一種含氟萃取劑及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于鋰同位素分離的含氟萃取劑及其應用。具體地，本發明公開了一種用于鋰同位素分離的如本文式(I)所示的含氟萃取劑以及含所述萃取劑的萃取有機相，所述萃取劑廉價易得，化學穩定性優異，易于反萃、再生循環；所述萃取有機相對鋰離子的萃取率高，易于富集7Li，從而實現鋰同位素的分離。
【專利說明】一種含氟萃取劑及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化工領域。具體地，本發明涉及一種含氟萃取劑及其應用。
【背景技術】
[0002] 自然界中，鋰（Li)有兩種穩定同位素，S卩7Li和6Li，分別占到92. 48%和7.52%。這 兩種同位素在核材料領域中占有重要地位，但是兩者的核反應性能截然不同。由于6Li的熱 中子吸收截面非常高（達到941barns)，而 7Li僅為0. 033barns，所以，在釷基熔鹽堆中，7Li 作為必不可少的熔鹽冷卻劑，對其豐度要求>99. 995%。同時，高純度的7Li常用于調節壓水 堆中一次冷卻劑的pH值；在聚變堆中7Li也用作導熱的載熱劑。另一方面，可利用中子照 射 6Li (η，α )T核反應來生產自然界中豐度極低的氣，6Li是核聚變堆中的燃料，其中6Li的 豐度要求>30%。不論是釷基熔鹽堆還是核聚變堆，都將為戰略新能源提供解決方案。
[0003] 分離鋰同位素的方法，文獻中曾報道的有：物理方法(如電磁法、分子蒸餾法和氣 體擴散法等）和化學方法(如電遷移法、電解法、鋰汞齊交換法和溶劑萃取交換法等）（肖嘯 菴等，核化學與放射化學，1991，13,1)。在同位素分離中，對于重同位素用物理方法比較有 利；而對于輕同位素，則化學方法效率較高，物理方法投資巨大、效率很低。
[0004] 鋰同位素屬于輕同位素，且鋰沒有氣態化合物，因此物理方法分離鋰同位素僅處 于探索階段。在化學方法中，鋰元素不存在氣液化學交換法，而液固化學交換法很難實現逆 流多級級聯，因此只能采用液液化學交換法。如采用液固化學交換法，發明專利申請（申請 號201210274233. 1和申請號201210274356. 5)中報道的冠醚類聚合物，雖具有較高的單級 分離系數，但液固分離法難以實現多級級聯富集。在液液化學交換法中，中性溶劑萃取體系 (如異戊醇/LiBr體系）、離子交換體系（如己酸/煤油體系）、螯合體系（如蘇丹Ι-Τ0Ρ0 體系）等，均具有較低的分離系數α值，一般小于1.010,很難用于工業化的萃取級聯工藝 (陳耀煥等，原子能科學技術，1987, 21，433)。發明專利申請CN201110425430. 4所報道的萃 取劑，萃取率低，親水性離子液體價格昂貴且難以轉相回收，且沒有用于多級富集分離的試 驗。冠醚和穴醚類的萃取體系，有機相富集物為 6Li，雖然其分離系數α值較高，但其合成 難度大，成本高，毒性大，且也未能實現多級萃取來富集鋰同位素（姜延林等，原子能科學 技術，1986, 20,1)。
[0005] 目前，鋰汞齊化學交換法能夠滿足同位素分離工藝要求，并已成為唯一的工業化 生產鋰同位素的方法（Palko, A, A, et al. J. Chem. Phys，1976, 64, 1828)。然而，鋰汞齊法因 需使用大量的汞，對操作人員和環境產生嚴重危害。另外，鋰汞齊法易于富集6Li，且鋰汞齊 在萃取塔中會逐步分解，不適合級數較多、 7Li豐度較高（>99. 99%)的分離過程。因此，迫切 需要開發一種安全、綠色、高效、可用于多級富集分離且易于富集7Li的萃取劑。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種高效，環保，適用于多極化分離7Li的萃取有機相。
[0007] 本發明的第一方面，提供了一種用于分離鋰同位素的萃取有機相，所述有機相含 有萃取有效量的式（I)化合物：
[0008]
【權利要求】
1. 一種用于分離鋰同位素的萃取有機相，其特征在于，所述有機相含有萃取有效量的 式⑴化合物：
式中，Rf1、Rf2、Rf3、R f4和Rf5各自獨立地為選自下組的基團：氫原子、氟原子、氯原子、溴 原子、取代或未取代的(^6氟代烷基； 且R/、Rf2、Rf3、Rf 4和Rf5中至少有一個為氟原子或取代或未取代的(V6氟代燒基； R/選自下組：氫原子、鹵素、取代或未取代的(V6氟代烷基、氰基或硝基； 其中，取代指基團上的一個或多個氫原子被鹵素原子取代。
2. 如權利要求1所述的萃取有機相，其特征在于，所述的萃取有機相還包括協萃劑；和 /或 所述的萃取有機相還包括稀釋劑；和/或 所述萃取有機相還包括鋰離子。
3. 如權利要求1或2所述的萃取有機相的用途，其特征在于，用于從含有較低豐度7Li 的樣品中富集7Li;和/或 用于制備7Li萃取劑體系。
4. 一種用于提純7Li的萃取劑體系，其特征在于，包括（a)如權利要求1或2所述的萃 取有機相，和（b)水相。
5. 如權利要求4所述的萃取劑體系，其特征在于，所述水相為堿性，且所述水相包括鋰 離子。
6. 如權利要求4所述萃取劑體系的用途，其特征在于，所述體系用于從含有較低豐度 7Li的樣品中富集7Li。
7. -種鋰離子螯合物，其特征在于，所述鋰離子螯合物包含：協萃劑、鋰離子、以及作 為萃取劑的式（I)所示的化合物；
式中，R/、Rf2、Rf3、Rf 4和Rf5各自獨立地為選自下組的基團：氫原子、氟原子、氯原子、溴 原子、取代或未取代的(^6氟代烷基； R/選自下組：氫原子，鹵素、取代或未取代的(V6氟代烷基、氰基或硝基。
8. -種從含有鋰離子的堿性水相中分離鋰同位素的方法，其特征在于，包括步驟： (1)萃取： (1. 1)提供如權利要求1或2所述的萃取有機相； (1. 2)提供含有鋰離子的堿性水相； (1. 3)混合步驟（1. 1)所述的的萃取有機相和步驟（1. 2)所述的堿性水相后，分層，收 集有機相； (2)反萃： 用反萃劑對前述步驟得到的有機相進行反萃處理，收集水相，從而得到分離后的鋰同 位素。
9. 一種7Li富集產物，其特征在于，所述產物通過如權利要求8所述的工藝制備得到。
10. -種如式（I)所示的萃取劑：
式中，R/、Rf2、Rf3、Rf 4和Rf5各自獨立地為選自下組的基團：氫原子、氟原子、氯原子、溴 原子、取代或未取代的(V6氟代烷基；且R/、Rf2、Rf 3、Rf4和Rf5中至少有一個為氟原子或取 代或未取代的(^_ 6氟代烷基； R/選自下組：氫原子、鹵素、取代或未取代的(V6氟代烷基、氰基或硝基； 其中，取代指基團上的一個或多個氫原子被鹵素原子取代； 但不包括下列現有已知化合物：
【文檔編號】C07C245/08GK104140379SQ201310239532
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年6月17日 優先權日:2013年6月17日
【發明者】胡金波, 張偉, 鄭衛琴, 施嘯, 徐永昌, 呂紅貴, 袁承業 申請人:中國科學院上海有機化學研究所