專(zhuān)利名稱(chēng)：用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法;先將四氯化鈦加入磷酸和鹽酸中，在常溫常壓下反應(yīng)制得無(wú)定形磷酸鈦。
在1975年E.Kobayashi合成了二磷酸氫鈦(Ti(HPO4)2·nH2O)，(n＝0，0.5)，無(wú)水和半水化合物;并且發(fā)現(xiàn)它們對(duì)離子半徑較大的鉀離子具有較高的交換容量;但是將其應(yīng)用于鋰元素同位素分離技術(shù)經(jīng)檢索尚未發(fā)現(xiàn)類(lèi)似技術(shù)，大多數(shù)鋰元素分離都采用汞劑法來(lái)分離，但汞劑法對(duì)人體有害。
本發(fā)明的目的是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種分離技術(shù)簡(jiǎn)單、原料成本低，對(duì)人體無(wú)害、無(wú)毒、可提高對(duì)鋰元素同位素的分離因數(shù)和堿金屬離子交換容量和同位素分離因素的用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法。
本發(fā)明的目的可通過(guò)如下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)一種用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法;先將四氯化鈦加入磷酸和鹽酸中，在常溫常壓下反應(yīng)制得無(wú)定形磷酸鈦;將無(wú)定形磷酸鈦加入磷酸中，在高溫高壓下反應(yīng)制得晶形二水二磷酸氫鈦，其分子式為T(mén)i(HPO4)2·2H2O，分子的層間距縮短為7.6埃;將二磷酸氫鈦制粒，制成離子交換色譜柱，用0.1-0.2mol的鹽酸溶液流經(jīng)柱內(nèi)，使其轉(zhuǎn)變成氫(H)型，然后用無(wú)離子水洗滌至流出液呈中性或微酸性(PH＝5-7)，再用0.15-0.25mol的鋰的硝酸鹽溶液流經(jīng)柱體，交換飽和后，用無(wú)離子水洗滌至流出液中無(wú)鋰離子;然后用0.15-0.25mol的硝酸液洗脫柱體，流出液中可富集′Li;多級(jí)分離后便可使′Li得到更大程度的富集。
本發(fā)明的目的還可通過(guò)如下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法，合成晶形二磷酸氫鈦的溫度為150-175℃，壓力為30-40個(gè)大氣壓，反應(yīng)時(shí)間5-72小時(shí);晶形的二磷酸氫鈦中的P2O5、TiO2與H2O的摩爾比為1∶(0.96～1.02)∶(2.01～2.08)，還可用鹽酸洗脫柱體而得到富集的鋰離子的輕同位素，另外二磷酸氫鈦還可提高鉀、銣、銫元素的交換容量和其同位素的分離因數(shù)。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用壓力合成的二水晶形二磷酸氫鈦制粒制成色譜柱，使鋰的硝酸鹽溶液流經(jīng)柱體，交換飽和后，經(jīng)洗脫及多級(jí)操作即可富集′Li，分離同位素的方法簡(jiǎn)單。
2、本發(fā)明在壓力合成的二水合晶形二磷酸氫鈦的分子層間距由原11.8?？s短為7.6埃，對(duì)鋰元素同位素的分離效果大為改善，并對(duì)其交換容量有較大幅度的提高。
3、本發(fā)明采用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素與汞齊法相比安全無(wú)害、無(wú)毒。
4、本發(fā)明還可提高堿族金屬元素鉀、銣、銫的交換容量和分離因數(shù)。
5、本發(fā)明的原料成本低，工業(yè)化大生產(chǎn)具有優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明還將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述實(shí)施例一先在常溫常壓下制得無(wú)定形磷酸鈦，取1份無(wú)定形磷酸鈦與5份濃度為10.4mol/l的磷酸加入高壓釜內(nèi)，在150℃溫度下、壓力為30個(gè)大氣壓、反應(yīng)5小時(shí)制得二水晶形二磷酸氫鈦;其分子式為T(mén)i(HPO4)2·2H2O，分子的層間距為7.6埃;得到的二磷酸氫鈦中的P2O5、TiO3與H2O的摩爾比為1.00∶1.02∶2.08;將二磷酸氫鈦制粒制成色譜柱，用0.1mol的鹽酸流經(jīng)柱內(nèi)，使其轉(zhuǎn)變成氫(H)型，再用無(wú)離子水洗滌至流出液中呈中性，再用0.15mol的LiNO3溶液流經(jīng)柱體，交換柱上吸附飽和的鋰離子;然后再用0.15mol的硝酸洗脫交換柱，洗脫溫度為18℃、流速為15mol/h，流出液測(cè)定結(jié)果為L(zhǎng)i+濃度(mg/ml)0.369，′Li/′Li的豐度比為11.7809，分離因數(shù)為1.023(單級(jí))，其中分離因素在1.023區(qū)內(nèi)，Li+量占總流出量的91.62%。
