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先进的膜分离系统实现铪的高效分离富集

发布时间:2023-02-19 19:59:08来源:

铪(Hf)在自然界中没有独立的矿石;它总是以均质形式与锆(Zr)紧密共生,仅占Zr的约2%。

Zr和Hf具有相似的物理和化学性质。它们的核性质如中子吸收截面完全相反。此外,Zr和Hf具有相似的外部电子结构,并且由于镧系元素系列的收缩,原子半径和离子半径仅略有不同。因此,Zr和Hf的分离,特别是Hf的富集是非常困难的。

在《膜科学杂志》上发表的一项研究中,由中国科学院福建物质结构研究所杨帆教授领导的研究小组开发了一种先进的离子印迹膜(IIMs)分离系统,以实现Hf的高效分离和富集。

研究人员以Hf离子为印迹离子,N,N-二-2-乙基己基二糖甲酸(D2EHDGAA)为载体分子,三乙酸纤维素(CTA)为基础聚合物制备离子印迹膜(IIMs),并将IIMs应用于氧氯化锆溶液中Hf的分离和富集。

他们发现,与聚合物包涵体膜(PIMs)和离子液体负载液体膜(SLMs)相比,IIMs可以在2小时内将CHf / CZr从33.100:33增加到33.100:1,分别增加了3.33倍和3.67倍。分离因子(SF)分别提高了1.13倍和1.40倍。Hf的回收率为29.2%,分离-再生循环实验表明IIMs的稳定性相对较好。

此外,研究人员还发现,IIM、PIM和SLM可以选择性地分离和提取氯氧氯化锆溶液中的Hf离子,并且对Hf的选择性以IIM>PIM>SLM的数量级降低。这种选择性主要归因于IIMs和Hf模板离子的印迹空穴与互补官能团之间的相互结构匹配。

本研究表明,IIMs作为从三氯氧锆溶液中高效分离富集Hf的新思路,具有良好的工业应用潜力。

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