本发明专利技术涉及一种以铀模板离子印迹的聚N-异丙基丙烯酰胺/壳聚糖互穿网络水凝胶吸附铀的方法，所述的方法中，首先以壳聚糖为单体，将其溶解在乙酸中，在一定条件下加入高浓度的铀溶液，使壳聚糖对铀离子进行吸附，再向其中加入N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）单体，同时加入N,N′-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）交联剂、过硫酸铵（APS）引发剂和N,N,N′,N′-四甲基乙二胺（TEMED）促进剂，制备出U(VI)印迹PNIPAAm/CS互穿网络水凝胶，然后对U(VI)的吸附性能进行研究。本发明专利技术的水凝胶同传统凝胶相比具有较好的吸附选择性、较大的吸附表面积、对铀的吸附量高等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于对铀吸附的
，涉及一种以铀模板离子印迹的聚N-异丙基丙烯酰胺/壳聚糖(简称铀模板离子印迹PNIPAAm/CS，下同)互穿网络水凝胶吸附铀的方法。
技术介绍
铀(uranium，简称U)，是一种十分重要的能源物资，在工业、农业、国防和科学技术中都具有重要意义。铀作为一种核燃料，在核反应堆中可释放巨大的能量。轻水反应堆中，I吨的天然铀相当于15?17千吨煤，用于发电可达45?50兆度；快中子增殖堆中，I吨天然铀相当于100万吨煤左右，可发电约30亿度。同时核燃料还广泛用于交通运输工具中推进动力方面。核燃料产生的核动力堆可用于潜艇、远洋货轮，核燃料负荷量和续航能力，是一般燃料无法比拟的。铀也可以作为核炸药，能用作核武器的装料。铀核裂变时可以产生300多种核素，这些核素及其产生射线在各方面的应用为核能的和平利用开辟了另一个广阔的领域。同时，铀也可作为热核武器氢弹的引爆剂，铀核裂变时产生的200多种放射性同位素，经分离后广泛用于国民经济各个部门，如农业上用于辐照育种，食品工业用于食品保鲜灭菌，医药上用于放射治疗，工业上用于无损探伤、地质勘探、文物考古等。铀资源的充分利用是国家经济健康、平稳发展的战略需求。因而，在开展采铀方面的新技术研宄，提高矿产资源利用率的同时，必须注重从铀采冶产生的放射性废水中提取铀，以提高铀的综合利用率。同时，铀矿开采过程中产生的废水污染不仅会影响周边地区的水质，而且对矿区周围植物、农田和土壤产生不可逆转的污染，影响生物的生存和公众的健康。目前常用的分离、富集铀的方法有化学沉淀、离子交换、溶剂萃取、过滤和反向渗透等，但这些方法存在着产生新化学污染、能耗高、操作烦琐和成本高昂等缺点，限制了它们的应用。与这些方法相比，吸附法具有吸附材料来源广泛、成本低廉、选择性高、速率快和容量大等优点。吸附法是一种对溶解态污染物的物理化学分离技术，主要是让废水与具有吸附性能的固体吸附剂接触，从而使废水中的有毒有害的物质附着在吸附剂表面上，进而将废水中有毒有害物质除去。吸附法的关键是吸附剂的吸附性能，常见用于吸附去除水溶液中铀的吸附剂主要有有机聚合物、粘土类、生物质类及岩石等。但一般都存在着吸附选择性差、吸附表面积较小等不足，因此，开发出一种新型吸附剂，使其具有较好的吸附选择性、较大的吸附表面积、对铀吸附量高，不仅具有重要的理论意义，而且具有实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种吸附铀的方法，即一种以铀模板离子印迹PNIPAAm/CS半互穿网络温敏水凝胶吸附铀的方法，所述方法制备出的吸附剂具有较大的吸附表面积、吸附选择性高、对铀具有高的吸附量等特点。本专利技术吸附铀的方法如下:首先以壳聚糖为单体溶解在乙酸中，在室温下搅拌并加入一定体积的高浓度铀溶液，使壳聚糖对铀离子进行吸附，然后向其中加入N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)单体，同时加入N，N,-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)交联剂、过硫酸铵(APS)引发剂和,N,-四甲基乙二胺(TEMED)促进剂，制备出了 U(VI)印迹PNIPAAm/CS互穿网络水凝胶。将上述制得的以铀模板离子印迹的聚N-异丙基丙烯酰胺/壳聚糖互穿网络水凝胶经冷冻干燥后加入到锥形瓶中，加入一定浓度的铀溶液，用HCl或NaOH进行调节pH值，在振荡器上以200 r/min振荡至吸附平衡，取出待测样液，在待测样中加入pH=2.5的氯乙酸-乙酸钠缓冲液和偶氮胂III并定容，利用分光光度法测定溶液中铀的质量浓度，根据吸附平衡公式即可计算出吸附容量(％)。