冠醚接枝聚砜膜色谱设计及锂同位素分离效应
发布时间：2020-09-17 17:33
自然界中有两种稳定的同位素6Li和7Li。其中,6Li是核聚变反应中必不可缺的燃料,7Li可作为核聚变反应堆堆心冷却剂和导热的载热剂。因此,发展高效锂同位素分离技术是国际上发展钍基熔盐堆必须解决的关键技术。本文首次提出利用冠醚接枝聚砜多孔膜构建膜色谱体系,以淋洗色谱法分离锂同位素,为锂同位素分离开辟了一种新方法。以4-氨基苯并-15-冠-5(AB15C5)和氯甲基化聚砜(CMPSf)为原料,通过亲核取代制备氨基苯并-15-冠-5接枝聚砜聚合物(PSf-g-AB15C5),采用反应-控制浸没沉淀相转化法制备冠醚接枝聚砜多孔膜。以该膜作为膜介质,采用层层叠加方法构筑出20层膜色谱柱,以淋洗色谱法探索其锂同位素吸附分离规律。结果表明,当锂盐(LiI)添加量为0.3mg,淋洗速率为0.3 mL/min时,该膜色谱柱的最大理论塔板数为3.1,最大半峰宽5.402cm,7Li丰度提高了 0.06%。此外,7Li富集在溶液相中,6Li富集在膜相中。膜色谱固有分离因子高达1.01429。采用20层膜填充的膜色谱柱构筑三级和五级膜色谱分离体系。当淋洗温度5 ℃时,其最大值理论塔板数高达4.8;淋洗剂pH为6时,色谱柱最大锂离子萃取率17.1%。7Li富集在色谱带前端,6Li富集于色谱带后端。随淋洗级数增加,7Li丰度提升了 0.13%,6Li丰度提升了 0.12%。此外,当LiI添加量为10mg时,经过五级淋洗之后,7Li丰度提升了 0.19%,6Li丰度提升了 0.17%。构筑80层膜色谱柱,考察其锂同位素分离性能并探索锂同位素分离的热力学及动力学。结果发现,80层膜色谱柱7Li丰度提升了 0.08%。该实验得到膜色谱锂同位素的单级分离因子的值为1.02098。随当淋洗液温度降低(25 ℃至5 ℃),其锂盐吸附量从0.43 mg/g提升至0.78 mg/g,膜色谱吸附热力学符合Freundlich吸附等温模型对锂离子的吸附属于准二级动力学吸附,即其吸附速率的大小由化学吸附控制。在吸附时间为120min时,膜色谱达到最大动态吸附量为13.11 mg/g。
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ028.8
【部分图文】：
逑算机模拟的１２－冠－４的模型，图中中心红色区域代表负电荷区域，中间绿色代表逡逑中性区域，外围蓝色代表正电荷区域［２１］。从图２－２可以看出，正电荷所占区域很逡逑大，而由氧原子所组成的中心区域呈电负性，金属离子与冠醚环中心核负电区域逡逑可形成稳定螯合物。逡逑ｆＹ邋ｉ邋ｒ。勹邋ＣＹ邋。〕逡逑ｖ＿／逦ｋ／Ｏ逡逑苯并丨５－冠－５逦１２－ｊＳ－４逦本并１８－泡－６逡逑厂邋６邋￣＼。一＼逦、０广逡逑ｒｒ°逡逑＼＿ｙ逡逑双苯并１８－冠－６逦穴醚（２，２，１）逦穴醚（２，１，１）逡逑图２－１几种火环聚醚逡逑图２－２计算机模拟的１２－Ｍ－４的模型逡逑冠醚应用于锂同位素分离主要可划分为两种方法：液－液萃取和固－液萃S巍ｅ义弦海狠腿°逑捣掷腼挝凰厥侵附魏凸诿逊直鹑芙庥诨ゲ幌嗳艿挠谢嗪湾义希跺义
本文编号：2821010
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ028.8
【部分图文】：
逑算机模拟的１２－冠－４的模型，图中中心红色区域代表负电荷区域，中间绿色代表逡逑中性区域，外围蓝色代表正电荷区域［２１］。从图２－２可以看出，正电荷所占区域很逡逑大，而由氧原子所组成的中心区域呈电负性，金属离子与冠醚环中心核负电区域逡逑可形成稳定螯合物。逡逑ｆＹ邋ｉ邋ｒ。勹邋ＣＹ邋。〕逡逑ｖ＿／逦ｋ／Ｏ逡逑苯并丨５－冠－５逦１２－ｊＳ－４逦本并１８－泡－６逡逑厂邋６邋￣＼。一＼逦、０广逡逑ｒｒ°逡逑＼＿ｙ逡逑双苯并１８－冠－６逦穴醚（２，２，１）逦穴醚（２，１，１）逡逑图２－１几种火环聚醚逡逑图２－２计算机模拟的１２－Ｍ－４的模型逡逑冠醚应用于锂同位素分离主要可划分为两种方法：液－液萃取和固－液萃S巍ｅ义弦海狠腿°逑捣掷腼挝凰厥侵附魏凸诿逊直鹑芙庥诨ゲ幌嗳艿挠谢嗪湾义希跺义
本文编号：2821010
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