CN113262639A - 一种分离富集6Li同位素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分离富集6Li同位素的方法。所述方法包括：将离子液体、稀释剂和络合剂均匀混合，形成萃取有机相；之后将所述萃取有机相与锂盐溶液混合均匀，萃取后收集负载锂的有机相；然后使阳极、阴极、阳极液、阴极液、中段槽液、第一隔离膜与第二隔离膜共同构成电迁移体系；最后使所述电迁移体系通电，获得富集6Li的阴极液；其中，所述中段槽液为前述所获负载锂的有机相，所述第一隔离膜设置于阳极液与中段槽液之间，所述第二隔离膜设置于中段槽液与阴极液之间。本发明的多级连续化分离过程操作简单，可实现连续化生产，使用高电压，大大提高了分离效率，同时使用三段法进行电迁移，避免了有机相的电离分解。

Description

一种分离富集6Li同位素的方法
技术领域
本发明属于锂同位素分离富集技术领域，具体涉及一种分离富集6Li同位素的方法。
背景技术
高丰度锂同位素在国民经济和国防安全中具有重要作用。99.9％以上丰度的7LiOH是压水反应堆的酸度调节剂，7LiBeF则为新型熔盐反应堆的中子慢化剂。30％～90％丰度的6Li是聚变反应堆和氢弹不可或缺的原料，也被用于各种中子探测器。随着熔盐反应堆和聚变反应堆技术的成熟，未来数十年内国内外市场对7Li和6Li的需求将与日俱增。而7Li和6Li的自然丰度分别为92.5％和7.5％，均无法直接应用于上述领域，必须对其进行同位素分离。
锂同位素的分离方法主要包括锂汞齐法、激光法、萃取法、电磁法、电化学法等。锂汞齐法在于利用锂汞齐与溶液中锂离子存在的同位素丰度差异实现同位素分离。据公开资料，锂汞齐法是锂同位素工业化生产的唯一方法，其需要使用到大量的汞，存在严重的环境隐患，欧美国家已逐步淘汰。萃取法在于利用水相和有机相中锂同位素丰度的差异实现同位素分离，由于单级萃取的分离因子极低，为达到相关应用领域对锂同位素丰度的要求，萃取级数可达到几百级乃至上千级，萃取过程将产生的巨量液相需要处理，由此引起的繁琐的操作工艺和极高的生产成本都增大了该方法应用的难度。
现有的电化学法可分为三种：水溶液法、熔盐法和有机溶剂法。水溶液法主要是利用同位素离子在水溶液或隔膜中电迁移速率的差异实现分离。该方法的优势在于电极反应均发生于水溶液，锂离子一般不发生还原反应，易于实现连续多级分离，且环保压力小。但由于锂离子在水溶液中强烈的水化作用，同位素离子电迁移速率比值差异急剧缩小。，锂同位素分离因子一般较低，此外该工艺电流利用率较低。日本原子能机构Tsuyoshi等以中间夹层注有离子液体的薄膜在水溶液中电渗析分离锂同位素，取得了高达1.4的单次分离因子，但其分离因子随着迁移到阴极的锂离子比例增加，分离因子迅速下降，当其占体系中锂离子总量的比例接近1％时，分离效应消失。天津工业大学王明霞等制备了冠醚功能化聚合物膜，将冠醚功能化聚合物膜与电场耦合用于锂同位素分离。熔盐法主要是利用锂同位素离子在高温熔盐中电迁移速率的差异实现分离。该方法的优势在于工艺简单可靠，易于实现多级连续化分离，锂离子无水分子络合，单级分离因子高，电流利用率高。但该方法存在高温熔盐、氯气和金属锂腐蚀等问题，对装置材质要求极高。该方法多控制阴极气氛，对少量生成的金属锂直接氧化，以避免金属锂对阴极的腐蚀。日本东京工业大学等相继对氯化锂、溴化锂和硝酸锂等混合熔盐体系开展研究，并在LiNO3-NH4NO3体系获得最优分离效果，获取了少量94.9％丰度的6Li样品。西班牙能源与环境研究中心Barrado等提出了基于碘化锂熔盐的电泳分离原型机，该装置以石英为壳，钛酸镧锂固态离子超导体为膜，据其预测，单条100级连续分离的生产线可年产15kg纯6Li产品。有机溶剂法主要是利用锂同位素在溶剂、阴极、阳极材料中分配比差异实现分离，与上述两种方法中锂一般处于离子状态不同，有机溶剂法中的锂离子会被部分还原成金属或形成插层化合物。该方法的优势在于可室温操作，反应条件温和，且其原理、材料和装置与锂离子电池基本相同，锂离子电池产业可为该方法提供良好的产业基础。但该方法上一级富集产品无法直接用作下一级的原料，难以进行多级连续化分离；所用的有机溶剂多为碳酸酯类电解质，对空气和水敏感，需要密闭操作。
