硼同位素分离方法技术

本发明专利技术涉及硼同位素分离技术领域。具体地，本发明专利技术公开一种硼同位素分离方法，包括：使用氢氧化物吸附剂吸附硼酸溶液中的11B，以获得富集10B的硼酸溶液，所述硼酸溶液的pH为8.5-13。本发明专利技术利用氢氧化物作为吸附剂，反向吸附分离硼同位素，可以实现高达1.057的单级硼同位素分馏系数。本发明专利技术的方法中，所用原料价廉易得、工艺简单无污染、沉淀剂可以重复使用，有效降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及硼同位素分离
。具体地，本专利技术公开一种，包括：使用氢氧化物吸附剂吸附硼酸溶液中的11B，以获得富集10B的硼酸溶液，所述硼酸溶液的pH为8.5-13。本专利技术利用氢氧化物作为吸附剂，反向吸附分离硼同位素，可以实现高达1.057的单级硼同位素分馏系数。本专利技术的方法中，所用原料价廉易得、工艺简单无污染、沉淀剂可以重复使用，有效降低了成本。【专利说明】
本专利技术涉及硼同位素分离
，尤其涉及通过吸附分离硼同位素的方法。
技术介绍
自然界硼有两种稳定的同位素kiB和11B,其天然丰度分别为19.9%和80.1%。kiB的热中子俘获截面远大于11B,因此在核工业中kiB被广泛地应用于制造热中子计数管、反应堆控制棒和热中子屏蔽材料，并在医学上用于治疗神经胶质瘤和黑色素瘤。但在这些场合，均要求kiB的丰度达到85%以上，甚至更高，如何将kiB从天然硼中分离出来，得到高浓度的kiB产品，是世界各国kiB生产厂家和科技人员共同关注的问题。 现有的硼同位素分离的方法包括=BF3低温蒸馏法、热扩散法、化学交换精馏法、离子交换色谱法、电磁法、萃取法等。化学交换精馏法具有较高的单级硼同位素分馏系数(1.03左右)，达到了工业化生产规模，但它的缺点是设备投资大、能量消耗高、防护要求严。人们一直在努力探索新的用于取代化学交换精馏分离硼同位素的方法。 这其中，采用有机离子交换树脂分离硼同位素的离子交换色谱法，具有高效节能和安全性高的特点，是一种极具潜力的，也是最有可能替代化学交换精馏分离硼同位素的一种方法。 离子交换色谱分离硼同位素，是基于流动相(硼酸溶液)与固定相(离子交换树脂)上的离子交换基团之间发生的离子交换过程。其主要操作包括:选择合适的树脂填充到色谱柱中，在柱子顶部加入硼酸溶液，柱底收集硼酸废液。由于kiB更易于与树脂结合，所以在树脂相中，10B的丰度会逐渐升高，待树脂达到饱和后，使用一定的洗脱剂将吸附硼从树脂上洗脱下来，从而得到富集kiB的洗脱液。所使用的离子交换树脂包括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。 通常对于相同的树脂型式，强碱性树脂的分离系数要比弱酸性树脂的大(前者约为1.02，后者只有1.01左右)。硼特效树脂对于硼酸有着特殊的亲和力，Dia1n CRB 02和Amberlite IRA 743两种硼特效树脂曾用来进行硼同位素的分离，在25°C时，得到的分离系数S介于1.018到1.022之间，稍大于采用普通强碱性或弱碱性树脂所得到的S值。 因此，单从分离系数角度考虑，硼特效树脂是作为硼同位素分离的更好的色谱柱填充材料。根据目前的实验研究，得到的最大的单级分离因子S = 1.027，它有可能替代化学交换精馏法，用于工业规模的同位素kiB的生产。然而强碱性阴离子交换树脂需要使用酸(常为盐酸)作洗脱剂，还要耗费大量的再生剂(常为NaOH溶液)，成本较高，在工业上应用受到限制。 与化学精馏法相比，低的硼同位素分离系数是离子交换树脂法分离硼同位素最大的弱点，要想达到85%以上的kiB丰度，往往需要很长的色谱柱，花费相当长的时间，大幅增加了生产成本。同时由于树脂的重复使用，使得树脂中的部分功能基团氨基发生了分解，致使存在于树脂中的固定基团数减少，从而降低了树脂的交换容量和同位素分离效率，也限制了它在工业生产中的应用。 因此，仍需要寻找一种适于通过吸附法分离硼同位素的吸附剂，以提高分离效率、降低成本、提高可重复使用性。