溶剂萃取分离锂同位素研究——Ⅰ.苏丹Ⅰ-中性配位体协萃体系萃取分离锂同位素效应

文章报导了苏丹I(1-苯基偶氮-2-萘酚)-中性配位体协同萃锂过程中的同位素分离效应。不同协萃剂呈现不同的分离效应,其中苏丹I-TOPO-二甲苯体系的α达1.009±0.001,有机相富集重同位素~7Li。螯合剂,协萃剂和稀释剂对同位素分离效应的贡献作了讨论。实验结果表明螯合剂结构起主要作用,协萃剂结构亦有明显效应,而稀释剂则关系不大。此类体系的萃取和交换平衡速度很快,属于扩散控制的萃取体系。     

溶剂萃取分离锂同位素中的阴离子结构效应

本文结合四种锂的离子对萃取体系,从锂络合物结构探讨了与Li~ 对应阴离子结构对同位素分离效应的影响。其中螯合型接触离子对体系和环醚隔离离子对体系呈现明显的阴离子结构效应。前者随着整合阴离子对Li~ 螯合键的增强,有机相富集?~7Li效应增大;后者随着阴离子电荷密度减少和软度增大,不仅有利于萃取分配,而且有利于~6Li的富集。     

冠醚分离锂同位素研究——Ⅱ.锂盐-冠醚两相交换体系的锂同位素效应

本文报道了我们用冠醚萃取分离锂同位素的研究工作的一部分,共用八种不同类型的冠醚。它们是15—冠—5及其衍生物共三种、饱和的八甲基四氧Ouaterene固状物和油状物两种及开链冠醚三种。实验测定的数据包括锂同位素交换反应速度、同位素分离因数及锂在两相中的分配比。测得各体系的锂同位素分离因数在1.012—1.030之间,其中最高分离因数是环已基—15—冠—5的体系,达到1.030±0.005。测得该体系的同位素交换反应速度是快的,锂同位素交换达到平衡的时间小于10s。本文对实验结果的分析和讨论着重于冠醚结构对同位素分离因数及锂在两相中的分配的影响,它包括冠醚空穴的大小、冠醚的类型及冠醚所带有的边环及边环上的取代基的影响。     

镅与镧系元素分离研究的新进展

评述了近几年镅与镧系元素分离研究的进展，重点讨论了主要的几种溶剂萃取分离方法：（１）Ｔａｌｓｐｅａｋ流程法；（２）ＨＢＭＰＰＴ＋ＴＯＰＯ或ＤＰＰＨＥＮ协萃；（３）ＴＰＴＺ＋ＨＤＮＮＳ协萃；（４）ＨＥＤ－ＨＥＴＰ＋ＴＢＰ协萃；（５）ＨＢＴＭＰＤＴＰ萃取。萃取剂或者协萃剂含软配位基Ｎ和Ｓ，并认为Ａｍ３＋与软配位基比Ｌｎ３＋形成更强的共价键而产生分离选择性。ＨＢＴＭＰＤＴＰ萃取不需采用水相络合剂和协萃剂、分离因子大、稳定性较好，具有更好的实际应用价值。     

锂同位素的电渗析分离

在T.J.Tayler和H.C.Urey用离子交换法分离锂同位素之后,相继有不少用离子交换剂分离锂同位素的研究工作发表。M.Okamoto在离子交换膜电迁移浓缩锂同位素的研究中作了不少工作。H.Kakihana发表了阳、阴离子交换膜交替组合的多单元电渗装置分离锂同位素的专利报告,引起了人们的兴趣。     

离心萃取级联分离锂同位素的数学模型

萃取法分离锂同位素有望替代汞齐法消除汞害,但需多级萃取才能获得高丰度同位素,采用离心萃取机替代萃取澄清槽形成萃取级联系统可提升分离效率。基于萃取法分离锂同位素、离心萃取分离原理和级联理论,借鉴气体离心级联分离同位素的方法,引入分流比概念,建立了离心萃取级联分离锂同位素单级、多级的数学模型和级联的平衡时间模型,对离心萃取级联分离锂同位素进行计算分析。离心萃取级联是一种类似全回流矩形级联形式,取料量对级联级数有着很大的影响,级联存在最大取料丰度限制,级联平衡时间受到目标丰度和离心萃取机级停留时间(处理能力)影响,采用多步法级联可有效减少平衡时间。该数学模型可指导工艺的设计,为下一步的产业化应用提供理论依据。     

同位素锂盐冠醚络合物的红外位移

利用冠醚分离锂同位素的研究工作已有一些报道。在锂盐冠醚络合物化学交换体系中冠醚结构,特别是冠醚环的大小与锂离子的匹配效应将影响同位素的分离效果。文献[4]中指出,Li~+的晶体半径为6.0nm,而其配位半径为9.0nm,故与15-冠-5(冠醚环半径为8.5—     