萃取法由于单级萃取的分离因子极低，为达到相关应用领域对锂同位素丰度的要求，萃取级数可达到几百级乃至上千级，萃取过程将产生的巨量的具有不同锂同位素丰度的水相和有机相溶液需要处理。如果水相和有机相溶液不进行浓缩或反萃处理，将无法用于下一级分离步骤。此外，水相中均溶解有一定量的有机相。水相和有机相的再利用受到锂离子浓度、丰度和相互溶解的影响，难度极大。常规电化学分离技术：水溶液中直接电迁移，由于水合作用的存在，水合同位素锂离子之间的质量差异极低，相应的分离因子也很低。熔盐电迁移技术存在高温熔盐、气体和金属锂腐蚀等问题，对装置材质要求极高。有机溶液中利用锂同位素在溶剂、阴极、阳极材料中分配比差异实现分离，该方法上一级富集产品多为金属锂或锂的固体化合物，无法直接用作下一级的原料，难以进行多级连续化分离；所用的有机溶剂也多为碳酸酯类电解质，对空气和水敏感，需要密闭操作。此外，现有的电化学分离技术绝大部分需要批次进样，且仅在锂离子迁移流的最前端和最末端具有明显的同位素分离效应，中间绝大部分锂离子迁移流没有分离效应，导致电流利用效率低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种分离富集6Li同位素的方法，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种分离富集6Li同位素的方法，其包括：
(1)将离子液体、稀释剂和络合剂均匀混合，形成萃取有机相；
(2)将所述萃取有机相与锂盐溶液混合均匀，萃取后收集负载锂的有机相；
(3)使阳极、阴极、阳极液、阴极液、中段槽液、第一隔离膜与第二隔离膜共同构成电迁移体系，其中，所述中段槽液为步骤(2)所获负载锂的有机相，所述第一隔离膜设置于阳极液与中段槽液之间，所述第二隔离膜设置于中段槽液与阴极液之间；
(4)使所述电迁移体系通电，获得富集6Li的阴极液。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)电场作用下，锂同位素分离效应持续存在，锂同位素富集不存在离子迁移流的前端和末端限制，隔离膜无饱和容量限制；即使迁移至水相中的锂离子比例占到体系中锂总量的90％以上，仍有明显的同位素分离效应；
(2)本发明的多级连续化分离过程中操作简单，可实现连续化生产，使用电压较高，大大提高了分离效率，且使用三段法避免了有机相的电离分解；
(3)所有溶液相均可循环利用，工艺清洁环保；
(4)本发明工艺对温度、湿度、空气等无特殊要求，无需密封；
(5)电极液均采用水相溶液，副产物仅为氢气和氧气。
具体实施方式
鉴于现有技术的缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的一个方面提供了一种分离富集6Li同位素的方法，其包括：
(1)将离子液体、稀释剂和络合剂均匀混合，形成萃取有机相；
(2)将所述萃取有机相与锂盐溶液混合均匀，萃取后收集负载锂的有机相；
(3)使阳极、阴极、阳极液、阴极液、中段槽液、第一隔离膜与第二隔离膜共同构成电迁移体系，其中，所述中段槽液为步骤(2)所获负载锂的有机相，所述第一隔离膜设置于阳极液与中段槽液之间，所述第二隔离膜设置于中段槽液与阴极液之间；
(4)使所述电迁移体系通电，获得富集6Li的阴极液。
在一些较为具体的实施方案中，所述络合剂包括冠醚类化合物、喹啉类化合物中的任意一种或两种的组合，且不限于此。
本发明中，所述络合剂为中性分子，与传统使用的萃取剂不同，萃取过程对萃取率无特别要求，所述络合剂在萃取有机相中对7Li具有富集效应。
进一步的，所述冠醚类化合物包括氨基苯并12-冠-4、氨基苯并15-冠-5、氨基苯并15-冠-4、氨基苯并18-冠-6、单氮杂苯并12-冠-4、单氮杂苯并15-冠-5、单氮杂苯并15-冠-4、单氮杂苯并18-冠-6、甲酰基苯并-12-冠-4、甲酰基苯并-15-冠-5、甲酰基苯并-15-冠-4、甲酰基苯并-18-冠-6中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述喹啉类化合物包括7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉、苯并喹啉、4-甲基-10-羟基苯并喹啉、4-硝基-7-乙基-10-羟基苯并喹啉、3-甲磺酰基-7-氯-10-巯基苯并喹啉、1,10-N,N-4-苯磺酰基苯并喹啉中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述离子液体包括1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-已基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐；N-丁基-N-甲基吡咯双(三氟磺酰)亚胺盐、N-丁基-N-甲基哌啶双(三氟磺酰)亚胺盐、四丁基膦双双(三氟磺酰)亚胺盐、三丁基甲基胺双(三氟磺酰)亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙烯基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-苄基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述稀释剂包括苯甲醚、二氯甲烷、氯苯、二氯苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、二氯乙烷、石油醚、乙酸乙酯、正丁醇、甲苯、正庚烷、乙酸丁酯、异丙醚、异丁醇中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些较为具体的实施方案中，步骤(1)中所述离子液体与稀释剂的体积比为1:1～10。
