关键词:
锂同位素分离
液-液萃取
苯并-15-冠-5
分离系数
取代基效应
摘要:
锂同位素6Li和7Li的有效分离对于核能工业的发展具有战略意义,近年来引起了人们的广泛关注。工业上曾运用锂汞齐法实现了锂同位素的有效分离,但大量剧毒汞的使用,严重地威胁着环境安全和人类健康,该方法目前已被摒弃。由于特定冠醚化合物对碱金属和碱土金属有选择性配位络合能力,且液-液萃取法具有选择性好、工艺设备成熟、易于放大及实现自动控制等优点,以冠醚作为萃取剂,采用液-液萃取法分离锂同位素具有很好的应用前景。为此,本文设计合成了苯并-15-冠-5、4-硝基苯并-15-冠-5、4-氨基苯并-15-冠-5和4-叔丁基苯并-15-冠-5等4种冠醚萃取剂,通过气相色谱仪、红外光谱仪、核磁共振等分析方法确认了合成产物的结构,并系统研究了液-液萃取体系对锂同位素的萃取分离性能,考察了取代基效应、阴离子效应、溶剂效应、温度效应以及相比等因素对冠醚萃取分离能力的影响规律。研究表明,以具有供电子能力氨基为取代基的冠醚化合物对锂具有更强的萃取分离能力。最终建立了液-液萃取分离锂同位素的最优体系和操作条件:以4-氨基苯并-15-冠-5为萃取剂,二氯甲烷为有机相溶剂,在0℃,接触时间为60 min,相比为2:1的条件下,从pH=1的CF3COOLi溶液中得到了最大的分离系数为1.041±0.001。本论文的研究可以为锂同位素分离技术的发展提供实验数据和理论指导。