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天然锂存在两种稳定的同位素6Li和7Li,锂同位素分离是核能开发和应用中必需解决的难题,与国家能源安全和可持续发展战略的实施具有较大的关系。发展高效锂同位素分离技术是国际上发展第四代核裂变反应堆即钍基熔盐堆必须解决的技术难题。本文提出利用冠醚分子的锂同位素分离效应来制备冠醚接枝壳聚糖多孔膜,研究其锂同位素分离性能,为膜色谱分离锂同位素奠定基础。以4-甲酰基苯并15-冠-5(FB15C5)和壳聚糖(CTS)为原料,通过Schiff反应制备苯并15-冠-5接枝壳聚糖(CTS-g-FB15C5),冠醚固载量达到2.98 mmol/g。采用溶剂蒸发法制备冠醚接枝壳聚糖薄膜(CTS-g-FB15C5 film),以液-固萃取方式考察其锂同位素分离效应,结果表明:随着温度从0℃升高到30℃,分配系数由6.68 mL/g减小为3.45 mL/g,分离因子从1.059±0.001减少至1.012±0.002。当以LiI为锂盐时,得到的最大分配系数和单级分离因子分别为6.979 mL/g和1.053±0.002。当冠醚固载量从1.097 mmol/g增加到2.976 mmol/g时,分配系数从 2.11 mL/g 增加至 7.12 mL/g,而分离因子从 1.042±0.002 增加至 1.053±0.001。此外,6Li富集于固相中,7Li富集于液相。采用静态吸附方法探究CTS-g-FB15C5薄膜锂离子吸附动力学及热力学。随着锂离子原始浓度的增加,吸附平衡时间由40 min增加到60 min,锂离子的平衡吸附量从0.063 mg/g增加至0.112 mg/g。温度升高,平衡吸附量逐渐减小,表明升温不利于锂离子的吸附。准二级动力学方程和Langmuir吸附等温模型更加适合于CTS-g-FB15C5 film对锂离子的吸附过程,表明其对锂离子的吸附是一个由化学吸附控制的单层表面吸附过程。吸附热力学研究发现:AG为负值,CTS-g-FB15C5薄膜对锂离子的吸附是一个自发过程。△H<0,表明冠醚接枝壳聚糖薄膜对锂离子的吸附是放热反应。同时,△S<0,说明该吸附过程是使体系熵减小的过程。选取CTS-g-FB15C5/PVA共混比例为50/50,聚合物浓度7wt.%,凝固浴温度为35℃作为成膜条件,采用浸没沉淀相转化法制备CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜。CTS-g-FB15C5与PVA共混后,共混膜的力学强度得到较为明显的改善。同时,采用戊二醛对共混膜进行交联后,提高了共混膜在水溶液中的稳定性。以动态吸附方法考察了共混膜分离锂同位素性能,结果表明:平均孔径由0.536μm增大到1.073 μm时,分配系数先从68.64 mL/g增加至174.96 mL/g后减小为149.2 mL/g。此外,随着冠醚固载量由1.07 mmol/g增加至2.60 mmol/g,分配系数从 80.16 mL/g 增加至 186.70 mL/g,分离因子从 1.008±0.002 增加至 1.046±0.002。