一种锂同位素的有效分离方法技术

本发明专利技术公开了一种锂同位素的有效分离方法，包括以下步骤：将冠醚功能化SBA‑15型有序介孔硅基材料填充在色谱柱中制得萃取色谱柱，采用高压恒流泵将硫氰酸锂水溶液作为淋洗液注入到萃取色谱柱中，使得锂同位素在萃取色谱中吸附、交换和脱附，根据淋洗液流出萃取色谱柱的先后可以得到不同丰度的锂同位素；其中，所述冠醚功能化SBA‑15型有序介孔硅基材料，冠醚的侧链含有氨基基团，SBA‑15型的孔径＞6nm，通道的长度＜1.5μm，且表面含有氯取代的烷基基团。该方法成本低，操作简单，分离效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种锂同位素的有效分离方法
：本专利技术涉及锂同位素分离技术，具体的涉及一种锂同位素的有效分离方法。
技术介绍
：随着世界人口的增长和经济的高速发展，人们对能源的需求也飞速膨胀。目前，世界上使用能源的85％来源于不可再生的石油、天然气和煤炭。全球石油危机日益严峻，石油的储量仅能维持人类继续使用约40年。另外，石油、天然气和煤炭等化石原料同时也是众多工业产品的直接原材料，将它们作为燃料不仅是对资源的极大浪费，而且严重污染了人类赖以生存的环境。能源的潜在危机和生态环境的恶化使世界各国积极开发包括核能在内的新能源和可再生能源。现在商业化运行的原子能电站是基于铀同位素的可控裂变反应堆。由于全球铀资源极其有限，仅够使用几十年，而且铀裂变反应的产物是长寿命的放射碎片，一旦泄露或处理不当将给人类带来极大的灾难。因此，开发可控聚变堆代替裂变堆日益受到世界各国的广泛关注。聚变反应是利用氘(D)和氚(T)聚合成氦(4He)核时放出的巨大核能，自然界中几乎不存在氚，必须依靠中子轰击6Li来产生和不断增殖，聚变反应堆可获得的能量受到锂同位素资源的限制，因此锂成了人类未来最终的战略资源。元素锂在自然界有6Li和7Li两种稳定同位素，其丰度分别约为7.5％和92.5％，将元素锂的同位素6Li和7Li分离的过程称为锂的同位素分离。因为6Li在核发电和氢弹生产中具有非常重要的作用，世界各国对锂的同位素分离都在紧张秘密地进行，现在锂同位素分离的方法很多，大致可分为化学法和物理法。化学法包括锂汞齐法、离子交换色层分离、萃取、分级结晶和分级沉淀等；物理法包括电磁法、熔盐电解法、电子迁移、分子蒸馏和激光分离等。但是各种分离方法都不是很有效，且分离成本高。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种锂同位素的有效分离方法，该方法操作简单，实用性强，可以实现锂同位素分离的高效化、绿色化。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种锂同位素的有效分离方法，包括以下步骤：将冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料填充在色谱柱中制得萃取色谱柱，采用高压恒流泵将硫氰酸锂水溶液作为淋洗液注入到萃取色谱柱中，使得锂同位素在萃取色谱中吸附、交换和脱附，根据淋洗液流出萃取色谱柱的先后可以得到不同丰度的锂同位素；其中，所述冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料，冠醚的侧链含有氨基基团，SBA-15型的孔径＞6nm，通道的长度＜1.5μm，且表面含有氯取代的烷基基团，SBA-15与冠醚的质量比为(1.5-3)：1。2、如权利要求1所述的一种锂同位素的有效分离方法，其特征在于，所述硫氰酸锂水溶液的浓度为18-22mmol/L。作为上述技术方案的优选，所述硫氰酸锂水溶液在注入萃取色谱柱前，调节其pH为6-7。作为上述技术方案的优选，所述冠醚为4-氨基苯并-12-冠-4、4-氨基苯并-15-冠-5、4-氨基苯并-18-冠-6、4-氨基双苯并-18-冠-6中的一种。作为上述技术方案的优选，所述的冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料的制备方法包括以下步骤：(1)将冠醚溶解于溶剂A中，得到溶液；(2)称取SBA-15前驱体和催化剂A，将二者混合研磨均匀，然后与步骤(1)制得的溶液混合，并加入三乙胺，搅拌均匀，通入氮气5-10min，然后油浴条件下反应18-24h，反应结束后，冷却至室温，抽滤，得到固体；(3)向步骤(2)制得的固体中加入无水乙醇，反复超声洗涤并离心，直至离心后的上清液呈中性，将离心后的固体干燥，得到冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料。作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述溶剂A为DMF、THF中的一种。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述催化剂A为碳酸盐和碘化物的混合物，二者质量比为(2.5-5)：1。作为上述技术方案的优选，所述SBA-15前驱体、冠醚、溶剂A、催化剂A、三乙胺的用量比为(1.5-3g)：(1-2g)：(150-300ml)：(7-12g)：(2-3ml)。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述油浴反应的温度为80-100℃。作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述干燥的条件为：40-50℃下真空干燥18-24h。