基于光化学锂同位素分离条件的同位素比率测量

从光化学锂同位素分离实验研究的需求出发,基于其分离条件,提出了一种测量锂同位素比率的方法。该方法利用锂原子蒸气对探测光吸收峰的峰值来计算锂的同位素比率,避开了测量原子密度时所需的吸收信号频率定标与光强随频率变化积分中积分限的选择问题。该方法还根据锂同位素吸收谱的特殊性采用具有较强吸收效应的⁶Li的D₂线对应的吸收峰峰值,可在原子蒸气中⁶Li含量较低时提高对比率的测量精度。设计并搭建了实验装置,对该方法进行了测试。同一条件下所测得的同位素比率相对标准偏差小于1%,表明该方法对光化学分离方法中锂同位素比率相对变化是敏感的。这意味着该方法可作为以原子蒸气为分离介质的激光锂同位素分离研究的诊断手段。     

冠醚分离锂同位素研究——Ⅰ.锂盐-穴醚两相交换体系的锂同位素效应

本文重复验证了杰普森报告的主要结果,用穴醚(2,2,1)萃取三氟乙酸锂得到的单级分离因数为1.037±0.004。证实该体系确有相当高的锂同位素效应。但用穴醚(2,2,1)萃取酸性三氟乙酸锂时,未观察到分离因数和分配系数有明显变化。对不同空穴尺寸的穴醚(2,2,1)、(2,1,1)、(2,2,2)的化学交换体系进行了对比测试,结果发现这些体系的同位素分离因数按六醚(2,2,1)>(2,1,1)>(2,2,2)的顺序排列。还对用穴醚的两相交换体系中的有机溶剂和阴离子进行了初步的试验和选择。     

锂盐-冠醚络合物化学交换体系中的同位素效应

对8种锂盐-冠醚络合物的两相体系进行化学交换并确定了平衡单级分离系数。证实了同位素效应与两相化合物种的键强差有很大关系,揭示了影响分离系数的因素。找到了一种迄今尚未公开发表的4甲基-苯并-15-冠-5体系,其萃取分离锂同位素的单级分离系数达到了1.035—1.047。环己基-15-冠-5体系单级分离系数为1.035。在没有价态变化的条件下进行~6Li的浓集。所有情况,~6Li均浓集在有机相中。采用一种新的大有机阴离子——三氯乙酸根作为对离子进行萃取,代替Jepson使用过的三氟乙酸(HTFA)。研究了溶剂对分离系数的影响,采用介电常数稍高的1.2-二氯乙烷为溶剂,物化性能好、两相比重适宜,有利于同位素分离。在实验的基础上,探讨了结构与性能之间的内在联系。表明,大环效应是显著的。展示了锂盐-冠醚络合物化学交换体系萃取分离锂同位素的前景是乐观的。进一步为发现新的体系,探讨工艺应用可能性,提供依据。     

多醚液-液萃取体系中各种因素对锂的热力学同位素效应的影响

利用经验式ε_P=(a-1)/[1+0.46(1-P)],处理含多醚液-液萃取体系的数据,考察该类体系中冠醚的内结构、冠醚的侧基、冠醚浓度、有机溶剂、锂盐阴离子、锂盐浓度等因素对锂的热力学同位素效应的影响。     

4-叔丁基苯并-15-冠-5液-液萃取法分离锂同位素

本文测定了以4-叔丁基苯并-15-冠-5作络合剂的H_2O/C_6H_51双液萃取体系分离锂同位素的若干参数。发现大环多醚双液萃取锂盐体系的(α—1)对(1—p)有线性关系,α为同位素分离系数,p为有机相的锂/醚浓度比。从ΔG°(交换反应的自由能变化)和ε_p(p=100％时的富集系数)考察,有关体不分离锂同位素能力下降的次序为:穴醚(2,2,1)-CHCl_3/CF_3COOli-H_2O或穴醚(2,2,1)-树脂/LiI-甲醇,(4-叔丁基苯并-15-冠-5)-C_6H_5I/LiSCN-H_2O,(苯并-15-冠-5)-CHCl_3/LiI-H_2O。     

冠状化合物在锂同位素分离中的应用

锂有两种稳定的同位素且在核能工业中都有重要的应用,工业上分离锂同位素的方法为锂汞齐法,但该法需使用大量有毒的汞,对人类健康和环境卫生带来了严重问题,因此寻找一种绿色有效的替代方法势在必行。自冠醚和穴醚合成后,在锂同位素分离上的优良特性使其成为了国内外研究热点,本工作将近40年来冠状化合物在锂同位素分离中的研究成果进行了系统的归类和总结,为该领域的进一步研究提供参考。     

