離子交換色譜法分離硼同位素的研究.pdf

1、自然界中，硼有兩種穩(wěn)定存在的同位素硼-10和硼-11，二者豐度分別為19.3％、80.7%[1]。由于硼-10的熱中子俘獲截面積遠(yuǎn)大于硼-11和天然硼，可廣泛應(yīng)用在核工業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，因而需要通過同位素分離操作得到高豐度的硼-10。
　　離子交換色譜法分離硼同位素具有效率高、能耗小、價格低等優(yōu)點，同時以硼酸溶液為進(jìn)料溶液，操作安全性比較高。因此，選擇離子交換色譜法做為分離硼同位素的方法有很好的應(yīng)用前景。
　　本文對離子交換色

2、譜法分離硼同位素過程進(jìn)行了研究：
　?。?）先通過實驗確定了硼酸溶液以及硼酸鹽酸混合溶液的滴定方法；然后通過靜態(tài)動力學(xué)實驗驗證了硼特效樹脂IRA743對硼酸的吸附傳質(zhì)能力；接著通過探索不同溫度條件下IRA743樹脂對硼同位素的分離能力而確定了最佳的操作溫度為20℃；最后分別通過靜態(tài)吸附、單柱實驗等基礎(chǔ)實驗分別測定了吸附等溫線、空隙率、傳質(zhì)系數(shù)、穿透-洗脫曲線，為下一步用離子交換法分離硼同位素提供一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　?。?）利用

3、Aspen色譜模塊進(jìn)行模擬，通過正交試驗得到相關(guān)操作參數(shù)對分離過程的影響規(guī)律：進(jìn)料流率越大，硼-10豐度85%以上的硼酸的年產(chǎn)量越大，但原料利用率將隨之降低，分離過程能耗也將升高；進(jìn)料濃度越大，硼酸的年產(chǎn)量越大，同時能耗也有所降低，但原料利用率在進(jìn)料濃度為6.2 g/L時有最大值，之后逐漸降低；色譜柱直徑越大，原料利用率越高、分離能耗越低，而硼酸的年產(chǎn)量在柱直徑為12 mm時取最大值；色譜柱長度越大，原料利用率越高、分離能耗越低，而硼酸