不同侧链冠醚-离子液体萃取分离锂同位素的研究
发布时间：2021-08-09 17:13
自然界中能稳定存在的锂同位素为6Li和7Li,其自然丰度值分别为7.42%和92.58%。锂及其同位素在核化学和核工业中占据着重要的地位。6Li受热中子轰击后产生氚（T）,是可控热核聚变反应堆必不可少的核聚变燃料;7Li不参与热核聚变反应,但其化合物可以调控核裂变反应和维护设备,如超纯7LiF可作为聚变反应堆的冷却剂,7LiOH可以作为压水堆的pH值调节剂,有效降低反应设备的腐蚀。同时,随着全球经济的高速发展,环境问题和能源危机日益严峻的局势下,绿色高效的核聚变能已成为世界各国开发的重点,因此,对原料锂同位素的分离和开发利用已经引起众多科研工作者的重视,并且也具有十分重要的意义。本文利用离子液体和苯甲醚做协萃剂和溶剂,冠醚作为萃取剂构建绿色高效的萃取分离锂同位素体系,探究其分离锂同位素的能力,具体研究内容如下:（1）不同侧基冠醚萃取分离锂同位素的研究:以4-硝基苯并-15-冠醚-5（4-NO2-B15C5）,4-氨基苯并-15-冠醚-...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)青海省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂汞齐-氢氧化锂水溶液流程简图
7Li必须在两相中存在分配系数的差异，该方法的操作流程（如图1.2[53]所示）与锂汞齐法相似，主要分为三段式进行萃取分离，最核心的部分是反应交换段。在用溶剂萃取法分离锂同位素的萃取过程中，体系中螯合剂与锂离子之间的键合作用决定了同位素的富集方向。BIGELEISEN等[54]曾提出利用化学交换法分离同位素时，同位素与螯合剂形成的复合物在两相中应当呈现出不同的振动频率，并且还应该具有不同的同位素位移的键。其复合物在两相中振动频率的差异越大，同位素位移的键强弱越悬殊，则越有利于同位素分离，体系的分离系数才会越高，并且重同位素会在强键相富集，轻同位素会在弱键相富集。BETTS等[55]又从理论上推导出了同位素交换反应的平衡常数K（即单级分离系数）
它对锂离子的吸引力最小，当形成中性化合物时，它对冠醚-锂离子复合物影响最小，所以 LiI 的单级分离系数和萃取率都是最大的。图2.5 冠醚在不同锂盐中分离锂同位素的6Li/7Li的单级分离系数和6Li的丰度值Fig. 2.5 the single-stage α of6Li/7Li and the abundance of6Li obtained in the ionicliquid-anisole/different lithium salts system: A 4-NH2-B15C5; B B15C5; C 4-NO2-B15C5, [crown]= 0.2 mol L1; [LiCl] = 1 mol L1; T =298 K.2.3.4 冠醚的侧链对分离锂同位素的影响从图 2.6 中可以看出，三种冠醚的单级分离因子（α）在萃取相同的锂盐时基本相同，但有机相中6Li 的丰度值按照下列顺序递减：4-NO2-B15C5>B15C5>4-NH2-B15C5 。这些结果可以由以下原因来解释：（ 1 ） 4-NH2-B15C5 和4-NO2-B15C5 具有相同的环体结构，冠醚和锂离子的结合能力因为侧基的供吸电子性而发生变化，但冠醚与6Li 和7Li 的结合能力并没有受取代基的影响发生较大的变化；（2）NO2-和 NH2-分别为疏水性基团和亲水性基团，4-NO2-B15C5
【参考文献】：
期刊论文
[1]青海盐湖锂资源及提锂技术概述[J]. 李增荣,刘国旺,唐发满. 资源信息与工程. 2017(05)
[2]化学交换法分离锂同位素研究进展[J]. 肖江,贾永忠,石成龙,王兴权,姚颖,景燕. 化工进展. 2017(01)
[3]溶剂萃取法分离锂同位素研究进展[J]. 肖江,贾永忠,姚颖,石成龙,孙进贺,谢绍雷,景燕. 盐湖研究. 2016(03)
[4]离子液体/苯并15-冠-5浸渍XAD-7树脂萃取分离锂同位素[J]. 顾玲,孙晓利,任冬红,邱丹,顾志国,李在均. 核化学与放射化学. 2015(06)
[5]苯并15-冠-5接枝聚乙烯醇制备优化及其锂同位素分离效应研究[J]. 李团乐,裴洪昌,袁威津,严峰,李建新,何本桥,郭冬发,崔建勇. 高分子学报. 2015(07)
[6]离子液体体系用于盐湖卤水提取锂[J]. 石成龙,景燕,肖江,邱方龙,贾永忠. 化工学报. 2015(S1)
[7]壳聚糖接枝苯并15-冠-5醚制备及锂同位素分离研究[J]. 张婷,严峰,李建新,何本桥,冷微,郭冬发,崔建勇. 胶体与聚合物. 2015(01)
[8]冠醚化学交换分离锂同位素的影响因素分析及进展[J]. 严峰,袁威津,李建新,何本桥,程煜,崔振宇. 化工进展. 2014(S1)
[9]世界锂资源开发利用形势分析与探讨[J]. 王珍珍,张福良,胡永达,雷晓力. 中国矿业. 2014(S1)