进一步的，所述萃取有机相中络合剂的浓度为0.1mol/L～10mol/L。
在一些较为具体的实施方案中，所述锂盐溶液包括锂盐和水。
进一步的，所述锂盐包括氯化锂、溴化锂、碘化锂、醋酸锂、硫酸锂、硝酸锂、高氯酸锂、三氟乙酸锂、三氯乙酸锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、氰化锂、硫氰酸锂、氢氧化锂中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述锂盐溶液中锂离子的浓度为0.1mol/L～20mol/L。
进一步的，所述萃取有机相与锂盐溶液的体积比为1:0.1～20。
进一步的，步骤(2)中所述萃取的方式包括搅拌、振荡中的任意一种，且不限于此。
进一步的，所述萃取的时间为0.5h～2h。
在一些较为具体的实施方案中，步骤(3)中所述阳极液包括有机相、盐溶液、水中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述阳极液包括铵盐溶液、金属离子盐溶液、纯水中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述金属离子包括锂离子、钠离子、钾离子中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述阳极液中铵根离子和/或金属离子的浓度在0.1mol/L以下。
本发明中，在循环使用过程中，由于扩散作用，锂离子会进入阳极液，阳极液中锂离子浓度不可高于中段泳槽中锂离子浓度，当阳极液中锂离子浓度接近中段泳槽中锂离子浓度时，更换阳极液，原有阳极液萃取后再生。
在一些较为具体的实施方案中，步骤(3)中阴极液包括有机相、盐溶液、水中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述阴极液包括铵盐溶液、金属离子盐溶液、纯水中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述金属离子包括锂离子、钠离子、钾离子中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述阴极液中铵根离子和/或金属离子的浓度在0.1mol/L以下。
在一些较为具体的实施方案中，所述中段槽液包括负载锂的有机相，且不限于此。
进一步的，所述负载锂的有机相的制备方法还包括：通过在萃取有机相中直接溶解锂盐或者以电场驱使锂离子进入萃取有机相的方式获得。
进一步的，所述中段槽液中锂离子的浓度在0.05mol/L以上。
进一步的，可以在所述中段槽液中锂离子的浓度低于0.05mol/L时，更换新的中段槽液。
更进一步的，可以将锂离子浓度低于0.05mol/L的所述中段槽液通过反萃处理重复使用。
在一些较为具体的实施方案中，所述第一隔离膜、第二隔离膜的材质均包括聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚醚砜、聚偏氟乙烯中的任意一种或两种以上的组合。
进一步的，所述第一隔离膜、第二隔离膜的孔道直径为微米级、亚微米级、纳米级中的任意一种，且不限于此。
进一步的，所述阳极的材料包括碳、铂、玻碳、钯、钨、铜中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述阴极的材料包括碳、铂、玻碳、钯、钨、铜中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
上述方法中，阳极液与阴极液均以恒定的流速各自进行外部循环，定期采集具有不同锂同位素丰度的阴极液，分别储存，配合具有不同锂同位素丰度的有机相在不同的电场施加时间段使用。
在一些较为具体的实施方案中，所述电迁移体系采用的电场包括直流电场，施加的时间为0.5h～120h。
进一步的，所述电场的施加方式包括不间断电场、间歇式电场中的任意一种，且不限于此。
