一种用于分离锂同位素的萃取剂及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于分离锂同位素的萃取剂及其应用。具体地，本发明公开了一种用于分离锂同位素的如本文式(I)所示的萃取剂以及含所述萃取剂的萃取有机相，所述萃取剂稳定性好，易于反萃、再生循环；所述萃取有机相易于富集7Li，易于实现锂同位素的分离。本发明还公开了一种高效的分离水溶液中锂同位素的方法，所述方法采用了本发明所述的萃取有机相，萃取效率高，适用于单级和多级萃取工艺。
【专利说明】—种用于分离锂同位素的萃取剂及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域。具体地，本发明涉及一种用于分离锂同位素的苯并喹啉类萃取剂及其应用。
【背景技术】
[0002]锂(Li)存在多种天然同位素。其中，7Li和6Li的丰度最高，分别为92.48%和7.52%。这两种同位素在核材料领域中占有重要地位，但是两者的核反应性能截然不同。在钍基熔盐堆中，7Li是必不可少的熔盐冷却剂，由于6Li的热中子吸收截面非常高(达到941barns)，而7Li仅为0.033barns，所以，熔盐堆对7Li的丰度要求>99.995%。同时，高纯度的7Li常用于调节压水堆中一次冷却剂的pH值；在聚变堆中7Li也用作导热的载热剂。另外，可利用中子照射6Li (η, α )Τ核反应来生产自然界丰度极低的氚，6Li是核聚变堆中的燃料，其中6Li的丰度要求>30%。
[0003]不论是钍基熔盐堆还是核聚变堆，都将为我国开发战略新能源提供解决方案。因此，锂同位素作为不可或缺的战略材料，其分离工艺的开发和新型的锂同位素萃取剂的研制一直是研究热点，但同时也是本领域的一大技术难点。
[0004]目前，现有的分离锂同位素的方法包括电磁法、分子蒸馏法、电迁移法、电解法和各种化学交换法等(肖嘯菴等，核化学与放射放学，1991，13，I)。
[0005]迄今为止，大多数锂同位素分离方法仅停留在实验室研究阶段(陈耀焕，稀有金属，1983，2，79)。例如，中性溶剂萃取体系(如异戊醇/LiBr体系)、离子交换体系(如己酸/煤油体系)、螯合体系(如苏丹1-TOPO体系)等，均具有较低的分离系数α值(一般< 1.010)，无法用于工业化的萃取工艺(陈耀焕等，原子能科学技术，1987，21，433)。CN201110425430.4所报道的萃取剂，萃取率很低(一次萃取率仅为16%)，亲水性离子液体价格昂贵且难以转相回收，且没有用于多级富集分离的试验。冠醚和穴醚类的萃取体系，有机相富集物为6Li,虽然其分离系数α值较高，但其合成难度大，成本高，毒性大，且也未能实现多级萃取来富集锂同位素(姜延林等，原子能科学技术，1986，20, I)。
[0006]目前，锂汞齐化学交换法能够满足同位素分离工艺要求，并已成为唯一的工业化生产锂同位素的方法(Palko, A, A, et al.J.Chem.Phys, 1976，64，1828)。然而，锂汞齐法因需使用大量的汞，对操作人员和环境产生严重危害。另外，锂汞齐法易于富集6Li,且锂汞齐在萃取塔中会逐步分解，不适合级数较多、7Li丰度要求较高(>99.99%)的分离过程。
[0007]因此，本领域迫切需要一种安全、绿色、高效、可用于多级富集分离且易于富集7Li的萃取剂。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种用于分离锂同位素的、安全、绿色、高效、稳定性好、可用于多级富集分离且易于富集7Li的萃取剂及其用途。
[0009]在本发明的第一方面中，提供了一种用于分离锂同位素的萃取有机相，所述的萃取有机相包含:稀释剂以及作为萃取剂的式(I)所示的化合物；
[0010]
【权利要求】
1.一种用于分离锂同位素的萃取有机相，其特征在于，所述的萃取有机相包含:稀释剂以及作为萃取剂的式(I)所示的化合物；
2.如权利要求1所述的萃取剂有机相，其特征在于，所述的萃取有机相还含协萃剂。
3.如权利要求2所述的萃取剂有机相，其特征在于，所述的协萃剂为含磷化合物、含氮化合物、烷基季锍盐化合物或者亚砜化合物。
4.如权利要求3所述的萃取有机相，其特征在于，所述的协萃剂包括: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、甲撑四丁基双磷酸酯、三辛基氧化胺、1，10-菲罗啉、季铵盐N263、二甲基二(N-十八烷基)氯化铵、氯化甲基二辛基锍盐或者二羊基亚讽。
5.如权利要求1所述的萃取有机相，其特征在于，所述的稀释剂包括: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-甲基环己酮、甲基异丁酮、氯苯、二氯苯、三氯苯、二苯醚、或其组合。
6.如权利要求1所述的萃取有机相，其特征在于，所述的萃取有机相还含锂离子。
7.如权利要求1所述的萃取有机相的用途，其特征在于，用于分离7Li和6Li的工艺。
8.一种用于分离锂同位素的体系，其特征在于，所述体系包含如权利要求1-6任一项所述的萃取有机相，以及含锂离子的碱性水相。
9.如权利要求8所述的体系的用途，其特征在于，用于分离7Li和6Li的工艺。
10.一种锂离子螯合物，其特征在于，所述锂离子螯合物包含:协萃剂、锂离子、以及作为萃取剂的式(I)所示的化合物；
11.一种从含锂离子的碱性水相中分离锂同位素的方法，其特征在于，包括步骤: (1)萃取: (1.1)提供如权利要求1-6任一项所述的萃取有机相； (1.2)提供含锂离子的碱性水相； (1.3)混合步骤(1.1)所述的的萃取有机相和步骤(1.2)所述的碱性水相后，分层，收集有机相，所述有机相含权利要求10所述的锂离子螯合物； (2)反萃: 用反萃剂对前述步骤得到的有机相进行反萃处理，收集水相，从而得到分离后的锂同位素。
12.一种用于分离锂同位素的萃取剂，其特征在于，结构如式(I)所示::W3
【文档编号】C22B26/12GK103801194SQ201210437155
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月5日 优先权日:2012年11月5日
【发明者】不公告发明人 申请人:中国科学院上海有机化学研究所