本专利技术的吸附剂制备步骤如下: I)称取0.5-1.0g壳聚糖单体溶于乙酸中，室温下搅拌并加入l-5mL浓度为0.5-2.5 g/mL的铀溶液，使壳聚糖对铀离子进行吸附。2)在上述溶液中加入N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)单体，同时加入％ -亚甲基双丙烯酰胺(MBA)交联剂、过硫酸铵(APS)引发剂和％ % ,N/ -四甲基乙二胺(TEMED)促进剂。3)搅拌10-50min后静置20_30h，取出凝胶，用蒸馏水和0.5-2.5mol/L的HCl反复冲洗，以除去铀离子未反应的单体和残余引发剂或催化剂，再用蒸馏水浸泡20-30h，最后将凝胶切成块，冷冻干燥备用。吸附剂的制备方法中，乙酸溶液的质量分数为5%-10%。吸附剂的制备方法中，壳聚糖单体、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)单体、％ -亚甲基双丙烯酰胺(MBA)的质量比为1:20-50:1。吸附剂的制备方法中，过硫酸铵(APS)引发剂加入量为0.01-0.05go吸附剂的制备方法中，TEMED促进剂加入量为50-100 μ L。采用日本HITACHI S-3500N型扫描电子显微镜对离子印迹PNIPAAm/CS水凝胶的表面形貌进行观察。图1、2为离子印迹PNIPAAm/CS水凝胶表面的扫描电镜图，图1放大倍数为500倍，图2放大倍数为5000倍。从图中可看出，离子印迹凝胶呈现出表面凹凸不平的状态，这样的形态特点增大了离子印迹凝胶的比表面积，使得凝胶与铀溶液的接触面积增加，利于溶液中的铀离子吸附到凝胶表面。取一份离子印迹PNIPAAm/CS水凝胶吸附剂，分成两份，一份作为对照样品，一份进行铀的吸附实验，然后均将两份样品粉末经KBr压片后采用美国Nicolet Nexus 470傅立叶红外光谱仪进行测试。图3为离子印迹PNIPAAm/CS水凝胶吸附铀前和吸附后的红外光谱图。其中NIPAAm的特征峰:在1657.8 cnT1处为羰基峰，1550 cnT1处为氨基上氢的特征峰，1367 cnT1处为异丙基的振动峰，1621 cnT1处为烯烃的双键特征峰。图中3600-3200cm—1处有一个很宽的吸收带，为-NH的吸收峰，3075 cm处为次强酰胺带的倍频收缩振动峰，2974、2933、2876 cm—1处为甲基及次甲基的C-H振动峰。1642 cm—1为酰胺基的羰基收缩振动峰。1537 cnT1为C-N的收缩振动峰，1453 cm -1为-CH 3的不对称弯曲振动峰，1386、1368 cnT1处为-CH (CH3)2上双甲基的对称振动耦合分裂而形成的峰。从图中看出，离子印迹凝胶凝胶的官能团主要是由具有亲水性的酰胺基(-C0NH)和具有疏水特性的异丙基(-CH(CH3)2)构成。从图中可以看出，壳聚糖在3447 cm—1处的0H—吸收峰和1654 cm—1处的_順2吸收峰，这是壳聚糖的2个特征峰，壳聚糖的特征峰为3444 cnT1处，出现O-H和N-H的伸缩振动吸收峰重叠而成的一个宽峰，在2919 cnT1和2876 cnT1出现的为-C当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以铀模板离子印迹的聚N‑异丙基丙烯酰胺/壳聚糖互穿网络水凝胶吸附铀的方法，其特征在于：首先以壳聚糖为单体溶解在乙酸中，在室温下搅拌并加入一定体积的高浓度铀溶液，使壳聚糖对铀离子进行吸附，然后向其中加入N‑异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）单体，同时加入N,N′‑亚甲基双丙烯酰胺（MBA）交联剂、过硫酸铵（APS）引发剂和N,N,N′,N′‑四甲基乙二胺（TEMED）促进剂，制备出了U(VI)印迹PNIPAAm/CS互穿网络水凝胶；将上述制得的铀模板离子印迹的聚N‑异丙基丙烯酰胺/壳聚糖互穿网络水凝胶经冷冻干燥后加入到锥形瓶中，加入一定浓度的铀溶液，用HCl或NaOH进行调节pH值，在振荡器上以200 r/min振荡至吸附平衡，取出待测样液，在待测样中加入pH=2.5的氯乙酸‑乙酸钠缓冲液和偶氮胂Ⅲ并定容，利用分光光度法测定溶液中铀的质量浓度，根据吸附平衡公式即可计算出吸附容量（qe）。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘云海，花明，曹小红，张志宾，邹义冬，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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