[发明专利]以金属‑有机骨架材料为模拟移动床固定相分离硼同位素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离硼同位素的方法，尤其涉及一种以金属-有机骨架材料为模拟移动床固定相分离硼同位素的方法。

背景技术

硼有两种稳定的同位素¹⁰B和¹¹B，其天然丰度分别为19.9％和80.1％。由于¹⁰B的热中子捕获截面积远大于¹¹B和天然硼，因此高丰度的¹⁰B被广泛地应用于核工业中，主要用作反应堆控制棒和热中子屏蔽材料，其次在医学上¹⁰B还可以用于治疗神经胶质瘤和黑色素瘤。

为了从天然硼中得到富集的¹⁰B，人们进行了许多研究工作，目前硼同位素分离工艺主要包括：化学交换精馏法、三氟化硼低温蒸馏法、激光分离法以及色谱法。其中化学交换精馏法存在设备投资大、能量消耗大，而且工艺中使用三氟化硼具有高腐蚀性并有剧毒等缺点；三氟化硼低温蒸馏法因能耗太高和成本太大已经淘汰；激光分离法对装置要求较高，生产效率低。色谱法具有高效节能的特点，该方法用硼酸水溶液，安全性高，是一种极具潜力的同位素分离方法。目前主要有三类树脂用于色谱法分离硼同位素，分别是强碱性阴离子交换树脂，弱碱性阴离子交换树脂和硼特效树脂。它们对硼酸水溶液中¹⁰B和¹¹B分离效果不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供以金属-有机骨架材料为模拟移动床固定相分离硼同位素的方法。

本发明的技术方案概述如下：

以金属-有机骨架材料为模拟移动床固定相分离硼同位素的方法，包括如下步骤：

(1)将浓度为3-50g/L硼酸水溶液和pH值为1-6的盐酸水溶液分别用滤膜过滤，除去溶液中的杂质，超声脱气10-15min；

(2)模拟移动床包括I-IV区，每个区由3-7支色谱柱组成；将金属-有机骨架材料作为模拟移动床固定相；设定I-IV区流速为200-1000mL/min，设定端口切换时间为10-70min,运行温度为10-40℃；将步骤(1)获得的硼酸水溶液连续加入模拟移动床的色谱柱，用步骤(1)获得的盐酸水溶液洗脱，模拟移动床达到平衡状态后，在模拟移动床的萃取口收集富集同位素¹¹B的硼酸水溶液，在萃余口收集富集同位素¹⁰B的硼酸水溶液。

色谱柱的高和内径比优选为10-50：1。

色谱柱的高优选0.1-50m。

金属-有机骨架材料的粒径优选0.05-100μm。

色谱柱金属-有机骨架材料优选UiO-66(NO₂),MIL-110(Al),MIL-125(Ti)或HKUST-1。本发明的优点：

本发明的方法是一种连续分离硼同位素的方法，操作简单,具有较高的分离效率；能有效降低浓缩同位素¹⁰B的成本；具有更高的硼同位素分离因子，分离得到¹⁰B富集度可高达97.92％。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

UiO-66(NO₂)的制备，参考：Katz,M.J.；Brown,Z.J.；Colon,Y.J.；Siu,P.W.；Scheidt,K.A.；Snurr,R.Q.；Hupp,J.T.；Farha,O.K.Chem Commun,2013,49,9449-9451.

MIL-110(Al)的制备，参考：Volkringer,C.；Popov,D.；Loiseau,T.；Guillou,N.；Ferey,G.；Haouas,M.；Taulelle,F.；Mellot-Draznieks,C.；Burghammer,M.；Riekel,C.；Nat.Mater.2007,6,760-764.

MIL-125(Ti)的制备，参考：Zlotea,C.；Phanon,D.；Mazaj,M.；Heurtaux,D.；Guillerm,V.；Serre,C.；Horcajada,P.；Devic,T.；Magnier,E.；Cuevas,F.；Ferey,G.；Llewellyn,P.L.；Latroche,M.；Dalton Trans.2011,40,4879-4881.