[发明专利]以金属‑有机骨架材料为模拟移动床固定相分离硼同位素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离硼同位素的方法，尤其涉及一种以金属-有机骨架材料为模拟移动床固定相分离硼同位素的方法。

背景技术

硼有两种稳定的同位素¹⁰B和¹¹B，其天然丰度分别为19.9％和80.1％。由于¹⁰B的热中子捕获截面积远大于¹¹B和天然硼，因此高丰度的¹⁰B被广泛地应用于核工业中，主要用作反应堆控制棒和热中子屏蔽材料，其次在医学上¹⁰B还可以用于治疗神经胶质瘤和黑色素瘤。

为了从天然硼中得到富集的¹⁰B，人们进行了许多研究工作，目前硼同位素分离工艺主要包括：化学交换精馏法、三氟化硼低温蒸馏法、激光分离法以及色谱法。其中化学交换精馏法存在设备投资大、能量消耗大，而且工艺中使用三氟化硼具有高腐蚀性并有剧毒等缺点；三氟化硼低温蒸馏法因能耗太高和成本太大已经淘汰；激光分离法对装置要求较高，生产效率低。色谱法具有高效节能的特点，该方法用硼酸水溶液，安全性高，是一种极具潜力的同位素分离方法。目前主要有三类树脂用于色谱法分离硼同位素，分别是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。它们对硼酸水溶液中¹⁰B和¹¹B分离效果不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供以金属-有机骨架材料为模拟移动床固定相分离硼同位素的方法。

本发明的技术方案概述如下：

以金属-有机骨架材料为模拟移动床固定相分离硼同位素的方法，包括如下步骤：

(1)将浓度为3-50g/L硼酸水溶液和pH值为1-6的盐酸水溶液分别用滤膜过滤，除去溶液中的杂质，超声脱气10-15min；

(2)模拟移动床分为I-IV区，每个区由3-7支色谱柱组成；将金属-有机骨架材料作为模拟移动床固定相；设定I-IV区流速为200-1000mL/min，设定端口切换时间为10-70min,运行温度为10-40℃；将步骤(1)获得的硼酸水溶液连续加入模拟移动床的色谱柱，用步骤(1)获得的盐酸水溶液洗脱，模拟移动床达到平衡状态后，在模拟移动床的萃取口收集富集同位素¹¹B的硼酸水溶液，在萃余口收集富集同位素¹⁰B的硼酸水溶液。

色谱柱的高和内径比为10-50：1。

色谱柱的高为0.1-50m。

色谱柱金属-有机骨架材料为ZIF-8,UiO-66,UiO-66-MM,UiO-66-NH₂,UiO-66-Br，MIL-53(Cr),MIL-100(Cr),MIL-101(Cr),MIL-96(Al),MIL-100(Fe),CALF-25,CAU-10,DUT-51(Hf),DUT-51(Zr),DUT-67(Zr),FMOF-1,MIL-100(Al),MIL-101-NH₂(Cr),MIL-125-NH₂(Ti),MIL-127,MOF-525,MOF-545,MOF-801-P,MOF-801-SC,MOF-802,MOF-804,MOF-841,Ni-NIC,NU-1000,PCN-225(M),PCN-222(Fe),PCN-224(M),SCUTC-18,Zn-DMOF-A,Zn-DMOF-TM,Zn-MOF-508,ZnPO₃,Bio-MOF-14或MIL-101-SO₃H(Cr)。

金属-有机骨架材料的粒径为0.05-100μm。

本发明的优点：

本发明的方法是一种连续分离硼同位素的方法，操作简单,具有较高的分离效率；能有效降低浓缩同位素¹⁰B的成本；具有更高的硼同位素分离因子，分离得到¹⁰B富集度可达97.92％以上。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

ZIF-8的制备，参考：Park,K.S.；Ni,Z.；Cote,A.P.；Choi,J.Y.；Huang,R.；UribeRomo,F.J.；Chae,H.K.；O’Keeffe,M.；Yaghi,O.M.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2006,103,10186.