實(shí)施例二配料比同例一同，在175℃溫度、壓力為30個(gè)大氣壓、反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí)制得二水晶形二磷酸氫鈦;產(chǎn)品中的P2O5、TiO2與H2O的摩爾比為1.00∶0.96∶2.01，其層間距為7.6埃;將二磷酸氫鈦制成色譜柱轉(zhuǎn)變成氫(H)型，再用0.25mol的硝酸鋰溶液流經(jīng)柱體交換飽和后，用0.25mol的鹽酸洗脫柱體;流出液測(cè)定結(jié)果為′Li/′Li的豐度比為11∶6087，分離因數(shù)為1.038。
實(shí)施例三用加壓合成的二水合二磷酸氫鈦以靜態(tài)法測(cè)定它對(duì)鉀離子的交換容量，結(jié)果表明在反應(yīng)介質(zhì)PH值等于4.29的酸度下，其交換容量達(dá)10.51meq/g，比常壓下合成的二水合物的交換容量提高近5倍;和以對(duì)鉀離子交換容量大而著稱(chēng)的半水合物的交換容量相比是它的2.5倍;鉀離子溶液為氯化鉀溶液，交換反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)、20℃條件下，用KOH調(diào)節(jié)PH值。
實(shí)施例四加壓合成的二水合物，用靜態(tài)法測(cè)定鋰離子的交換容量，反應(yīng)介質(zhì)PH值為5.62時(shí)，其交換容量為9.48meq/g，比常壓下合成的二水合物的交換容量高出近3倍;鋰溶液為L(zhǎng)iNO3制備的，反應(yīng)介質(zhì)PH值用LiOH調(diào)節(jié)，反應(yīng)溫度為20℃、反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法；先將四氯化鈦加入磷酸和鹽酸中，在常溫常壓下反應(yīng)制得無(wú)定形磷酸鈦；其特征是將無(wú)定形磷酸鈦加入磷酸中，在高溫高壓下反應(yīng)制得晶形二水二磷酸氫鈦，其分子式為T(mén)i(HPO4)2·2H2O，分子的層間距縮短為7.6埃；將二磷酸氫鈦制粒，制成離子交換色譜柱，用0.1-0.2mol的鹽酸溶液流經(jīng)柱內(nèi)，使其轉(zhuǎn)變成氫(H)型，然后用無(wú)離子水洗滌至流出液呈中性或微酸性(PH=5-7)，再用0.15-0.25mol的鋰的硝酸鹽溶液流經(jīng)柱體，交換飽和后，用無(wú)離子水洗滌至流出液中無(wú)鋰離子；然后用0.15-0.25mol的硝酸液洗脫柱體，流出液中可富集輕同位素6Li；多級(jí)分離后便可使6Li得到更大程度的富集。
2.如權(quán)利要求1所述的用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法，其特征是合成晶形二水二磷酸氫鈦的溫度為150-175℃，壓力為30-40個(gè)大氣壓，反應(yīng)時(shí)間5-72小時(shí);晶形的二水二磷酸氫鈦中的P2O5、TiO2與H2O的摩爾比為1∶(0.96～1.02)∶(2.01～2.08)。
3.如權(quán)利要求1所述的用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法，其特征是還可用鹽酸洗脫柱體而得到富集的′Li。
4.如權(quán)利要求1、2所述的用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法，其特征是二磷酸氫鈦還可提高鉀、銣、銫元素的交換容量;同時(shí)還可提高鉀、銣、銫同位素的分離因數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法，將無(wú)定形磷酸鈦加入磷酸中，在高溫高壓下反應(yīng)制得晶形二水二磷酸氫鈦，其分子的層間距為7.6埃；將其制粒并制成色譜柱，用0.15—0.25mol的硝酸鋰溶液流經(jīng)柱體，交換飽和后用0.15—0.25mol的硝酸洗脫柱體，流出液中可富集鋰離子的輕同位素，多級(jí)分離后便可使
文檔編號(hào)B01D59/26GK1090217SQ9310120
公開(kāi)日1994年8月3日 申請(qǐng)日期1993年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月18日
發(fā)明者李紀(jì)澤, 韓素偉, 韓俞 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所