进一步的，所述电场使用的电压为定值电压、周期性规律调整的电压中的任意一种，且不限于此。其中，电场使用的电压可以恒定不变，其大小也可以以一定的规律定期调整。
进一步的，所述电场的强度为：在每厘米距离上的电压范围为0.5V～50V。
在一些较为具体的实施方案中，步骤(3)中所述中段槽液中锂离子的浓度保持在0.05mol/L以上。
进一步的，在步骤(3)结束后，若所述中段槽液中的锂离子浓度低于0.05mol/L，则将所述中段槽液作为萃取有机相再次应用于步骤(2)。
在一些较为具体的实施方案中，所述方法还包括：将步骤(4)所获富集6Li的阴极液作为阴极液再次应用于步骤(3)，并重复进行步骤(3)～(4)，直至所获富集6Li的阴极液中锂离子浓度达到2mol/L以上。
进一步的，将步骤(4)所获的锂离子浓度在2mol/L以上的富集6Li的阴极液作为锂盐溶液再次应用于步骤(2)，并重复进行步骤(2)～(4)，直至所获富集6Li的阴极液中6Li丰度达到设定值；
进一步的，所述富集6Li的阴极液中锂离子的浓度为2mol/L～10mol/L。
本发明中，中段槽液中不同的锂同位素丰度、不同的电压、不同的采集时间段都会影响到阴极液中采集的锂同位素丰度。在阴极液重复使用过程中，中段槽液的锂同位素丰度、体系施加电压和采集时间段均需控制在一定的范围，以保证循环使用的阴极液中锂同位素丰度不发生太大的波动。如中段槽液中锂同位素丰度、电压或采集时间段发生明显改变时，也要调整使用具有对应锂同位素丰度的阴极液。
在本发明的一些实施方案中，所述方法可以包括：
配制锂盐水溶液，以对锂同位素离子具有选择性络合效应的配体、锂离子协萃剂、导电强化剂和稀释剂配制有机相；
以所述有机相萃取所述锂盐水溶液，获得负载锂的有机相；
将负载锂的有机相作为中段槽液，并以含有低浓度电解质的水相溶液作为阳极液、阴极液，阳极液、中段槽液、阴极液之间以隔膜隔开，从而构建形成电迁移分离体系；
向电迁移分离体系施加电场，使中段槽液中的锂离子迁移至所述水相溶液，其中阳极液和阴极液均可以用泵进行槽外循环，定期采集具有不同锂同位素丰度的阴极液，分别储存，以配合具有不同锂同位素丰度的有机相在不同的电场施加时间段使用。
其中，当作为中段槽液的有机相中锂离子低至一定浓度时，视为再生，并可以将其再次用于萃取锂盐水溶液，以获得负载锂的有机相且继续用于电迁移分离。
其中，当作为阴极液体的水相溶液中锂离子浓度达到设定浓度时，可以用前述再生的有机相对其进行萃取，萃余液继续用作阴极液。
前述的萃取和电迁移过程可以交替往复进行，直至所获阴极液中的锂同位素达到设定的丰度。
例如，在本发明的一些更为具体的实施方式中，可以每隔4h～8h收集阴极液，并将之储存于对应丰度的储罐内；储存的阴极液可重复使用，直至锂离子浓度达到2mol/L～10mol/L，以新鲜或再生的有机相萃取后，负载锂的有机相作为中段槽液重新使用。贫化后的中段槽液中残留少量的锂，反萃后再生，重复利用。上述过程的萃取、电迁移循环往复，直至锂同位素达到设定的丰度。
上述方法中，由于锂离子的扩散作用，即使在施加电场的情况下，锂离子仍会从中段泳槽向阳极液中有少量的扩散，当阳极液中锂离子浓度高于设定值时，更换新的阳极液；原有的含锂阳极液萃取后再生；中段槽液的锂离子浓度低于设定值时，更换新的负载锂的有机相；原有的锂贫化后的有机相萃取锂盐水溶液再生后，继续用作负载锂的有机相。下面结合若干优选实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，本实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
实施例1
(1)将1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐和苯甲醚以体积比1:1混合，溶解单氮杂苯并15-冠-5，形成萃取有机相，其中，单氮杂苯并15-冠-5的浓度为0.1mol/L，配制锂离子浓度为0.1mol/L氯化锂溶液；
(2)将萃取有机相与氯化锂溶液按体积比1:0.1充分混合均匀，振荡1h后离心收集负载锂的有机相；
(3)以负载锂的有机相作为中段槽液，0.1mol/L氯化铵溶液作为阳极液和阴极液，铂作为阳极，纯铜作为阴极，聚丙烯膜作为隔离膜，每厘米距离的电场电压为0.5V，采集通电0h～8h的阴极液，6Li的丰度7.65％，对应阳极液中7Li的丰度92.55％；
(4)以步骤(3)最终所获的阴极液再次作为阴极液，并重复步骤(3)的操作，以采集负载锂的有机相迁出的锂离子，直至阴极液中的锂离子浓度达到2mol/L；之后，以无锂的有机相萃取该锂离子浓度达到2mol/L的阴极液，获取负载锂的有机相，继续重复前述萃取和电迁移过程；20次循环后，阴极液中6Li的丰度达到10.15％；对应阳极液循环1次，阳极液中7Li的丰度92.95％。
