自然界中有兩種穩(wěn)定的同位素6Li和7Li。其中,6Li是核聚變反應(yīng)中必不可缺的燃料,7Li可作為核聚變反應(yīng)堆堆心冷卻劑和導(dǎo)熱的載熱劑。因此,發(fā)展高效鋰同位素分離技術(shù)是國(guó)際上發(fā)展釷基熔鹽堆必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。本文首次提出利用冠醚接枝聚砜多孔膜構(gòu)建膜色譜體系,以淋洗色譜法分離鋰同位素,為鋰同位素分離開(kāi)辟了一種新方法。以4-氨基苯并-15-冠-5(AB15C5)和氯甲基化聚砜(CMPSf)為原料,通過(guò)親核取代制備氨基苯并-15-冠-5接枝聚砜聚合物(PSf-g-AB15C5),采用反應(yīng)-控制浸沒(méi)沉淀相轉(zhuǎn)化法制備冠醚接枝聚砜多孔膜。以該膜作為膜介質(zhì),采用層層疊加方法構(gòu)筑出20層膜色譜柱,以淋洗色譜法探索其鋰同位素吸附分離規(guī)律。結(jié)果表明,當(dāng)鋰鹽(LiI)添加量為0.3mg,淋洗速率為0.3 mL/min時(shí),該膜色譜柱的最大理論塔板數(shù)為3.1,最大半峰寬5.402cm,7Li豐度提高了 0.06%。此外,7Li富集在溶液相中,6Li富集在膜相中。膜色譜固有分離因子高達(dá)1.01429。采用20層膜填充的膜色譜柱構(gòu)筑三級(jí)和五級(jí)膜色譜分離體系。當(dāng)淋洗溫度5 ℃時(shí),其最大值理論塔板數(shù)高達(dá)4.8;淋洗劑pH為6時(shí),色譜柱最大鋰離子萃取率17.1%。7Li富集在色譜帶前端,6Li富集于色譜帶后端。隨淋洗級(jí)數(shù)增加,7Li豐度提升了 0.13%,6Li豐度提升了 0.12%。此外,當(dāng)LiI添加量為10mg時(shí),經(jīng)過(guò)五級(jí)淋洗之后,7Li豐度提升了 0.19%,6Li豐度提升了 0.17%。構(gòu)筑80層膜色譜柱,考察其鋰同位素分離性能并探索鋰同位素分離的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),80層膜色譜柱7Li豐度提升了 0.08%。該實(shí)驗(yàn)得到膜色譜鋰同位素的單級(jí)分離因子的值為1.02098。隨當(dāng)淋洗液溫度降低(25 ℃至5 ℃),其鋰鹽吸附量從0.43 mg/g提升至0.78 mg/g,膜色譜吸附熱力學(xué)符合Freundlich吸附等溫模型對(duì)鋰離子的吸附屬于準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附,即其吸附速率的大小由化學(xué)吸附控制。在吸附時(shí)間為120min時(shí),膜色譜達(dá)到最大動(dòng)態(tài)吸附量為13.11 mg/g。
【學(xué)位單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ028.8
【部分圖文】：

逑算機(jī)模擬的１２－冠－４的模型，圖中中心紅色區(qū)域代表負(fù)電荷區(qū)域，中間綠色代表逡逑中性區(qū)域，外圍藍(lán)色代表正電荷區(qū)域［２１］。從圖２－２可以看出，正電荷所占區(qū)域很逡逑大，而由氧原子所組成的中心區(qū)域呈電負(fù)性，金屬離子與冠醚環(huán)中心核負(fù)電區(qū)域逡逑可形成穩(wěn)定螯合物。逡逑ｆＹ邋ｉ邋ｒ。勹邋ＣＹ邋�！冲义希觯撸姡耄襄义媳讲⒇担冢颠姡保玻辏樱催姳静ⅲ保福荩跺义蠌S邋６邋￣＼。一＼邐、０廣逡逑ｒｒ°逡逑＼＿ｙ逡逑雙苯并１８－冠－６邐穴醚（２，２，１）邐穴醚（２，１，１）逡逑圖２－１幾種火環(huán)聚醚逡逑圖２－２計(jì)算機(jī)模擬的１２－Ｍ－４的模型逡逑冠醚應(yīng)用于鋰同位素分離主要可劃分為兩種方法：液－液萃取和固－液萃S巍ｅ義弦海狠腿°逑搗擲靦撾凰厥侵附魏凸諉遜直鶉芙庥諢ゲ幌噯艿撓謝嗪灣義希跺義

本文編號(hào)：2821010