本发明专利技术涉及一种适用于碱性环境中的铀吸附剂及其制备方法。该铀吸附剂包括基质，所述基质表面同时含有正电荷基团A与铀络合基团B两种官能团；所述基质为无机多孔材料。该铀吸附剂的制备方法至少包括以下步骤：以含有正电荷基团A的硅烷偶联剂和含有铀络合基团B的硅烷偶联剂作为待修饰基质表面的硅源，将正电荷基团A和铀络合基团B在非质子有机溶剂中嫁接在基质表面，制备成双官能团铀吸附剂。该铀吸附剂在碱性条件下的吸附效果好，同时又具有较好的稳定性；该制备方法简单，操作方便，易于控制，产物性能稳定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种吸附剂及其制备方法，特别涉及一种适用于碱性环境中的铀吸附 剂及其制备方法。
技术介绍
铀是一种重要的放射性元素，是目前最重要的核燃料来源。核能的发展对铀矿的 需求不断增长，各国围绕铀矿资源开发生产的竞争也日趋激烈。在核燃料循环过程中，从铀 矿的开采、选冶和精制，到核燃料元件制造、乃至反应堆的运行及乏燃料的后处理，都会产 生大量的含铀废水。对含铀废水中的铀进行深度去除并回收，不仅关系到环境问题，也关系 到核能的持续发展问题。 吸附法具有能耗低、工艺成熟、操作简单等优点，被广泛应用于铀的富集分离。然 而，目前已开发的铀吸附材料绝大多数仅适用于酸性或中性放射性废水。这是由内外两方 面原因造成的。从内因角度来讲，铀在酸性环境中倾向于以铀酰离子一一UO 22+的形式存在， UO22+属于硬酸，与硬碱配体元素 N、0结合能力强，因此在铀吸附材料表面修饰的官能团多 选择含N、0两种元素的酰胺类、胺类、酚类、磷酸类、羧酸类、肟类等铀络合基团。在碱性环 境中，铀络合基团容易失去质子而带负电荷；另外，随着PH值升高，UO 22+发生水解，水解产 物倾向于以UO2 (OH) (UO2) 2 (OH) ^等负电性多核形式存在。由于碱性环境下的铀络合基团 与铀水解产物同为负电性，相互之间的静电排斥作用会影响铀吸附效果。因此，常用的铀吸 附材料在碱性条件下的铀吸附效果很不理想。从外因角度来讲，在迄今为止的商业核电技 术中，相关核燃料循环过程产生的放射性含铀废水绝大部分为酸性，这也导致了针对碱性 含铀废水的吸附材料开发领域相对空白。 具有固有安全性的高温气冷堆（High Temperature Gas-cooled Reactor, HTGR) 由于系统简单，热效率高，应用领域广等特点，被认为是能够适应未来能源市场需要的第四 代先进核反应堆堆型之一。高温气冷堆燃料元件的二氧化铀陶瓷核芯采用溶胶-凝胶法制 备（Sol-Gel法制备球形耶 2陶瓷颗粒，无机材料学报，2007, 22 (2)，259)，核芯经过多层包 覆后具有良好的安全性，在熔盐堆、压水堆等核反应堆型中都有潜在的应用前景。然而，二 氧化铀陶瓷核芯在生产过程中会产生大量碱性的放射性含铀废水。安全、经济、合理的废水 处理不仅是高温气冷核反应堆发展的重要保障，也是废水领域的重要课题。因此，开发一种 适用于碱性环境中的铀吸附材料，不仅具有重要的理论意义，还具有重要的实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种铀吸附剂及其制备方法，该铀吸附剂在碱性条件下的吸 附效果好，同时又具有较好的稳定性；其制备方法简单，操作方便，易于控制，产物性能稳 定。 -种铀吸附剂，包括基质，所述基质表面同时含有正电荷基团A与铀络合基团B两 种官能团，其中： 所述基质为无机多孔材料； 所述正电荷基团A为具有式⑴结构的一种基团或多种基团的组合，【主权项】1. 一种铀吸附剂，其特征在于，包括基质，所述基质表面同时含有正电荷基团A与铀络 合基团B两种官能团，其中： 所述基质为无机多孔材料； 所述正电荷基团A为具有式（1)结构的一种基团或多种基团的组合，其中成、R2均为含1-6个碳的烷基，m $ O到3的整数；R 3、R4、R5均为含1-20个碳的 饱和烃基，η为1-16的整数； 所述铀络合基团B为具有式（2)结构的一种基团或多种基团的组合，其中：R6、R7均为含1-6个碳的烷基，1112为0到3的整数；R 8为含1-9个碳的饱和烃基； 馬为磷酰基、巯基、氨基、羧基、冠醚、酚类、偕胺肟基中的任一种官能团，其中磷酰基中的氧 为取代或未取代，其取代基为含1-6个碳的烷基。2. 根据权利要求1所述的铀吸附剂，其特征在于：所述无机多孔材料为二氧化硅、活性 炭、多孔氧化铝、氧化锆、氧化铁、硅酸锆中的任意一种或几种。3. 根据权利要求1所述的铀吸附剂，其特征在于，所述正电荷基团A与所述铀络合基团 B的摩尔比为1:0. 