一種用于分離鋰同位素的萃取劑及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于分離鋰同位素的萃取劑及其應(yīng)用。具體地，本發(fā)明公開了一種用于分離鋰同位素的如本文式(I)所示的萃取劑以及含所述萃取劑的萃取有機(jī)相，所述萃取劑穩(wěn)定性好，易于反萃、再生循環(huán)；所述萃取有機(jī)相易于富集7Li，易于實(shí)現(xiàn)鋰同位素的分離。本發(fā)明還公開了一種高效的分離水溶液中鋰同位素的方法，所述方法采用了本發(fā)明所述的萃取有機(jī)相，萃取效率高，適用于單級(jí)和多級(jí)萃取工藝。
【專利說明】—種用于分離鋰同位素的萃取劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及一種用于分離鋰同位素的苯并喹啉類萃取劑及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰(Li)存在多種天然同位素。其中，7Li和6Li的豐度最高，分別為92.48%和7.52%。這兩種同位素在核材料領(lǐng)域中占有重要地位，但是兩者的核反應(yīng)性能截然不同。在釷基熔鹽堆中，7Li是必不可少的熔鹽冷卻劑，由于6Li的熱中子吸收截面非常高(達(dá)到941barns)，而7Li僅為0.033barns，所以，熔鹽堆對(duì)7Li的豐度要求>99.995%。同時(shí)，高純度的7Li常用于調(diào)節(jié)壓水堆中一次冷卻劑的pH值；在聚變堆中7Li也用作導(dǎo)熱的載熱劑。另外，可利用中子照射6Li (η, α )Τ核反應(yīng)來生產(chǎn)自然界豐度極低的氚，6Li是核聚變堆中的燃料，其中6Li的豐度要求>30%。
[0003]不論是釷基熔鹽堆還是核聚變堆，都將為我國(guó)開發(fā)戰(zhàn)略新能源提供解決方案。因此，鋰同位素作為不可或缺的戰(zhàn)略材料，其分離工藝的開發(fā)和新型的鋰同位素萃取劑的研制一直是研究熱點(diǎn)，但同時(shí)也是本領(lǐng)域的一大技術(shù)難點(diǎn)。
[0004]目前，現(xiàn)有的分離鋰同位素的方法包括電磁法、分子蒸餾法、電遷移法、電解法和各種化學(xué)交換法等(肖嘯菴等，核化學(xué)與放射放學(xué)，1991，13，I)。
[0005]迄今為止，大多數(shù)鋰同位素分離方法僅停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段(陳耀煥，稀有金屬，1983，2，79)。例如，中性溶劑萃取體系(如異戊醇/LiBr體系)、離子交換體系(如己酸/煤油體系)、螯合體系(如蘇丹1-TOPO體系)等，均具有較低的分離系數(shù)α值(一般< 1.010)，無法用于工業(yè)化的萃取工藝(陳耀煥等，原子能科學(xué)技術(shù)，1987，21，433)。CN201110425430.4所報(bào)道的萃取劑，萃取率很低(一次萃取率僅為16%)，親水性離子液體價(jià)格昂貴且難以轉(zhuǎn)相回收，且沒有用于多級(jí)富集分離的試驗(yàn)。冠醚和穴醚類的萃取體系，有機(jī)相富集物為6Li,雖然其分離系數(shù)α值較高，但其合成難度大，成本高，毒性大，且也未能實(shí)現(xiàn)多級(jí)萃取來富集鋰同位素(姜延林等，原子能科學(xué)技術(shù)，1986，20, I)。
[0006]目前，鋰汞齊化學(xué)交換法能夠滿足同位素分離工藝要求，并已成為唯一的工業(yè)化生產(chǎn)鋰同位素的方法(Palko, A, A, et al.J.Chem.Phys, 1976，64，1828)。然而，鋰汞齊法因需使用大量的汞，對(duì)操作人員和環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害。另外，鋰汞齊法易于富集6Li,且鋰汞齊在萃取塔中會(huì)逐步分解，不適合級(jí)數(shù)較多、7Li豐度要求較高(>99.99%)的分離過程。
[0007]因此，本領(lǐng)域迫切需要一種安全、綠色、高效、可用于多級(jí)富集分離且易于富集7Li的萃取劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種用于分離鋰同位素的、安全、綠色、高效、穩(wěn)定性好、可用于多級(jí)富集分離且易于富集7Li的萃取劑及其用途。
[0009]在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于分離鋰同位素的萃取有機(jī)相，所述的萃取有機(jī)相包含:稀釋劑以及作為萃取劑的式(I)所示的化合物；
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種用于分離鋰同位素的萃取有機(jī)相，其特征在于，所述的萃取有機(jī)相包含:稀釋劑以及作為萃取劑的式(I)所示的化合物；
2.如權(quán)利要求1所述的萃取劑有機(jī)相，其特征在于，所述的萃取有機(jī)相還含協(xié)萃劑。
3.如權(quán)利要求2所述的萃取劑有機(jī)相，其特征在于，所述的協(xié)萃劑為含磷化合物、含氮化合物、烷基季锍鹽化合物或者亞砜化合物。
4.如權(quán)利要求3所述的萃取有機(jī)相，其特征在于，所述的協(xié)萃劑包括:磷酸三丁酯、三辛基氧化膦、丁基膦酸二丁酯、二丁基磷酸丁酯、甲撐四丁基雙磷酸酯、三辛基氧化胺、1，10-菲羅啉、季銨鹽N263、二甲基二(N-十八烷基)氯化銨、氯化甲基二辛基锍鹽或者二羊基亞諷。
5.如權(quán)利要求1所述的萃取有機(jī)相，其特征在于，所述的稀釋劑包括:煤油、辛酮、氯仿、四氯化碳、甲苯、二甲苯 、二乙苯、溴苯、苯甲醚、硝基甲烷、2-甲基環(huán)己酮、甲基異丁酮、氯苯、二氯苯、三氯苯、二苯醚、或其組合。
6.如權(quán)利要求1所述的萃取有機(jī)相，其特征在于，所述的萃取有機(jī)相還含鋰離子。
7.如權(quán)利要求1所述的萃取有機(jī)相的用途，其特征在于，用于分離7Li和6Li的工藝。
8.一種用于分離鋰同位素的體系，其特征在于，所述體系包含如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的萃取有機(jī)相，以及含鋰離子的堿性水相。
9.如權(quán)利要求8所述的體系的用途，其特征在于，用于分離7Li和6Li的工藝。
10.一種鋰離子螯合物，其特征在于，所述鋰離子螯合物包含:協(xié)萃劑、鋰離子、以及作為萃取劑的式(I)所示的化合物；
11.一種從含鋰離子的堿性水相中分離鋰同位素的方法，其特征在于，包括步驟: (1)萃取: (1.1)提供如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的萃取有機(jī)相； (1.2)提供含鋰離子的堿性水相； (1.3)混合步驟(1.1)所述的的萃取有機(jī)相和步驟(1.2)所述的堿性水相后，分層，收集有機(jī)相，所述有機(jī)相含權(quán)利要求10所述的鋰離子螯合物； (2)反萃: 用反萃劑對(duì)前述步驟得到的有機(jī)相進(jìn)行反萃處理，收集水相，從而得到分離后的鋰同位素。
12.一種用于分離鋰同位素的萃取劑，其特征在于，結(jié)構(gòu)如式(I)所示::W3

【文檔編號(hào)】C22B26/12GK103801194SQ201210437155
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月5日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所