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锂在自然界有6Li和7Li两种稳定同位素,其丰度分别约为7.47%和92.53%。其中,6Li是核聚变所需的重要燃料,而7Li则被用作核聚变反应堆的堆心冷却剂和导热的载热剂。故锂同位素分离是核能发展必需解决的关键技术。本文提出利用冠醚分子同位素分离效应制备冠醚接枝聚乙烯醇复合膜,设计膜色谱分离系统,探索复合膜及膜色谱锂同位素分离性能。 本文以4.甲酰基苯并15-冠.5(FB15C5)和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过缩醛反应制备苯并15-冠-5接枝聚乙烯醇(PVA-g-FB15C5),冠醚固载量达到2.11mmol/g。以PVA-g-FB15C5聚合物为萃取剂,采用固.液萃取法分离锂同位素。当萃取温度为20℃,锂盐为LiI,溶剂为异丙醇时,其分离因子高达1.06。其中,重同位素7Li富集于固相,轻同位素6Li富集于液相。 以聚酯非织造布(NWF)为支撑材料,PVA-g-FB15C5聚合物溶液为铸膜液,二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,采用浸没沉淀相转化法即双凝固浴法(第一凝固浴为乙醇、第二凝固浴为水)制备PVA-g-FB15C5/NWF复合膜,考察了凝固浴种类等因素对复合膜结构的影响。结果表明,所制备的复合膜孔隙率为47.6%,平均孔径为0.37μm。此外,以LiI为锂盐,水为溶剂,采用动态吸附法考察复合膜锂同位素分离效应。当循环时间为30 min时,复合膜分配系数为175,单级分离因子高达1.065。 色谱柱规格为250 mm(长)×24mm(直径),复合膜层数为125。以LiI为锂盐,以0.5 mol/L NH4C1水溶液为淋洗剂,采用淋洗色谱法探索PVA-g-FB15C5/NWF复合膜分离锂同位素的特性。结果发现,色谱柱渗透性为9.9×10-7-2.0×10-6 mm2,色谱柱中出现了前端7Li富集,后端6Li富集的锂盐带。其中,前端同位素丰度比(6Li/7Li)为0.08108(6Li丰度为7.50%),后端为0.08554(6Li丰度为7.78%),6Li丰度前后提高了0.38%,局部分离因子最高达1.037。