实施例2
(1)将1-乙烯基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐和二氯甲烷以体积比1:10混合，溶解4-甲基-10-羟基苯并喹啉，形成萃取有机相，其中，4-甲基-10-羟基苯并喹啉的浓度为10mol/L，配制锂离子浓度为20mol/L双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂溶液；
(2)将萃取有机相与双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂溶液按体积比1:20充分混合均匀，振荡0.5h后离心收集负载锂的有机相；
(3)以负载锂的有机相作为中段槽液，0.01mol/L氯化钾溶液作为阳极液和阴极液，石墨作为阳极，玻碳作为阴极，聚乙烯膜作为隔离膜，每厘米距离的电场电压为50V，采集通电0h～0.5h的阴极液，6Li的丰度7.70％，对应阳极液中7Li的丰度92.75％；
(4)以步骤(3)最终所获的阴极液再次作为阴极液，并重复步骤(3)的操作，以采集负载锂的有机相迁出的锂离子，直至阴极液中的锂离子浓度达到10mol/L；之后，以无锂的有机相萃取该锂离子浓度达到10mol/L的阴极液，获取负载锂的有机相，继续重复前述萃取和电迁移过程；40次循环后，阴极液中6Li的丰度达到10.34％；对应阳极液循环2次，阳极液中7Li的丰度93.50％。
实施例3
(1)将1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和二氯乙烷以体积比1:5混合，溶解氨基苯并12-冠-4，形成萃取有机相，其中，氨基苯并12-冠-4的浓度为5mol/L，配制锂离子浓度为10mol/L硝酸锂溶液；
(2)将萃取有机相与硝酸锂溶液按体积比1:10充分混合均匀，振荡2h后离心收集负载锂的有机相；
(3)以负载锂的有机相作为中段槽液，0.005mol/L氯化钠溶液作为阳极液和阴极液，石墨作为阳极，玻碳作为阴极，聚乙烯膜作为隔离膜，每厘米距离的电场电压为20V，采集通电0h～120h的阴极液，6Li的丰度7.80％，对应阳极液中7Li的丰度92.65％；
(4)以步骤(3)最终所获的阴极液再次作为阴极液，并重复步骤(3)的操作，以采集负载锂的有机相迁出的锂离子，直至阴极液中的锂离子浓度达到6mol/L；之后，以无锂的有机相萃取该锂离子浓度达到6mol/L的阴极液，获取负载锂的有机相，继续重复前述萃取和电迁移过程；10次循环后，阴极液中6Li的丰度达到10.50％；对应阳极液没有循环，阳极液中7Li的丰度92.65％。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (10)

1.一种分离富集6Li同位素的方法，其特征在于包括：
(1)将离子液体、稀释剂和络合剂均匀混合，形成萃取有机相；
(2)将所述萃取有机相与锂盐溶液混合均匀，萃取后收集负载锂的有机相；
(3)使阳极、阴极、阳极液、阴极液、中段槽液、第一隔离膜与第二隔离膜共同构成电迁移体系，其中，所述中段槽液为步骤(2)所获负载锂的有机相，所述第一隔离膜设置于阳极液与中段槽液之间，所述第二隔离膜设置于中段槽液与阴极液之间；
(4)使所述电迁移体系通电，获得富集6Li的阴极液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述络合剂包括冠醚类化合物和/或喹啉类化合物；优选的，所述冠醚类化合物包括氨基苯并12-冠-4、氨基苯并15-冠-5、氨基苯并15-冠-4、氨基苯并18-冠-6、单氮杂苯并12-冠-4、单氮杂苯并15-冠-5、单氮杂苯并15-冠-4、单氮杂苯并18-冠-6、甲酰基苯并-12-冠-4、甲酰基苯并-15-冠-5、甲酰基苯并-15-冠-4、甲酰基苯并-18-冠-6中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述喹啉类化合物包括7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉、苯并喹啉、4-甲基-10-羟基苯并喹啉、4-硝基-7-乙基-10-羟基苯并喹啉、3-甲磺酰基-7-氯-10-巯基苯并喹啉、1,10-N,N-4-苯磺酰基苯并喹啉中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述离子液体包括1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