[发明专利]基于多级振荡的锂同位素的萃取分离体系

说明书

本发明公开了一种基于多级振荡的锂同位素的萃取分离体系，所述体系包括振荡设备、有机萃取相、锂盐溶液相和m份交换液；其中，基于所述振荡设备中，将所述有机萃取相和所述锂盐溶液相进行第一级振荡萃取分离获得萃取富集液，将m份交换液依次与所述萃取富集液进行m级振荡交换分离获得得到富集有⁶Li的第m交换富集液；其中，所述有机萃取相包括相互混合的萃取剂和稀释剂，所述锂盐溶液相为锂盐的水溶液，所述交换液为双三氟甲烷磺酰亚胺、硫酸或者盐酸的水溶液，m为2以上的整数。本发明提供的锂同位素的萃取分离体系，能够有效地提高⁶Li的分离富集丰度。

技术领域

本发明属于锂同位素分离领域，尤其涉及一种基于多级振荡的锂同位素的萃取分离体系。

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。锂同位素的分离方法中，唯一实现工业化的分离方法只有锂汞齐法，但是此方法中需要用到大量的有毒物质汞，不仅会破坏生态环境，而且还会危害工人们的身体健康，因此，人们迫切希望能够寻找到代替它的方法。

中国专利申请(申请号：201811366815.6)公开了一种锂同位素的分离富集方法，利用多级叠加萃取分离锂同位素，经过10级叠加萃取分离⁶Li的丰度提高到8.39％。该方法中需要使用萃取液重复进行多级萃取，存在着操作复杂、原料成本高等问题，并且多级叠加萃取分离后锂同位素的丰度仍然较小。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种基于多级振荡的锂同位素的萃取分离体系，用以提升⁶Li的分离富集丰度。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于多级振荡的锂同位素的萃取分离体系，所述体系包括振荡设备、有机萃取相、锂盐溶液相和m份交换液；其中，基于所述振荡设备中，将所述有机萃取相和所述锂盐溶液相进行第一级振荡萃取分离获得萃取富集液，将m份交换液依次与所述萃取富集液进行m级振荡交换分离获得得到富集有⁶Li的第m交换富集液；

其中，所述有机萃取相包括相互混合的萃取剂和稀释剂，所述锂盐溶液相为锂盐的水溶液，所述交换液为双三氟甲烷磺酰亚胺、硫酸或者盐酸的水溶液；

其中，所述萃取剂选自以下式1或式2所示的化合物：

式1和式2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；

其中，m为2以上的整数。