硼同位素分离技术——离子交换法

2024-01-18  来自: 甘肃维尔沃科技有限公司 浏览次数:47

硼同位素分离技术——离子交换法 

离子交换法是离子交换树脂上的交换基团与硼酸发生同位素交换反应,从而实现硼同位素的分离的技术。虽然分离硼同位素的树脂有很多种类,但分离原理基本都基于式①,即B(OH)3与B(OH)4-发生同位素交换反应,而溶液中主要是B(OH)3,因为硼酸酸性很弱,几乎不发生酸的电离反应,而B(OH)4-主要存在于固定相中,从而实现硼同位素的富集。树脂吸附饱和后,用相应的洗脱剂洗脱,从而得到分离的硼同位素产品。

同位素交换反应的单级分离因子S定义,如下式②所示。S值越大,表示分离效率越高。

根据树脂的类型,可分为强碱性阴离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂和硼树脂。

1)强碱性阴离子交换树脂

但强碱性阴离子交换树脂法需要消耗大量的洗脱剂(通常为盐酸)来获得硼同位素产品,产品浓度低,蒸发溶液能耗高,同时树脂再生也需要使用大量的树脂再生剂,从而使得生产成本比较高,大大限制了其在工业上的广泛应用。

2)弱碱性阴离子交换树脂

弱碱性阴离子交换树脂在工业上应用的更大优点是,不需要用其他昂贵复杂的洗脱剂,用纯水洗脱树脂即可将其恢复到原来状态,大大节约了成本,同时省去了树脂再生操作,简单易行,但由于弱碱性阴离子交换树脂的树脂相中只有比较少的B(OH)4-结合位点,使得这种方法的分离效果不是很好,S值仅仅只有1.01左右,是三种树脂中小的一种。由于该方法处理量小,工业化困难等缺点而未能获得广泛应用。

3)硼树脂

强碱性阴离子交换树脂虽然分离因子较大,但洗脱和再生过程复杂,成本较高。弱碱性阴离子交换树脂直接使用纯水作为洗脱剂,而且几乎不需要对树脂进行再生,但得到的分离因子小。硼树脂具有较大的S值,再生操作也相对容易,有可能成为有效的硼同位素分离物质。