光化学法锂同位素分离中化学反应速率常数测量

氢气与锂蒸气的化学反应速率常数是激光化学法锂同位素分离过程的一个重要参数。本文以可调谐半导体激光器为工具,通过监测锂原子蒸气对光的吸收测量原子蒸气密度的相对变化,建立了一种测量该速率常数的方法。在光化学锂同位素分离的典型条件下测得化学反应速率常数为9.0×10^-22 m³/s。该数值对于未来锂同位素分离装置中激光照射时间和氢气密度等参数的选择具有重要指导意义。     

痕量锂同位素的热表面电离质谱高精度测量

建立了痕量锂同位素的高精度热电离质谱测量技术。通过双带测量、加入磷酸发射剂及采用预烧处理方法等途径,抑制了分馏效应,提高了痕量锂质谱分析的精度。采用浓缩锂同位素标准样品考察了测量效果,对于100ng锂样品,测量相对标准偏差好于0.086%;对于10ng锂样品,相对标准偏差好于0.90%。     

离子液体/苯并15-冠-5浸渍XAD-7树脂萃取分离锂同位素

以XAD-7树脂为支撑担体制备了含有三种不同咪唑型离子液体([C_8mim][BF_4]、[C_8mim][PF_6]、[C_8mim][(SO_2CF_3)_2N])和萃取剂(苯并15-冠-5)的浸渍树脂,并用于锂同位素的萃取分离。浸渍树脂的红外和扫描电镜表征表明,离子液体成功负载到了树脂上;热重分析表明,该浸渍树脂具有良好的热稳定性。在水相初始pH=5.55时,浸渍树脂具有最佳萃取率。浸渍树脂在LiSCN溶液中具有较高的萃取率,而在CF_3COOLi溶液中呈现较大的单级分离因子,最大单级分离因子达到1.045±0.002。浸渍树脂的萃取平衡时间为2.5~3h。萃取热力学研究表明,该反应为自发过程,温度对体系的影响较小。~6Li富集于固相,~7Li富集在水相。该系列浸渍树脂易于再生,可循环使用。     

用大环聚醚分离锂同位素

孟山都研究公司的杰普森,1979年10月30日到11月2日于美国召开的能源利用方面的分离科学与分离工艺学的会议上,作了用大环聚醚进行锂同位素的化学交换的报告。作者测定了几个体系中富集锂同位素的两相     

化学法分离锂同位素Ⅱ 离子交换色层法分离锂同位素

一、引言纯的Li~6可能是热核反应的很主要的燃料。为了获得这样重要的同位素,人们曾经采用了各种方法从天然锂中浓集Li~6。一般说来,化学方法分离同位素在设备上以及操作上比物理方法往往简单一些。但是,同位素的化学效应究竟很小,这给化学分离法带来了很大的困难。近年来,用离子交换树脂成功地分离了化学性质极其相似的希土元素以后,使得人们受了很大     

溶剂萃取的协同效应(Ⅱ)——硫国羰基三氟丙酮与中性磷萃取剂对铈(Ⅲ)、钷的协同萃取

1.本文研究了硫国羰基三氟丙酮(TTA)与磷酸三丁酯(TBP)的苯溶液,在硝酸介貭中对铈(Ⅲ)、钷的协同萃取,发現有明显的协萃效应,測求了协萃絡合物的組成为M(TTA)_3·2TBP,并求得其平衡常数β32。2.当以路易斯碱性更强的三丁基膦氧化物(TBPO)代替TBP时,則协萃效应更大,且被萃取絡合物的主耍組成形式为M(TTA)_2(NO_3)·2TBPO,并計算了平衡常数β2.2。3.初步討論了协萃效应的机理与中性萃取剂路易斯碱性的关系以及协萃絡合物的可能結构形式。4.測求了混合萃取剂TTA-TBP(或TBPO)-苯对铈与钷萃取时的分离系数,并与TTA单独萃取时的分离系数作了比較。     

冠醚分离锂同位素工艺中锂的分光光度分析

本工作研究改进冠醚分离锂同位素工艺过程中水相和有机相中锂的分光光度分析法。以0.2%钍试剂为显色剂，用20%KOH溶液调节显色所需的强碱条件，试验获得了配合物在水 丙酮介质中的稳定显色。取样量为10μL时，锂含量在0.01~0.5g/L范围内符合比耳定律。水相样品锂测定值的相对标准偏差s_r为2.0%，有机相样品锂测定值的s_r为4.0%。