色谱法分离硼同位素的研究

发布时间：2020-08-24 16:01

【摘要】：硼有两种稳定存在的同位素硼-10和硼-11,两者的丰度分别为19.8%和80.2%。由于~(10)B的热中子俘获截面积远大于~(11)B,~(10)B俘获热中子的性能可被应用到军事领域和核工业。~(10)B还可以做成靶向硼制剂应用于硼中子捕获疗法治疗癌症。然而,~(10)B在自然界的天然丰度较低,不能直接应用到工业生产中,高丰度(80%-85%以上)的~(10)B应用范围广。因此,必须发展硼同位素分离技术来得到富集的~(10)B。相较于化学交换精馏法分离硼同位素,吸附色谱法具有低能耗、高效率、操作简单等优点,是一种很有应用潜力的硼同位素分离的技术。含有特征官能团的硼特效树脂作为硼吸附剂表现出很好的硼同位素分离性能。本文研究了填料为邻苯二酚修饰的硼特效树脂(CL-RESIN),通过色谱法分离硼同位素的过程:通过硼同位素的静态分离实验获得了色谱法分离硼同位素模拟的基础数据,实验结果表明在25°C,8.648 g·L~(-1)硼酸溶液的条件下,吸附动力学数据符合拟二级动力学方程模型,吸附等温线数据符合Henry吸附等温线模型,计算得到硼同位素的分离因子S(~(11)B/~(10)B)=1.13;通过硼同位素的动态分离实验测定了硼酸的穿透曲线,CL-RESIN树脂对~(11)B表现出更强的亲和力,而~(10)B在流出液中富集,计算得到分离因子S(~(11)B/~(10)B)=1.15;提出了硼同位素的分离机理;通过再生实验证实CL-RESIN树脂具有很强的循环再生能力。用Aspen Chromatograph模块对硼同位素分离过程进行模拟,在相同的操作条件下穿透模拟值和穿透过程的实验值基本吻合,证实了模块构建的准确性。在此基础上,模拟不同操作条件下硼同位素的分离过程,利用响应面法来优化单柱实验的操作条件。最优的操作条件为流速1.24 mL·min~(-1),柱长44 cm和进料浓度8.648 g·L~(-1),获得最大的~(10)B年产量为59.60 g。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O652.6;O613.81
【图文】：

离子体相互作用能伴随生成激光自生磁场模式。中国原子能科学研究院[12]使用中等带来的自生磁场来分离硼同位素，结果得到10B 的丰度为 50.8%，是自然丰度的位素具有能量消耗低、分离效果好、操作法对于装置要求高、且生产效率低的劣法Metal-Organic Frameworks，MOFs）材表面积，常被应用到吸附与分离方面[28-30系列的 MOFs 材料，包括 ZIF-8、MI-101(Cr)、MIL-53(Cr)和 MIL-100(Cr)，进的分离因子 S 如图 1-1 所示。

图 1-2 Amberlite IRA 743 硼特效树脂的结构图Figure 1-2 The structure of Amberlite IRA 743学的白鹏等[27]研究 IRA 743 硼特效树脂、邻苯二酚修饰的IN）和二羟基硝基苯修饰的硼特效树脂（NCL-RESIN）pH = 4 的实验条件下，硼酸在 IRA 743 树脂上的最大分离反应温度为 25 °C，硼酸浓度为 0.01 mol·L-1的静态实验条 树脂和 NCL-RESIN 树脂的分离因子 S 分别为 1.080 和 1大的 S 值，且极易被酸性洗脱剂洗脱，是一种有潜力的溶液浓度测定方法用的检测硼酸溶液浓度的方法是分光光度法、荧光分析法子吸收光谱法、强化剂甘露醇的酸碱滴定法和诱导耦合

天津大学硕士学位论文（ppt 级），且谱线简单易读，分析过的检测速度快。本文选择使用电感耦同位素丰度的测定。结构如图 1-4 所示，所有结构均处在真中完成雾化，随后由冷却雾化室进入等电荷的阳离子，再经过截取锥、采样锥透镜到双曲面四级杆质谱分离器，根据沿着特定轨道进入快速同时双模式检测对比值。

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本文编号：2802661