乏燃料后处理是核燃料可持续发展的重要环节。乏燃料中含有大量未使用的铀和钚以及裂变产生的稀土元素、锕系元素、贵金属元素、碱土金属元素以及过渡金属元素等。目前,铀和钚的分离与回收已经完成工业化,但是对其它稀贵金属的分离研究还少有研究。因此,设计一条对乏燃料中非放射性稀贵金属元素的回收路线对满足日益增长的金属需求以及解决核工业的可持续发展具有重要的现实意义。乏燃料有很强的放射性。溶剂萃取法具有选择性好、操作方法简单,在高放射性条件下可以连续操作的优点,被广泛用于乏燃料的后处理过程。本文模拟高放废液中所回收非放射元素的含量以及硝酸浓度,通过加入反式环己二胺四乙酸（CDTA）作为锆离子和钯离子的抑萃剂,通过大量萃取和反萃取实验,确定了高放废液中所含稀土元素的分离、碱土金属元素锶的分离、过渡金属元素钼和锆的分离以及贵金属元素钯的分离路线,主要研究内容如下:（1）合成分离稀土元素所需的萃取剂和相调节剂,通过核磁共振氢谱和红外光谱表征,得到了符合萃取要求的萃取剂N,N,N’,N’-四正辛基-3-氧戊二酰胺（TODGA）和N,N,N’,N’-四（2-乙基己基）-3-氧戊二酰胺（T2EHDGA）和相调节剂N,N-二丁基辛酰胺（DBOA）和N,N-二丁基月桂酰胺（DBDOA）。考察了相调节剂用量和硝酸浓度对稀土萃取的影响,当硝酸浓度较低时,随着相调节剂用量的增加,稀土的萃取率减小;硝酸浓度较高时,随着相调节剂用量的增加,稀土的萃取率变化较小。研究了萃取温度对稀土萃取分配比的影响,温度增加,萃取分配比减小,萃取过程为放热过程,低温有助于萃取。确定了两种萃取剂与稀土元素所形成萃合物的组成分别为Ln（NO3）3·3TODGA和Ln（NO3）3·2T2EHDGA。两种萃取剂同一条件下对稀土的萃取能力TODGA＞T2EHDGA。T2EHDGA由于取代基烷基链的支化,空间位阻增大,对稀土的萃取能力减弱。（2）合成N,N,N’,N’-四环己基-3-氧戊二酰胺（TCHDGA）用来分离碱土金属元素锶。通过核磁共振氢谱和红外光谱表征,得到了符合萃取要求的萃取剂。考察了萃取时间、硝酸浓度、稀释剂、萃取温度和萃取剂浓度对萃取分配比的影响,通过DFT理论计算了萃取剂配位原子的电荷,TCHDGA的配位原子较其它结构相似的3-氧戊二酰胺类具有较高的电负性,因此具有较强的萃取能力。根据FT-IR、XPS和晶体结构分析,确定了萃合物的化学结构为Sr（NO3）2·3TCHDGA,萃合物结构属于单斜晶系P21,一个Sr（Ⅱ）与九个氧原子配位,九个氧原子全部来自TCHDGA。用相比为2的二次水或草酸作为反萃剂从负载Sr（Ⅱ）的有机相中进行两次反萃取,反萃率可以达到99%以上。（3）合成分离过渡金属元素钼和锆所需的萃取剂N,N-十六胺二（亚甲基苯次膦酸）（HADMPPA）,通过核磁共振氢谱和红外光谱表征,得到了符合萃取要求的萃取剂。研究了含抑萃剂CDTA混合溶液萃取时间,硝酸浓度对其分配比和分离因子的影响。随着硝酸浓度的增加,钼的萃取分配比减小,锆的萃取分配比增大,二者之间的分离因子减小。钼可以通过特定的反萃剂乙酰氧肟酸和柠檬酸铵溶液实现选择性反萃取,因此钼和锆可以在任何硝酸浓度下实现两者之间的分离。考察了温度对钼和锆萃取分配比的影响,随着温度的升高,萃取分配比都减小,钼和锆的萃取过程都是放热过程,低温有助于其萃取。探讨了萃取剂HADMPPA萃取钼和锆的萃取机理。在低的硝酸浓度下,HADMPPA对锆和钼的萃取机理都是离子交换机理。在硝酸浓度为3.0 M时,HADMPPA对钼的萃取机理为溶剂化机理和离子交换机理共存;HADMPPA对锆的萃取机理已经完全转变为溶剂化机理。（4）合成分离贵金属元素钯所需的萃取剂,得到了符合萃取要求的萃取剂N,N’-二乙基-N,N’-二环己基丙二酰胺（DEDCHMA）和N,N,N’,N’-四环己基丙二酰胺（TCHMA）。考察了硝酸浓度、萃取温度、稀释剂和萃取剂浓度对萃取分配比的影响。根据红外光谱（FT-IR）以及斜率分析法确定了萃取机理以及萃合物的组成。与TODGA和TCHMA两种常见的酰胺类萃取剂相比,DEDCHMA对Pd（Ⅱ）具有较高的萃取能力,在同等实验条件下DEDCHMA对Pd（Ⅱ）的萃取能力远大于TCHMA、TODGA,分别是TCHMA、TODGA的46和15倍。萃取进入有机相中的Pd（Ⅱ）可以用0.50 M硫脲或1.0 M草酸进行反萃,反萃率可以达到99%以上。在硝酸体系下,利用DEDCHMA考察了Pd（Ⅱ）与贵金属Ru（Ⅲ）、Rh（Ⅲ）以及常见的贱金属（Al（Ⅲ）、Fe（Ⅲ）、Ni（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）、Ca（Ⅱ）、Mg（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Sr（Ⅱ）、Cr（Ⅲ）和Co（Ⅱ））之间的选择性,DEDCHMA可以高选择性萃取Pd（Ⅱ）,而对其它离子的萃取能力较差。