2-6。4. 权利要求1-3任一项所述的铀吸附剂的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤： 以含有正电荷基团A的硅烷偶联剂和含有铀络合基团B的硅烷偶联剂作为待修饰基质 无机多孔材料表面的硅源，将正电荷基团A和铀络合基团B嫁接在待修饰基质表面，制备成 双官能团铀吸附剂。5. 根据权利要求4所述的铀吸附剂的制备方法，其特征在于，所述含有正电荷基团A的 硅烷偶联剂为具有式（3)结构的一种硅烷偶联剂或多种硅烷偶联剂的组合：其中，Rp R2均为含1-6个碳的烷基，m $ 0到3的整数；R 3、R4、R5均为含1-20个碳的 饱和径基，η为1-16的整数；含有正电荷基团A的硅烷偶联剂优选为三甲基氯化铵。6. 根据权利要求4所述的铀吸附剂的制备方法，其特征在于，所述含有铀络合基团B的 硅烷偶联剂为具有式（4)结构的一种硅烷偶联剂或多种硅烷偶联剂的组合：其中，R6、R7均为含1-6个碳的烷基，1112为O到3的整数，R 8为含1-9个碳的饱和烃基； 馬为磷酰基、巯基、氨基、羧基、冠醚、酚类、偕胺肟基中的任一种官能团，其中磷酰基中的氧 为取代或未取代，其取代基为含1-6个碳的烷基。7. 根据权利要求4所述的铀吸附剂的制备方法，其特征在于，所述无机多孔材料为二 氧化硅、活性炭、多孔氧化铝、氧化锆、氧化铁、硅酸锆中的任意一种或几种。8. 根据权利要求4所述的铀吸附剂的制备方法，其特征在于，所述含有正电荷基团A的 硅烷偶联剂与所述含有铀络合基团B的硅烷偶联剂的物质的量之比为1:0. 2-6,所述含有 正电荷基团A的硅烷偶联剂与所述待修饰基质的质量比为1:2. 5-100。9. 根据权利要求4-8任一所述的铀吸附剂的制备方法，其特征在于：至少包括以下步 骤： 1) 将待修饰基质无机多孔材料干燥； 2) 将含有正电荷基团A的硅烷偶联剂和含有铀络合基团B的硅烷偶联剂溶于非质子有 机溶液中，在惰性气氛保护下搅拌至混合均匀，制得反应体系；然后将步骤1)所得基质转 移至所述反应体系中，在惰性气氛保护下反应，得到反应产物； 3) 将步骤2)中得到的反应产物冷却后过滤、洗涤，干燥，即得同时含正电荷基团A及铀 络合基团B的双官能团铀吸附剂。10. 根据权利要求9所述的铀吸附剂的制备方法，其特征在于，所述非质子有机溶剂为 乙腈、四氢呋喃或二氧六环，优选为二氧六环；所述含有正电荷基团A的硅烷偶联剂与非质 子有机溶液的体积比为1:30-200 ;所述惰性气氛为氮气、氦气或氩气，优选为氩气；步骤1) 中所述干燥的条件为真空环境下干燥6-12h，干燥温度为80-150°C ;步骤2)中所述溶于非 质子有机溶剂中搅拌至混合均匀时温度为10_30°C;步骤2)中所述在惰性气氛保护下反应 的条件为8-24h，反应温度60-120°C ;步骤3中所述干燥的条件为于60-120°C下真空干燥。【专利摘要】本专利技术涉及一种适用于碱性环境中的铀吸附剂及其制备方法。该铀吸附剂包括基质，所述基质表面同时含有正电荷基团A与铀络合基团B两种官能团；所述基质为无机多孔材料。该铀吸附剂的制备方法至少包括以下步骤：以含有正电荷基团A的硅烷偶联剂和含有铀络合基团B的硅烷偶联剂作为待修饰基质表面的硅源，将正电荷基团A和铀络合基团B本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铀吸附剂，其特征在于，包括基质，所述基质表面同时含有正电荷基团A与铀络合基团B两种官能团，其中：所述基质为无机多孔材料；所述正电荷基团A为具有式(1)结构的一种基团或多种基团的组合，其中：R1、R2均为含1‑6个碳的烷基，m1为0到3的整数；R3、R4、R5均为含1‑20个碳的饱和烃基，n为1‑16的整数；所述铀络合基团B为具有式(2)结构的一种基团或多种基团的组合，其中：R6、R7均为含1‑6个碳的烷基，m2为0到3的整数；R8为含1‑9个碳的饱和烃基；R9为磷酰基、巯基、氨基、羧基、冠醚、酚类、偕胺肟基中的任一种官能团，其中磷酰基中的氧为取代或未取代，其取代基为含1‑6个碳的烷基。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓彤，贺林峰，卢振明，刘兵，唐亚平，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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