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类冠醚及其衍生物拥有独特的大环结构,展现出了对碱金属离子优异的选择性,被广泛的应用于锂及其同位素的吸附分离领域。利用冠醚进行锂同位素分离的传统方式是液液萃取法,但由于冠醚分子具有一定的毒性,又不易从体系中分离,且液液萃取法使用了大量的有机溶剂,仍然具有较大的局限性。此后,研究者将方向转向了以冠醚复合材料为主体的固液萃取法。但到目前为止,这些冠醚固载化复合材料仍有一些不足之处:如冠醚利用率不高、锂同位素分离因子不够高等。本文结合已有文献选定了苯并冠醚B15C5、DB18C6作为锂同位素吸附分离的功能基团,并在苯环上修饰氨基以便于将其固载到基材表面。另外,利用密度泛函理论对冠肽络合碱金属离子的过程进行了模拟计算,发现C4和C6对锂离子有选择性络合的能力。接着,选用C6进行尝试实验,发现C6对Li+、Na+、Cs+的萃取效率均不高,推测其原因是C6本身水溶性较好,无法将Li+带出水相。因此,后续研究将冠肽固载到基材表面继续探究其对锂同位素的吸附分离性能。针对氨基苯并冠醚和冠肽这两种类冠醚化合物设计了两条固载化路线:一是在PVDF微球表面接枝GMA,通过环氧基与氨基的开环反应将氨基苯并冠醚固载到基材表面;二是在PVDF微球表面接枝HEMA,再修饰碳碳双键,利用双键与巯基的点击反应将冠肽固载到基材表面。在实验过程中成功制备出了冠醚固载量分别为1.20 mmol/g的PGB5微球和冠醚固载量为0.86 mmol/g的PGB6微球,并通过傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、热重分析、扫描电镜和X射线光电子能谱对各级产物进行了表征。最后,围绕PGB5微球开展了它对锂同位素的吸附分离性能研究。结果表明,PGB5微球在水中吸附锂离子的平衡时间约为20小时。由于锂盐阴离子的电荷密度各不相同,PGB5在吸附分离不同锂盐时表现出了不同的能力。其中,对于软度较高、电荷密度较大的阴离子(如CH3COOLi等),PGB5微球对锂元素的吸附容量可达3.5mg/g,同位素分离因子可达1.05。此外,PGB5微球在水体系中对锂的吸附分离性能要明显高于有机溶剂体系。当溶液中酸度较高时,PGB5微球对锂的吸附效果明显降低,但是在体系中加入适量的硝酸(0.1 M)有利于提高PGB5微球对锂的同位素分离能力。