Abschlussbericht zum BMBF-Verbundprojekt Partitioning II: Multifunktionelle Komplexbildner mit N, O, S-Donorliganden für d- und f-Elemente - Synthese, Komplexbildung, Struktur und Transportverhalten

Hauptziel des Verbundprojektes war es, die Wechselwirkung von neu synthetisierten supramolekularen Komplexbildnern mit N,O,S-Donorfunktionen gegenüber d- und f-Elementen zu untersuchen. Dabei standen für das HZDR im Teilprojekt 1 die Komplexierung von N,O-Donorliganden insbesondere mit den Aktiniden U(VI) und Cm(III) und den Lanthaniden Eu(III), Ce(III) und Yb(III) in wässriger und erstmalig in organischer Lösung in Abhängigkeit vom pH-Wert bzw. Redoxspannung im Mittelpunkt. Es wurden die entsprechenden Komplexstöchiometrien und die spektroskopischen Eigenschaften der gebildeten Komplexe mittels UV-Vis-Spektroskopie, verschiedener laserinduzierter Methoden als auch IR-Spektroskopie bestimmt. Durch Anwendung der NMR-und EXAFS-Spektroskopie konnten strukturelle Aussagen zu den Metallkomplexen in Lösung gemacht werden. Mit Hilfe von UV-Vis Daten war es möglich, reproduzierbare Komplexbildungskonstanten von Aktinid- bzw.- Lanthanidkomplexen mit verschiedenen ß-Diketonen sowie Schiffschen Basen in Lösung zu bestimmen. Ergebnisse der Arbeiten des HZDR im Teilprojekt 2 zeigten, dass die Wechselwirkung von wasserlöslichen Calixarenen mit Radionuklidmetallionen sowie das Adsorptionsverhalten von Calixarenen an Geomatrizes unter naturnahen Bedingungen (pH 4 - 9) vernachlässigbar sind. Für die Flüssig-Flüssig-Extraktion von divalenten Metallionen mittels Radiotracertechnik wurden wasserunlösliche Calixarene ermittelt, die elementselektiv die Radionuklide 85Sr, 56Co, 64Cu und 65Zn aus der wässrigen Phase separieren können. Für Strontium eignet sich Bis-Salicyliden-diamino-calixaren, welches sich unter milden Bedingungen rückextrahieren lässt. Dicarboxy-calixaren extrahiert die d-Elemente quantitativ. Diese Extraktion ist nicht vollständig reversibel. Für die gebildeten Calixaren-Komplexe wurden spektroskopische Daten ermittelt. Die Extraktionsverfahren wurden für vier natürliche Wässer erfolgreich angewendet. Festphasenfixierte Calixarene sorbieren die Radionuklide quantitativ, jedoch ist eine vollständige Desorption nicht realisierbar.