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术的上述问题之一，提供一种高效率、低成本的。 本专利技术采用的技术方案为:一种，包括使用氢氧化物吸附剂吸附硼酸溶液中的11B,以获得富集kiB的硼酸溶液，所述硼酸溶液的pH为8.5-13。 一些实施例中，所述氢氧化物吸附剂可以为Mg(OH)2吸附剂。 一些实施例中，所述吸附操作可以包括:向所述硼酸溶液中添加水溶性镁盐生成Mg(OH)2沉淀，和/或向所述硼酸溶液中加入Mg(OH)2吸附剂，和/或使所述硼酸溶液通过填充有所述Mg (OH)2吸附剂的吸附柱。 一些实施例中，所述Mg(OH)2吸附剂可以为晶体和/或无定形Mg(0H)2。 一些实施例中，所述硼酸溶液的浓度可以为0.1-0.5mol B/L。 一些实施例中，所述吸附可以在15_60°C进行。 一些实施例中，所述吸附过程可以包括陈化吸附和/或振荡吸附。 一些实施例中，所述方法还可以包括洗脱回收并循环使用所述Mg(OH)2K附剂的操作。 本专利技术的有益效果包括:利用氢氧化物作为吸附剂，反向吸附分离硼同位素，可以实现高达1.057的单级硼同位素分馏系数。本专利技术的方法中，所用原料价廉易得、工艺简单无污染、沉淀剂可以重复使用，有效降低了成本。 【专利附图】【附图说明】 图1示意性地图示根据本专利技术的。 【具体实施方式】 氢氧化镁是一种无机化合物。当含镁离子溶液的pH值上升到一定值后会有颗粒细小且溶度积极小(Ksp = 5.5X10_12)的Mg(OH)2沉积物生成，其具有很大的比表面积，对硼具有极强的吸附能力，已广泛用于天然水中硼的去除。 本专利技术人在实践中发现，在高pH值时，11B在Mg(OH)2沉积相富集的反分馏现象，SPMg(OH)JX积时，11B在沉积相中得到富集。基于以上发现，本专利技术提供一种，使用Mg(OH)2吸附剂吸附硼酸溶液中的11B,以获得富集kiB的硼酸溶液。 与传统上采用离子交换树脂进行完全不同，本专利技术的方法中，Mg (OH) 2沉积优先吸附11B,从而通过反向分离技术，分离硼同位素。 本专利技术的方法中，固液相间的硼同位素分馏系数与硼酸溶液的pH值有关。硼酸溶液优选为高PH值的，尤其是在8.5-13的pH值。在合适的pH条件，硼同位素分离系数可以高达1.057。这比现有技术中常用的化学精馏法和离子交换法还要高。 下面参考图1的示意图，解释本专利技术的。 具体操作中，可以是在硼酸溶液中加入水溶性镁盐以生成Mg (OH) 2吸附剂，分离硼同位素。或者可以是将Mg(OH)2吸附剂添加到硼酸溶液中，通过陈化，或是振荡吸附的静态吸附方式，分离硼同位素。也可以是将Mg(OH)2吸附剂装填到吸附柱中，并使硼酸溶液流动通过该吸附柱，以通过柱吸附的方式，分离硼同位素。 出于分离效率等方面的考虑，硼酸溶液的浓度优选为0.1-0.5mol B/L。并且在实际应用中，优选选用kiB丰度较高的，适于硼同位素分离目的的硼酸盐试剂，以制备硼酸溶液。具体地，例如可以选取kiB丰度较高、适合于硼同位素分离目的的硼酸盐试剂，制备成硼浓度为0.1-0.5mol B/L的硼酸溶液，注入到玻璃杯中，再缓慢滴加NaOH或其它碱溶液，调节 pH 值为 9.5-13.0。 Mg(OH)2吸附剂可以是晶体或无定形的状态；可以通过向硼酸溶液中添加可溶性镁盐，而即时制备的。也可以作为固体直接加入到硼酸溶液。 在前一种情况中，例如可以通过向高pH值的硼酸溶液中添加MgCl2溶液，使其生成Mg(OH)2沉淀，以制备Mg(OH)2吸附剂。MgCl2溶液的浓度例如可以为0.5mol/L。 例如，可以在室温或加温和磁力搅拌下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硼同位素分离方法，其特征在于，使用氢氧化物吸附剂吸附硼酸溶液中的11B，以获得富集10B的硼酸溶液，所述硼酸溶液的pH为8.5‑13。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖应凯，肖军，马云麒，张艳灵，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：青海;63