用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法
2023-06-04 11:15:16
專利名稱：用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法
技術領域：
本發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，在常溫常壓下反應製得無定形磷酸鈦。
在1975年E.Kobayashi合成了二磷酸氫鈦(Ti(HPO4)2·nH2O)，(n＝0，0.5)，無水和半水化合物;並且發現它們對離子半徑較大的鉀離子具有較高的交換容量;但是將其應用於鋰元素同位素分離技術經檢索尚未發現類似技術，大多數鋰元素分離都採用汞劑法來分離，但汞劑法對人體有害。
本發明的目的是為了避免上述現有技術的不足之處而提供一種分離技術簡單、原料成本低，對人體無害、無毒、可提高對鋰元素同位素的分離因數和鹼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。
本發明的目的可通過如下措施來實現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，在常溫常壓下反應製得無定形磷酸鈦;將無定形磷酸鈦加入磷酸中，在高溫高壓下反應製得晶形二水二磷酸氫鈦，其分子式為Ti(HPO4)2·2H2O，分子的層間距縮短為7.6埃;將二磷酸氫鈦制粒，製成離子交換色譜柱，用0.1-0.2mol的鹽酸溶液流經柱內，使其轉變成氫(H)型，然後用無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柱體，交換飽和後，用無離子水洗滌至流出液中無鋰離子;然後用0.15-0.25mol的硝酸液洗脫柱體，流出液中可富集′Li;多級分離後便可使′Li得到更大程度的富集。
本發明的目的還可通過如下措施來實現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個大氣壓，反應時間5-72小時;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。
本發明相比現有技術具有如下優點1、本發明採用壓力合成的二水晶形二磷酸氫鈦制粒製成色譜柱，使鋰的硝酸鹽溶液流經柱體，交換飽和後，經洗脫及多級操作即可富集′Li，分離同位素的方法簡單。
2、本發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埃縮短為7.6埃，對鋰元素同位素的分離效果大為改善，並對其交換容量有較大幅度的提高。
3、本發明採用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素與汞齊法相比安全無害、無毒。
4、本發明還可提高鹼族金屬元素鉀、銣、銫的交換容量和分離因數。
5、本發明的原料成本低，工業化大生產具有優勢。
本發明還將結合實施例作進一步詳述實施例一先在常溫常壓下製得無定形磷酸鈦，取1份無定形磷酸鈦與5份濃度為10.4mol/l的磷酸加入高壓釜內，在150℃溫度下、壓力為30個大氣壓、反應5小時製得二水晶形二磷酸氫鈦;其分子式為Ti(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;將二磷酸氫鈦制粒製成色譜柱，用0.1mol的鹽酸流經柱內，使其轉變成氫(H)型，再用無離子水洗滌至流出液中呈中性，再用0.15mol的LiNO3溶液流經柱體，交換柱上吸附飽和的鋰離子;然後再用0.15mol的硝酸洗脫交換柱，洗脫溫度為18℃、流速為15mol/h，流出液測定結果為Li+濃度(mg/ml)0.369，′Li/′Li的豐度比為11.7809，分離因數為1.023(單級)，其中分離因素在1.023區內，Li+量佔總流出量的91.62%。
實施例二配料比同例一同，在175℃溫度、壓力為30個大氣壓、反應時間為8小時製得二水晶形二磷酸氫鈦;產品中的P2O5、TiO2與H2O的摩爾比為1.00∶0.96∶2.01，其層間距為7.6埃;將二磷酸氫鈦製成色譜柱轉變成氫(H)型，再用0.25mol的硝酸鋰溶液流經柱體交換飽和後，用0.25mol的鹽酸洗脫柱體;流出液測定結果為′Li/′Li的豐度比為11∶6087，分離因數為1.038。
實施例三用加壓合成的二水合二磷酸氫鈦以靜態法測定它對鉀離子的交換容量，結果表明在反應介質PH值等於4.29的酸度下，其交換容量達10.51meq/g，比常壓下合成的二水合物的交換容量提高近5倍;和以對鉀離子交換容量大而著稱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，交換反應時間為24小時、20℃條件下，用KOH調節PH值。
實施例四加壓合成的二水合物，用靜態法測定鋰離子的交換容量，反應介質PH值為5.62時，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LiNO3製備的，反應介質PH值用LiOH調節，反應溫度為20℃、反應時間為24小時。
權利要求
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，在常溫常壓下反應製得無定形磷酸鈦；其特徵是將無定形磷酸鈦加入磷酸中，在高溫高壓下反應製得晶形二水二磷酸氫鈦，其分子式為Ti(HPO4)2·2H2O，分子的層間距縮短為7.6埃；將二磷酸氫鈦制粒，製成離子交換色譜柱，用0.1-0.2mol的鹽酸溶液流經柱內，使其轉變成氫(H)型，然後用無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柱體，交換飽和後，用無離子水洗滌至流出液中無鋰離子；然後用0.15-0.25mol的硝酸液洗脫柱體，流出液中可富集輕同位素6Li；多級分離後便可使6Li得到更大程度的富集。
2.如權利要求1所述的用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法，其特徵是合成晶形二水二磷酸氫鈦的溫度為150-175℃，壓力為30-40個大氣壓，反應時間5-72小時;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，其特徵是還可用鹽酸洗脫柱體而得到富集的′Li。
4.如權利要求1、2所述的用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法，其特徵是二磷酸氫鈦還可提高鉀、銣、銫元素的交換容量;同時還可提高鉀、銣、銫同位素的分離因數。
全文摘要
本發明涉及一種用二磷酸氫鈦分離鋰元素同位素的方法，將無定形磷酸鈦加入磷酸中，在高溫高壓下反應製得晶形二水二磷酸氫鈦，其分子的層間距為7.6埃；將其制粒並製成色譜柱，用0.15—0.25mol的硝酸鋰溶液流經柱體，交換飽和後用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，多級分離後便可使
文檔編號B01D59/26GK1090217SQ9310120
公開日1994年8月3日 申請日期1993年1月18日 優先權日1993年1月18日
發明者李紀澤, 韓素偉, 韓俞 申請人:中國科學院青海鹽湖研究所