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用SBA-15型有序介孔硅基材料作为固定相，并将冠醚负载于硅基材料上，然后采用锂盐的水溶液作为淋洗液，使得锂同位素在萃取色谱柱中吸附、交换和脱附来实现锂同位素的分离；本专利技术制得的冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料实用性强，具有较高的冠醚负载率，合成后保持了较高的介孔结构的有序性，用于锂同位素分离时，效率高，成本低。具体实施方式：为了更好的理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术进一步说明，实施例只用于解释本专利技术，不会对本专利技术构成任何的限定。实施例1一种锂同位素的有效分离方法，包括以下步骤：(1)将4-氨基苯并-12-冠-4溶解于DMF中，得到溶液；(2)称取SBA-15前驱体和催化剂A，将二者混合研磨均匀，然后与步骤(1)制得的溶液混合，并加入三乙胺，搅拌均匀，通入氮气5min，然后80℃油浴条件下反应24h，反应结束后，冷却至室温，抽滤，得到固体；其中，所述催化剂A为碳酸盐和碘化物的混合物，二者质量比为2.5：1；(3)向步骤(2)制得的固体中加入无水乙醇，反复超声洗涤并离心，直至离心后的上清液呈中性，将离心后的固体在40-50℃下真空干燥18h，得到冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料；SBA-15前驱体、4-氨基苯并-12-冠-4、DMF、催化剂A、三乙胺的用量比为1.5g：1g：150ml：7g：2ml；(4)将上述制得的冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料填充在色谱柱中制成萃取色谱柱，采用高压恒流泵将浓度为18mmol/L的硫氰酸锂水溶液作为淋洗液注入到萃取色谱柱中，使得锂同位素在萃取色谱中吸附、交换和脱附，根据淋洗液流出萃取色谱柱的先后可以得到不同丰度的锂同位素。实施例2一种锂同位素的有效分离方法，包括以下步骤：(1)将4-氨基苯并-15-冠-5溶解于THF中，得到溶液；(2)称取SBA-15前驱体和催化剂A，将二者混合研磨均匀，然后与步骤(1)制得的溶液混合，并加入三乙胺，搅拌均匀，通入氮气10min，然后100℃油浴条件下反应18h，反应结束后，冷却至室温，抽滤，得到固体；其中，所述催化剂A为碳酸盐和碘化物的混合物，二者质量比为5：1；(3)向步骤(2)制得的固体中加入无水乙醇，反复超声洗涤并离心，直至离心后的上清液呈中性，将离心后的固体在40-50℃下真空干燥24h，得到冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料；SBA-15前驱体、4-氨基苯并-15-冠-5、THF、催化剂A、三乙胺的用量比为3g：2g：300ml：12g：3ml；(4)将上述制得的冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料填充在色谱柱中制成萃取色谱柱，采用高压恒流泵将浓度为22mmol/L的硫氰酸锂水溶液作为淋洗液注入到萃取色谱柱中，使得锂同位素在萃取色谱中吸附、交换和脱附，根据淋洗液流出萃取色谱柱的先后可以得到不同丰度的锂同位素。实施例3一种锂同位素的有效分离方法，包括以下步骤：(1)将4-氨基苯并-18-冠-6溶解于DMF中，得到溶液；(2)称取SBA-15前驱体和催化剂A，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂同位素的有效分离方法，其特征在于，包括以下步骤：将冠醚功能化SBA‑15型有序介孔硅基材料填充在色谱柱中制得萃取色谱柱，采用高压恒流泵将硫氰酸锂水溶液作为淋洗液注入到萃取色谱柱中，使得锂同位素在萃取色谱中吸附、交换和脱附，根据淋洗液流出萃取色谱柱的先后可以得到不同丰度的锂同位素；其中，所述冠醚功能化SBA‑15型有序介孔硅基材料，冠醚的侧链含有氨基基团，SBA‑15型的孔径＞6nm，通道的长度＜1.5μm，且表面含有氯取代的烷基基团，SBA‑15与冠醚的质量比为(1.5‑3)：1。

【技术特征摘要】
1.一种锂同位素的有效分离方法，其特征在于，包括以下步骤：将冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料填充在色谱柱中制得萃取色谱柱，采用高压恒流泵将硫氰酸锂水溶液作为淋洗液注入到萃取色谱柱中，使得锂同位素在萃取色谱中吸附、交换和脱附，根据淋洗液流出萃取色谱柱的先后可以得到不同丰度的锂同位素；其中，所述冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料，冠醚的侧链含有氨基基团，SBA-15型的孔径＞6nm，通道的长度＜1.5μm，且表面含有氯取代的烷基基团，SBA-15与冠醚的质量比为(1.5-3)：1。2.如权利要求1所述的一种锂同位素的有效分离方法，其特征在于，所述硫氰酸锂水溶液的浓度为18-22mmol/L。3.如权利要求1所述的一种锂同位素的有效分离方法，其特征在于，所述硫氰酸锂水溶液在注入萃取色谱柱前，调节其pH为6-7。4.如权利要求1所述的一种锂同位素的有效分离方法，其特征在于，所述冠醚为4-氨基苯并-12-冠-4、4-氨基苯并-15-冠-5、4-氨基苯并-18-冠-6、4-氨基双苯并-18-冠-6中的一种。5.如权利要求1所述的一种锂同位素的有效分离方法，其特征在于，所述的冠醚功能化SBA-15型有序介孔硅基材料的制备方法包括以下步骤：(1)将冠醚溶解于溶剂A中，得到溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李风浪，李舒歆，
申请(专利权)人：东莞市联洲知识产权运营管理有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44