-已基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐；N-丁基-N-甲基吡咯双(三氟磺酰)亚胺盐、N-丁基-N-甲基哌啶双(三氟磺酰)亚胺盐、四丁基膦双双(三氟磺酰)亚胺盐、三丁基甲基胺双(三氟磺酰)亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙烯基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐、1-苄基-3-甲基咪唑双(三氟磺酰)亚胺盐中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述稀释剂包括苯甲醚、二氯甲烷、氯苯、二氯苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、二氯乙烷、石油醚、乙酸乙酯、正丁醇、甲苯、正庚烷、乙酸丁酯、异丙醚、异丁醇中的任意一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述离子液体与稀释剂的体积比为1:1～10；
和/或，所述萃取有机相中络合剂的浓度为0.1mol/L～10mol/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述锂盐溶液包括锂盐和水；优选的，所述锂盐包括氯化锂、溴化锂、碘化锂、醋酸锂、硫酸锂、硝酸锂、高氯酸锂、三氟乙酸锂、三氯乙酸锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、氰化锂、硫氰酸锂、氢氧化锂中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述锂盐溶液中锂离子的浓度为0.1mol/L～20mol/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述萃取有机相与锂盐溶液的体积比为1:0.1～20；
和/或，所述萃取的时间为0.5h～2h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述中段槽液包括负载锂的有机相；优选的，所述负载锂的有机相的制备方法还包括：通过在萃取有机相中直接溶解锂盐或者以电场驱使锂离子进入萃取有机相的方式获得负载锂的有机相。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一隔离膜、第二隔离膜的材质均包括聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚醚砜、聚偏氟乙烯中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述第一隔离膜、第二隔离膜的孔道直径为微米级、亚微米级、纳米级中的任意一种；
和/或，所述阳极的材料包括碳、铂、玻碳、钯、钨、铜中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述阴极的材料包括碳、铂、玻碳、钯、钨、铜中的任意一种或两种以上的组合。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电迁移体系采用的电场包括直流电场，施加的时间为0.5h～120h；优选的，所述电场的施加方式包括不间断电场和/或间歇式电场；优选的，所述电场的强度为：在每厘米距离上的电压为0.5V～50V。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中所述中段槽液中锂离子的浓度保持在0.05mol/L以上；和/或，在步骤(3)结束后，若所述中段槽液中的锂离子浓度低于0.05mol/L，则将所述中段槽液作为萃取有机相再次应用于步骤(2)。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：将步骤(4)所获富集6Li的阴极液作为阴极液再次应用于步骤(3)，并重复进行步骤(3)～(4)，直至所获富集6Li的阴极液中锂离子浓度达到2mol/L以上；
和/或，将步骤(4)所获的锂离子浓度在2mol/L以上的富集6Li的阴极液作为锂盐溶液再次应用于步骤(2)，并重复进行步骤(2)～(4)，直至所获富集6Li的阴极液中6Li丰度达到设定值；
和/或，所述富集6Li的阴极液中锂离子的浓度为2mol/L～10mol/L。
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