Lu (βLa/Lu = DLa/DLu) в системе L–[ImP][Tf2N]2 больше, чем в системе L–[C8mim][Tf2N] (рис. 2).
Стехиометрическое соотношение металл : L в комплексах, экстрагируемых в присутствии [ImP][Tf2N]2, определено методом сдвига равновесия. Угловой наклон зависимости lgDTh–lg[L] близок к 2 (рис. 3), что указывает на экстрагирование ионов Th(IV) из растворов азотной кислоты в виде дисольватов. При экстракции U(VI) и Ln(III) соединением L наблюдается нецелочисленный наклон зависимости lgD–lg[L] (рис. 3). Это может быть результатом образования смеси моно- и дисольватов в органической фазе.
Рис. 3. Влияние концентрации соединения L в дихлорэтане, содержащем 0.002 M [ImP][Tf2N]2, на экстракцию Th(IV), U(VI) и Ln(III) из растворов 1 M HNO3.
При постоянной концентрации HNO3 (0.3 М) изучали влияние концентрации ионов NO3– в водной фазе на экстракцию Ln(III) смесями L и [ImP][Tf2N]2 в ДХЭ. Изменение концентрации NH4NO3 от 0.5 до 4 моль/л не приводит к заметному изменению величины DLn. Следовательно, ионы NO3– не принимают участия в образовании экстрагируемых комплексов в системе L–[ImP][Tf2N]2–ДХЭ в этих условиях. Следует отметить, что ионы Ln(III) эффективно экстрагируются смесями L и [ImP][Tf2N]2 в ДХЭ также из растворов HCl и H3PO4. Например, при экстракции Eu(III) смесями 0.002 М L и 0.002 М [ImP][Tf2N]2 в ДХЭ из растворов 1 М HCl и H3PO4 значения DEu составляют 63 и 35.5 соответственно, хотя в отсутствие ИЖ ионы Ln(III) практически не переходят в органическую фазу (значения DEu не превышают 10–2). Это указывает на то, что при экстракции Ln(III) из растворов HCl и H3PO4 синергетический эффект в присутствии [ImP][Tf2N]2 в органической фазе проявляется в значительно большей степени, чем при экстракции из растворов HNO3.
С учетом найденных стехиометрических коэффициентов экстракция ионов Ln(III) в органическую фазу, содержащую нейтральный лиганд L и ионную жидкость [ImP][Tf2N]2, по катионообменному механизму может быть описана следующими равновесиями:
Ln3+(в) + L(о) + 3/2[ImP][Tf2N]2(о) LnL(Tf2N)3(о) + 3/2[ImP2+](в) , (2)
Ln3+(в) + 2L(о) + 3/2[ImP][Tf2N]2(о) LnL2(Tf2N)3(о) + 3/2[ImP2+](в) . (3)
Из этих уравнений следует, что повышение концентрации [ImP][Tf2N]2 в органической фазе должно приводить к увеличению эффективности экстракции Ln(III), а повышение концентрации ImP2+ в водной фазе – к ее снижению. Это подтверждают экспериментальные данные: угловой наклон зависимости lgDLn–lg[ImP(Tf2N)2] близок к 1.5 (рис. 4), а угловой наклон зависимости lgDLn– lg[ImP2+]–к–1.5 (рис. 5). Данный факт свидетельствует о том, что ионы Ln(III) экстрагируются смесями лиганда L и [ImP][Tf2N]2 по механизму катионного обмена.
Рис. 4. Влияние концентрации [ImP][Tf2N]2 в дихлорэтане, содержащем 0.002 M соединения L, на экстракцию Ln(III) из раствора 1 M HNO3.
Рис. 5. Влияние концентрации [ImP]Br2 в водной фазе на экстракцию Ln(III) из растворов 0.01 M HNO3 растворами 0.002 M соединения L в дихлорэтане, содержащем 0.002 M [ImP][Tf2N]2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленные данные показали, что при экстракции U(VI), Th(IV) и лантанидов(III) из водных растворов азотной кислоты смесями бис[(дифенилфосфинил)ацетил(гексил)амино]пентана (L) и ионной жидкости [ImP][Tf2N]2 в ДХЭ наблюдается значительный синергетический эффект. Этот эффект связан с высокой гидрофобностью анионов ИЖ, участвующих в образовании экстрагируемых комплексов в качестве противоиона. Процесс экстракции ионов металлов осуществляется по механизму катионного обмена. Показано, что величина синергетического эффекта при экстракции Ln(III) из 3 М растворов HNO3 смесью L и [ImP][Tf2N]2 в ДХЭ на порядок выше, чем в системе L–[C8mim][Tf2N]–ДХЭ.
ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания ИФТТ РАН, ИПТМ РАН и ИНЭОС РАН (№ 075-03-2023-642) на 2023 г. с использованием научного оборудования Центра исследования строения молекул ИНЭОС РАН. Масс-спектральные измерения выполнены в Центре коллективного пользования научным оборудованием ИПТМ РАН.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Об авторах
А. Н. Туранов
Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН
Email: sharovaev@mail.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 2, Черноголовка, 142432
В. К. Карандашев
Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН
Email: sharovaev@mail.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 6, Черноголовка, 142432
Е. В. Шарова
Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: sharovaev@mail.ru
Россия, ул. Вавилова, 28, стр. 1, Москва, 119334
О. И. Артюшин
Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
Email: sharovaev@mail.ru
Россия, ул. Вавилова, 28, стр. 1, Москва, 119334
Список литературы
- Welton T. // Chem. Rev. 1999. V. 99. P. 2071. https://doi.org/10.1021/cr980032t
- Nosov D., Ronnasi B., Lozinskaya E.I. et al. // ACS Appl. Polym. Mater. 2023. V. 5. № 4. P. 2639. https://doi.org/10.1021/acsapm.2c02223
- Ponkratov D.O., Shaplov A.S., Vygodskii Ya.S. // Polym. Sci. Ser. C. 2019. V. 61. № 1. P. 2. https://doi.org/10.1134/S1811238219010144
- Wang W., Murray R.W. // Anal. Chem. 2007. V. 79. № 3. P. 1213. https://doi.org/10.1021/ac0615697
- Berthod A., Ruiz-Angel M.J., Carda-Broch S. // J. Chromatogr. A. 2008. V. 1184. P. 6. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2007.11.109
- Kamaz M., Vogler R.J., Jebur M. et al. // Sep. Purif. Technol. 2020. V. 236. P. 116237. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.116237
- Atanassova M. // J. Mol. Liq. 2021. V. 343. P. 117530. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.117530
- Iqbal M., Waheed K., Rahat S.B. et al. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2020. V. 325. P. 1. https://doi.org/10.1007/s10967-020-07199-1
- Arrachart G., Couturier J., Dourdain S. et al. // Processes. 2021. V. 9. P. 1202. https://doi.org/10.3390/pr9071202
- Белова В.В. // Радиохимия. 2021. Т. 63. № 1. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0033831121010019 Belova V.V. // Radiochemistry. 2021. V. 63. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1134/S106636222101001X
- Sun. X., Luo H., Dai S. // Chem. Rev. 2012. V. 112. № 4. P. 2100. https://doi.org/10.1021/cr200193x
- Turanov A.N., Karandashev V.K., Baulin V.E. // Solvent Extr. Ion Exch. 2012. V. 30. P. 244. http://dx.doi.org/10.1080/07366299.2011.639248
- Turanov A.N., Karandashev V.K., Sharova E.V. et al. // Radiochim. Acta. 2018. V. 106. P. 355. https://doi.org/10.1515/ract-2017-2851
- Turanov A.N., Karandashev V.K., Boltoeva M. et al. // Sep. Purif. Technol. 2016. V. 164. P. 97. http://dx.doi.org/10.1016/j.seppur.2016.03.004
- 15. Gan Q., Cai Y., Fu K. et al. // Radiochim. Acta. 2020. V. 108. P. 239. https://doi.org/10.1515/ract-2019-3147
- Luo H., Dai S., Bonnesen P.V. et al. // Solvent Extr. Ion Exch. 2006. V. 24. P. 19. https://doi.org/10.1080/07366290500388624
- Sun T., Zhang Y., Wu Q. et al. // Solvent Extr. Ion Exch. 2017. V. 35. P. 408. https://doi.org/10.1080/07366299.2017.1379142
- Cho C.-W., Phan T.P.T., Zhao Y. et al. // Sci. Total Environ. 2021. V. 786. P. 147309. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147309
- Montalban M.G., Villora G., Licence P. // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2018. V. 150. P. 129. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.11.073
- Anderson J.I., Ding R., Ellern A., Armstrong D.W. // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. P. 593. https://doi.org/10.1021/ja046521u
- Shirota H., Mandai T., Fukazawa H., Kato T. // J. Chem. Eng. Data. 2011. V. 56. P. 2453. https://doi.org/10.1021/je2000183
- Hawker R.R., Haines R.S., Harper J.B. // Chem. Commun. 2018. V. 54. P. 2296. https://doi.org/10.1039/c8cc00241
- Arkhipova E.A., Ivanov A.S., Levin M.M. et al. // J. Mol. Liq. 2022. V. 346. P. 117095. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.117095
- Turanov A.N., Karandashev V.K., Sharova E.V. et al. // Solvent Extr. Ion Exch. 2012. V. 30. P. 604. https://doi.org/10.1080/07366299.2012.671117
- Туранов А.Н., Карандашев В.К., Харитонов А.В. и др. // Журн. общей химии. 1999. Т. 69. № 7. С. 1109.
- Bonhote P., Dias A. P., Papageorgiou N. et al. // Inorg. Chem. 1996. V. 35. P. 1168. https://doi.org/10.1021/ic951325x
- Rothstein E., Saville R.W., Horn P.E. // J. Chem. Soc. 1953. P. 3994. https://doi.org/10.1039/JR9530003994
- Карандашев В.К., Лейкин А.Ю., Хвостиков В.А. и др. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 5. С. 5.
- Toh S.L.I., McFarlane J., Tsouris C. et al. // Solvent Extr. Ion Exch. 2006. V. 24. P. 33. https://doi.org/10.1080/07366290500388400
- Rozen A.M., Krupnov B.V. // Russ. Chem. Rev. 1996. V. 65. P. 973. https://doi.org/10.1070/RC1996v065n11ABEH000241
- Binnemans K. // Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 2592. https://doi.org/10.1021/cr050979c
- Dam H.H., Reinhoudt D.N., Verboom W. // Chem. Soc. Rev. 2007. V. 36. P. 367. https://doi.org/10.1039/b603847f
- Horwitz E.P., Martin K.A., Diamond H., Kaplan L. // Solvent Extr. Ion Exch. 1986. V. 4. P. 449. https://doi.org/10.1080/07366298608917877
Дополнительные файлы
