[发明专利]锌同位素的分离方法、吸附分离柱、冠醚接枝聚合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锌同位素的分离方法、吸附分离柱、冠醚接枝聚合物及其制备方法。该冠醚接枝聚合物包括多孔聚苯乙烯微球，经烯基接枝于多孔聚苯乙烯微球上的甲基丙烯酸环氧丙酯，以及经氨基接枝于甲基丙烯酸环氧丙酯上的二苯并‑18‑冠醚‑6。二苯并‑18‑冠醚‑6与⁶⁴Zn的亲和力好，能够对锌同位素中的⁶⁴Zn进行选择性吸附，进而实现轻锌同位素与重锌同位素间的有效分离。同时，二苯并‑18‑冠醚‑6以化学键合方式接枝在多孔聚苯乙烯微球上，因此，冠醚接枝聚合物的化学稳定性极佳。上述冠醚接枝聚合物可在γ射线照射下通过共辐射接枝技术制备，制备过程可在室温条件下进行，反应条件温和，反应过程易于控制。基于此，冠醚接枝聚合物易于实现工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及同位素分离技术领域，具体涉及一种锌同位素的分离方法、吸附分离柱、冠醚接枝聚合物及其制备方法。

背景技术

锌是轻水堆核电站冷却水体系中的重要材料。在冷却水循环体系加入适量的锌，锌和钴能同时竞争参与金属管壁表面剥落薄层的形成，能有效降低冷却循环水中⁶⁰Co的放射性，从而大大降低核电站运行时对周边环境和日常操作维护人员的潜在放射性威胁。但是，加入适量天然锌盐在降低⁶⁰Co辐射强度和阻止管道腐蚀的同时，锌盐中所包含的同位素⁶⁴Zn(其同位素丰度含量为48.63％)俘获中子后会形成具有放射性的⁶⁵Zn，半衰期为241天，衰变时会发射穿透能力较强的γ射线。⁶⁵Zn同样能随着冷却水管道进入循环体系而给维护人员带来辐射危害。目前解决这一问题的办法是在冷却水中加入乏⁶⁴Zn锌同位素以取代天然丰度的锌，制备乏⁶⁴Zn锌同位素的关键在于开发出分离锌同位素的先进工艺技术。

锌共有5种同位素，在溶液状态时，其离子直径具有差异。冠醚是一种分子中含有多个氧-亚甲基结构单元的大环多醚。冠醚的空穴结构对离子有选择作用，空穴中的氧原子能与不同的金属离子缔结成键，成键强度与离子的直径直接相关。在色谱技术中，冠醚常被用作同位素分离的有效载体。然而，目前用于分离锌同位素的含冠醚类吸附剂通常是以多孔的无机或高分子粒子作为载体，将冠醚吸附剂吸附于多孔材料的孔道中制备粒径为50μm～70μm的吸附树脂，然后将吸附树脂填充在色谱柱中以对锌同位素进行分离。然而，在分离过程中，冠醚类吸附剂容易从多孔材料中脱落，从而导致分离效果不佳。

发明内容

基于此，有必要提供一种稳定性较好、同时对锌同位素的分离效果较好的冠醚接枝聚合物及其制备方法。

此外，还提供一种包含该冠醚接枝聚合物的吸附分离柱。

此外，还提供一种锌同位素的分离方法。

本发明的一个方面，提供了一种冠醚接枝聚合物，包括多孔聚苯乙烯微球，经烯基接枝于所述多孔聚苯乙烯微球上的甲基丙烯酸环氧丙酯，以及经氨基接枝于所述甲基丙烯酸环氧丙酯上的二苯并-18-冠醚-6。

在其中一些实施例中，所述多孔聚苯乙烯微球的粒径为220μm～300μm，孔径为200nm～420nm。

在其中一些实施例中，所述冠醚接枝聚合物中，所述甲基丙烯酸环氧丙酯与所述多孔聚苯乙烯微球的质量比为(60～150)：100。

在其中一些实施例中，所述冠醚接枝聚合物中，所述二苯并-18-冠醚-6的质量含量不小于30％。

在其中一些实施例中，所述冠醚接枝聚合物对锌同位素对⁶⁸Zn/⁶⁴Zn的单级分离因子为1.000～1.057。

本发明的另一方面，还提供了一种冠醚接枝聚合物的制备方法，包括以下步骤：

将甲基丙烯酸环氧丙酯、阻聚剂、多孔聚苯乙烯微球及溶剂混合，制备接枝混合溶液；