[发明专利]一种锂同位素的分离富集体系

说明书

本发明公开了一种锂同位素的分离富集体系，所述体系包括有机萃取相、锂盐溶液相、反萃液和填充有低浓度酸性水溶液的管体；其中，所述有机萃取相用于与所述锂盐溶液相发生反应获得第一富集有机相；所述填充有低浓度酸性水溶液的管体用于对所述第一富集有机相进行洗脱，形成第二富集有机相；所述反萃液用于对所述第一溶液进行反萃，获得富集有⁶Li的溶液。本发明提供的锂同位素的分离富集体系，通过设置填充有低浓度酸性水溶液的管体对第一富集有机相进行洗脱，有机相中的⁷Li被更多地洗脱至水溶液中，⁶Li被保留在有机相中的比例更大，因此使得最后得到的第二富集有机相中的⁶Li的丰度得到提升。

技术领域

本发明属于锂同位素分离技术领域，尤其涉及一种锂同位素的分离富集体系。

背景技术

锂(Li)在自然界存在两种稳定的同位素⁶Li和⁷Li，它们的自然丰度(指⁶Li和⁷Li的自然相对百分含量)分别是7.42％和92.58％，这两种同位素在核能源领域都具有极其重要的作用。其中，热中子吸收截面达940b的⁶Li被中子(n)轰击裂变后能生成氚和氦(⁶Li+n→T+⁴He)，所以一定丰度的⁶Li可用作核聚变的原料和其他用途；而热中子吸收截面仅为0.037b的⁷Li对核反应过程的调控和设备的维护有着重要的作用。核聚变供能是利用氘(D)和氚(T)聚合成氦(⁴He)时来放出的巨大能量，据估算，1kg⁶Li裂变产生氚，用于聚变时所释放的总能量至少可发电10000千瓦，远大于同等质量²³⁵U裂变时所释放的能量。然而，自然界中氚的储存量极其有限，氚的生产必须依靠中子轰击⁶Li来产生与增值。

目前，锂同位素的单级分离方法有很多种，可分为化学法和物理法，其中化学法包括锂汞齐交换法、离子交换色层法、萃取法等；物理法包括电磁法、电子迁移、分子蒸馏和激光分离等。物理法因生产设备昂贵和生产条件苛刻、能耗高但产量小等特点，不适合应用于工业化生产。锂汞齐法分离锂同位素存在很大的缺点，其分离过程中使用了大量汞金属带来生态环境和安全问题，欧美等国已关闭了一些用锂汞齐法分离锂同位素的工厂。

自从1967年Pedersen等合成出一系列的冠醚类化合物以来，研究者们发现某些冠醚具有巨大的锂同位素效应，在分离锂同位素方面有着与锂汞齐相媲美的分离因子，但是，在冠醚溶剂的液液萃取锂同位素的分离富集过程中，⁶Li的丰度每提高0.1％都是非常困难的。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种锂同位素的分离富集体系，用以提升⁶Li的分离富集的丰度。

一种锂同位素的分离富集体系，所述体系包括有机萃取相、锂盐溶液相、反萃液和填充有低浓度酸性水溶液的管体；其中，

所述有机萃取相用于与所述锂盐溶液相发生反应获得第一富集有机相；

所述填充有低浓度酸性水溶液的管体用于对所述第一富集有机相进行洗脱，包括：将所述第一富集有机相逐滴注入到所述填充有低浓度酸性水溶液的管体中，所述第一富集有机相聚集于所述管体的底部，形成第二富集有机相；

所述反萃液用于对所述第一溶液进行反萃，获得富集有⁶Li的溶液。

优选地，所述有机萃取相包括相互混合的萃取剂和稀释剂；其中，

所述萃取剂选自以下式1至式3所示的化合物中的任意一种，

式1至式3所示的化合物中，R选自碳原子数在0～20的烷基、烷氧基、氨基、硝基或苯基，X为N或O，n为0、1或2；