[10]离子液体合成及多级逆流萃取脱硫的串级实验法验证研究[J]. 李珂,王强,李国嬖,臧树良. 石油炼制与化工. 2014(02)
硕士论文
[1]无机离子交换分离锂同位素的研究[D]. 顾玲.江南大学 2015
[2]铝盐锂吸附剂制备工艺及吸附性能研究[D]. 李杰.成都理工大学 2011
[3]氢氧化铝沉淀法提锂工艺及铝的循环利用研究[D]. 刘高.成都理工大学 2011
本文编号：3332471
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)青海省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂汞齐-氢氧化锂水溶液流程简图
7Li必须在两相中存在分配系数的差异，该方法的操作流程（如图1.2[53]所示）与锂汞齐法相似，主要分为三段式进行萃取分离，最核心的部分是反应交换段。在用溶剂萃取法分离锂同位素的萃取过程中，体系中螯合剂与锂离子之间的键合作用决定了同位素的富集方向。BIGELEISEN等[54]曾提出利用化学交换法分离同位素时，同位素与螯合剂形成的复合物在两相中应当呈现出不同的振动频率，并且还应该具有不同的同位素位移的键。其复合物在两相中振动频率的差异越大，同位素位移的键强弱越悬殊，则越有利于同位素分离，体系的分离系数才会越高，并且重同位素会在强键相富集，轻同位素会在弱键相富集。BETTS等[55]又从理论上推导出了同位素交换反应的平衡常数K（即单级分离系数）
它对锂离子的吸引力最小，当形成中性化合物时，它对冠醚-锂离子复合物影响最小，所以 LiI 的单级分离系数和萃取率都是最大的。图2.5 冠醚在不同锂盐中分离锂同位素的6Li/7Li的单级分离系数和6Li的丰度值Fig. 2.5 the single-stage α of6Li/7Li and the abundance of6Li obtained in the ionicliquid-anisole/different lithium salts system: A 4-NH2-B15C5; B B15C5; C 4-NO2-B15C5, [crown]= 0.2 mol L1; [LiCl] = 1 mol L1; T =298 K.2.3.4 冠醚的侧链对分离锂同位素的影响从图 2.6 中可以看出，三种冠醚的单级分离因子（α）在萃取相同的锂盐时基本相同，但有机相中6Li 的丰度值按照下列顺序递减：4-NO2-B15C5>B15C5>4-NH2-B15C5 。这些结果可以由以下原因来解释：（ 1 ） 4-NH2-B15C5 和4-NO2-B15C5 具有相同的环体结构，冠醚和锂离子的结合能力因为侧基的供吸电子性而发生变化，但冠醚与6Li 和7Li 的结合能力并没有受取代基的影响发生较大的变化；（2）NO2-和 NH2-分别为疏水性基团和亲水性基团，4-NO2-B15C5
【参考文献】：
期刊论文
[1]青海盐湖锂资源及提锂技术概述[J]. 李增荣,刘国旺,唐发满. 资源信息与工程. 2017(05)
[2]化学交换法分离锂同位素研究进展[J]. 肖江,贾永忠,石成龙,王兴权,姚颖,景燕. 化工进展. 2017(01)
[3]溶剂萃取法分离锂同位素研究进展[J]. 肖江,贾永忠,姚颖,石成龙,孙进贺,谢绍雷,景燕. 盐湖研究. 2016(03)
[4]离子液体/苯并15-冠-5浸渍XAD-7树脂萃取分离锂同位素[J]. 顾玲,孙晓利,任冬红,邱丹,顾志国,李在均. 核化学与放射化学. 2015(06)
[5]苯并15-冠-5接枝聚乙烯醇制备优化及其锂同位素分离效应研究[J]. 李团乐,裴洪昌,袁威津,严峰,李建新,何本桥,郭冬发,崔建勇. 高分子学报. 2015(07)
[6]离子液体体系用于盐湖卤水提取锂[J]. 石成龙,景燕,肖江,邱方龙,贾永忠. 化工学报. 2015(S1)
[7]壳聚糖接枝苯并15-冠-5醚制备及锂同位素分离研究[J]. 张婷,严峰,李建新,何本桥,冷微,郭冬发,崔建勇. 胶体与聚合物. 2015(01)
[8]冠醚化学交换分离锂同位素的影响因素分析及进展[J]. 严峰,袁威津,李建新,何本桥,程煜,崔振宇. 化工进展. 2014(S1)
[9]世界锂资源开发利用形势分析与探讨[J]. 王珍珍,张福良,胡永达,雷晓力. 中国矿业. 2014(S1)
[10]离子液体合成及多级逆流萃取脱硫的串级实验法验证研究[J]. 李珂,王强,李国嬖,臧树良. 石油炼制与化工. 2014(02)
硕士论文
[1]无机离子交换分离锂同位素的研究[D]. 顾玲.江南大学 2015
[2]铝盐锂吸附剂制备工艺及吸附性能研究[D]. 李杰.成都理工大学 2011
[3]氢氧化铝沉淀法提锂工艺及铝的循环利用研究[D]. 刘高.成都理工大学 2011
本文编号：3332471
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