【摘要】：鋰元素在自然界中存在6Li和7Li兩種穩(wěn)定的同位素,其豐度分別為7.5%和92.5%。鋰同位素是核聚變所需的重要材料,6Li作為核聚變堆燃料,被中子轟擊后可以形成氚和氦,使得聚變反應堆中的氚可以不斷增殖;7Li則被用來核聚變反應堆的堆芯冷卻劑和導熱的載熱劑,所以發(fā)展鋰同位素分離對核能工業(yè)的發(fā)展至關重要。本課題將具有鋰同位素分離效應的氮雜冠醚接枝到聚砜鏈上,優(yōu)化反應條件;然后采用浸沒沉淀相轉化法制備冠醚接枝聚砜膜,調控膜結構;最后將膜用于鋰同位素分離,探索不同條件對鋰同位素分離性能的影響。采用以氯甲基化聚砜(CMPSf)與單氮雜苯并15-冠-5(BN15C5)為原料的單分子親核取代反應,制備單氮雜苯并15-冠-5接枝聚砜(PSF-g-BN15C5)聚合物材料。采用核磁共振譜儀(1H-NMR)、熱重分析儀(TGA)、傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、X射線衍射能譜儀(XPS)等分析方法對CMPSf、BN15C5與PSF-g-BN15C5聚合物材料的化學組成和結構進行了表征�？疾旆磻獣r間、反應溫度、聚合物濃度和氨基與氯甲基的物質量之比對冠醚固載量的影響,并采用響應面法對冠醚固載量進行優(yōu)化。結果表明,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作為溶劑,氨基與氯甲基的物質量之比1.25:1、聚合物濃度19.77%± 0.5%、反應溫度71.64 ± 0.6 ℃、反應時間7.12 ± 0.1 h,可以制得冠醚固載量為0.654 meq.g-1 的 PSF-g-BN15C5 聚合物。以PSF-g-BN15C5聚合物溶液為鑄膜液,采用反應控制相轉化制備膜�？疾炝髓T膜液固含量、凝固浴種類、鑄膜液溫度以及添加劑加入量對冠醚接枝聚砜膜膜結構和性能的影響。發(fā)現(xiàn)鑄膜液溫度、固含量、添加劑用量及凝固浴種類等均會影響膜孔結構,當鑄膜液溫度為20℃,PSF-g-BN15C5聚合物濃度16%,添加劑加入量為4%PVP-K30,凝固浴選用30%的乙醇水溶液時,得到斷面為海綿狀孔的膜,膜通量隨著鑄膜液固含量的增加和添加劑的加入而減小。采用PSF-g-BN15C5膜分離堘同位素,在鋰鹽為碘化鋰,鋰鹽濃度為3 mg·L-1,萃取溫度為20℃,萃取時間為30 min條件下,隨著PSF-g-BN15C5膜中冠醚固載量從0.33增加到0.58 meq.g-1,分離因子從1.009增加到1.049,并且在膜相和水相中分別表現(xiàn)出6Li和7Li富集。
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TL25

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本文編號：2658935