脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜的制备方法，在聚乙烯醇水溶液中加入硅烷偶联剂和交联剂进行交联反应，向交联产物中加入内酯进行环氧开环反应至得到涂膜液；将涂膜液在支撑体上涂膜至得到膜片，将膜片与支撑体分离、干燥后得到不含支撑体膜片，或膜片与支撑体不分离，干燥后得到含支撑体膜片；或者，将涂膜液先用溶剂溶解，然后在支撑体上涂膜至得到膜片；或者，将交联产物先涂膜得到膜片，再浸入到内酯中进行环氧开环反应；得到的两性离子对杂化膜既可以含支撑体，也可以不含支撑体，它对水中钴离子具有较强的吸附脱除能力，既可以用于放射性废水中钴离子的吸附脱除，也可以用于非放射性废水中钴离子的吸附分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于放射性废水处理
，特别涉及一种利用交联反应和环氧开环反应制备用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜(zwitterionic hybrid membrane)的方法。
技术介绍
随着我国核电技术的迅猛发展及核电站数量的逐步增加，核电安全已引起人们的格外关注。日本福岛核电站泄漏事故给我们敲响了警钟，如何安全、经济和妥善地处理放射性废水，已成为我国核电工业可持续发展中必须要解决的重点问题之一。因此，采用新技术、新方法处理核电废水就成为目前我国核电站建设中迫切需要解决的核电发展与环境保护及公众安全等方面的关键科技难题，社会需求紧迫，意义重大。据报道，目前国内核电站液体流出物的主要核素为90Sr(β射线)、137Cs(β和γ射线)、60Co(β和γ射线)等，其中60Co含量高达40％。因此，60Co(II)是核电站排放废水中的主要放射性污染物。残留的放射性核素60Co(II)毒性大、半衰期较长(5127a)、γ射线能量高(平均1125MeV)，如果不妥善处置会对环境及人类健康造成重大影响，所以研究放射性废水中钴离子的脱除具有积极的理论意义和实际应用价值。中国专利201110268222.8提出了一种金属离子印迹壳聚糖交联膜吸附剂的制备方法及应用，是将金属盐与壳聚糖溶液形成均匀的络合物制膜液，将其流延成膜，使制得的印迹膜在水溶液中进行预交联反应，然后进行化学交联改性反应，最后通过稀酸溶液洗脱金属离子和预交联剂以释放氨基，得到金属离子印迹壳聚糖交联膜吸附剂；该方法主要是以印迹法来吸附金属离子(其权利要求书中虽然陈述说可以吸附钴离子，但是说明书中没有钴离子吸附分离的具体实施例)，存在印迹分子易脱落及膜稳定性差等缺点，其应用价值有限。中国专利201510633100.2提出了一种脱除放射性废水中钴离子的杂化膜吸附剂的制备方法，是将硅烷偶联剂和磷酸二氢铵进行溶胶-凝胶反应制备杂化前驱体，再与聚乙烯醇混合至得到涂膜液，涂膜得到杂化膜吸附剂；该方法主要是将无机物添加到聚乙烯醇溶液中，存在杂化前驱体所带功能基团单一，对钴离子的吸附量较低等缺点，其性能需要进一步改进。至今未见其他关于两性离子对杂化膜用于脱除放射性废水中钴离子的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜的制备方法，以克服现有技术的上述缺陷，为放射性废水中核素60Co(II)的脱除提供一条新思路。为实现该目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜的制备方法，步骤如下：①、在惰性气氛或空气中，在0～120℃的温度条件下，首先在聚乙烯醇(PVA)水溶液中加入硅烷偶联剂和交联剂进行交联反应，其加入量以反应物质量比硅烷偶联剂：交联剂＝10～0.1：1，搅拌反应1～48小时后得到交联产物，然后再向交联产物中加入内酯，其加入量为质量比硅烷偶联剂：内酯＝1：0.1～10，这时内酯上的环氧基团将与硅烷偶联剂上的氨基(─NH2─或─NH─)进行环氧开环反应，在分子链上得到阴、阳离子两种离子交换基团，继续搅拌12小时，将所得到的物质静置脱泡得到涂膜液；②、将静置脱泡所得到的涂膜液在支撑体上涂膜至得到膜片，干燥24小时后将膜片与支撑体分离，然后将膜片在0～150℃、相对湿度为50％～90％的条件下干燥1～48小时，冷却后即得到不带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜；或者，将静置脱泡所得到的涂膜液在支撑体上涂膜至得到膜片，然后将支撑体和膜片共同在0～150℃、相对湿度为50％～90％的条件下干燥1～48小时，即得到带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜。作为本专利技术的第二种技术方案，一种脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜的制备方法，步骤如下：①、在惰性气氛或空气中，在0～120℃的温度条件下，首先在聚乙烯醇(PVA)水溶液中加入硅烷偶联剂和交联剂进行交联反应，其加入量以反应物质量比硅烷偶联剂：交联剂＝10～0.1：1，搅拌反应1～48小时后得到交联产物，然后再向交联产物中加入内酯，其加入量为质量比硅烷偶联剂：内酯＝1：0.1～10，这时内酯上的环氧基团将与硅烷偶联剂上的氨基(─NH2─或─NH─)进行环氧开环反应，在分子链上得到阴、阳离子两种离子交换基团，继续搅拌12小时，将所得到的物质静置脱泡得到涂膜液；②、将静置脱泡所得到的涂膜液先用溶剂溶解，然后将所得到的物质在支撑体上涂膜至得到膜片，接着将支撑体和膜片共同在0～150℃、相对湿度为50％～90％的环境中干燥1～48小时，即得到带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜；或者，干燥后将膜片与支撑体分离，即得到不带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜。作为本专利技术的第三种技术方案，一种脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜的制备方法，步骤如下：①、在惰性气氛或空气中，在0～120℃的温度条件下，首先在聚乙烯醇(PVA)水溶液中加入硅烷偶联剂和交联剂进行交联反应，其加入量以反应物质量比硅烷偶联剂：交联剂＝10～0.1：1，搅拌反应1～48小时后得到交联产物；②、将上述交联产物在支撑体上涂膜至得到膜片，干燥24小时后将支撑体和膜片共同在0～100℃、相对湿度为50％～90％的条件下干燥1～48小时，冷却后再将膜片与支撑体分离，然后将所得到的膜片浸入到内酯溶液中，这时内酯上的环氧基团将与硅烷偶联剂上的氨基(─NH2─或─NH─)进行环氧开环反应，在分子链上得到阴、阳离子两种离子交换基团，再将膜片在0～150℃、相对湿度为50％～90％的条件下干燥1～48小时，冷却后即得到不带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜；或者，将上述交联产物在支撑体上涂膜至得到膜片，然后将支撑体和膜片共同干燥，再将它们共同浸入到内酯溶液中，这时内酯上的环氧基团将与硅烷偶联剂上的氨基(─NH2─或─NH─)进行环氧开环反应，在分子链上得到阴、阳离子两种离子交换基团，接着将支撑体和膜片共同在0～150℃、相对湿度为50％～90％的条件下干燥1～48小时，冷却后即得到带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜。作为优选技术方案，所述硅烷偶联剂为含有氨基的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(简称A-1120)、γ-氨丙基三甲氧基硅烷(简称A-1110)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(简称A-1100)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(简称KH-550)中的一种或多种相互混合后所得到的产物。所述交联剂选自戊二醛、甲醛、乙醛或它们的混合物。所述内酯选自γ-丁内酯(又称1,4-丁内酯)或1,3-丙磺酸内酯。所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醇、异丁醇、正丁醇、丙酮或它们的混合物。所述支撑体选用聚四氟乙烯板(Teflon板)、玻璃板、Al203陶瓷、二氧化硅陶瓷、二氧化钛陶瓷、二氧化锆陶瓷、聚乙烯膜、涤纶布、锦纶布、玻璃纤维布、尼龙布或无纺布。所述干燥可选用真空干燥、对流干燥、传导干燥、紫外线干燥、红外线干燥、微波干燥、冷冻干燥、化学吸湿干燥或机械脱水干燥；所述涂膜可选用流动涂膜、浸渍涂膜、喷洒涂膜、刮膜或旋转涂膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜的制备方法，其特征是步骤如下：①、在惰性气氛或空气中，在0～120℃的温度条件下，首先在聚乙烯醇(PVA)水溶液中加入硅烷偶联剂和交联剂进行交联反应，其加入量以反应物质量比硅烷偶联剂：交联剂＝10～0.1：1，搅拌反应1～48小时后得到交联产物，然后再向交联产物中加入内酯，其加入量为质量比硅烷偶联剂：内酯＝1：0.1～10，这时内酯上的环氧基团将与硅烷偶联剂上的氨基(─NH2─或─NH─)进行环氧开环反应，在分子链上得到阴、阳离子两种离子交换基团，继续搅拌12小时，将所得到的物质静置脱泡得到涂膜液；②、将静置脱泡所得到的涂膜液在支撑体上涂膜至得到膜片，干燥24小时后将膜片与支撑体分离，然后将膜片在0～150℃、相对湿度为50％～90％的条件下干燥1～48小时，冷却后即得到不带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜；或者，将静置脱泡所得到的涂膜液在支撑体上涂膜至得到膜片，然后将支撑体和膜片共同在0～150℃、相对湿度为50％～90％的条件下干燥1～48小时，即得到带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜。

【技术特征摘要】
1.一种脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜的制备方法，其特征是步骤如下：①、在惰性气氛或空气中，在0～120℃的温度条件下，首先在聚乙烯醇(PVA)水溶液中加入硅烷偶联剂和交联剂进行交联反应，其加入量以反应物质量比硅烷偶联剂：交联剂＝10～0.1：1，搅拌反应1～48小时后得到交联产物，然后再向交联产物中加入内酯，其加入量为质量比硅烷偶联剂：内酯＝1：0.1～10，这时内酯上的环氧基团将与硅烷偶联剂上的氨基(─NH2─或─NH─)进行环氧开环反应，在分子链上得到阴、阳离子两种离子交换基团，继续搅拌12小时，将所得到的物质静置脱泡得到涂膜液；②、将静置脱泡所得到的涂膜液在支撑体上涂膜至得到膜片，干燥24小时后将膜片与支撑体分离，然后将膜片在0～150℃、相对湿度为50％～90％的条件下干燥1～48小时，冷却后即得到不带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜；或者，将静置脱泡所得到的涂膜液在支撑体上涂膜至得到膜片，然后将支撑体和膜片共同在0～150℃、相对湿度为50％～90％的条件下干燥1～48小时，即得到带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜。2.一种脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜的制备方法，其特征是步骤如下：①、在惰性气氛或空气中，在0～120℃的温度条件下，首先在聚乙烯醇(PVA)水溶液中加入硅烷偶联剂和交联剂进行交联反应，其加入量以反应物质量比硅烷偶联剂：交联剂＝10～0.1：1，搅拌反应1～48小时后得到交联产物，然后再向交联产物中加入内酯，其加入量为质量比硅烷偶联剂：内酯＝1：0.1～10，这时内酯上的环氧基团将与硅烷偶联剂上的氨基(─NH2─或─NH─)进行环氧开环反应，在分子链上得到阴、阳离子两种离子交换基团，继续搅拌12小时，将所得到的物质静置脱泡得到涂膜液；②、将静置脱泡所得到的涂膜液先用溶剂溶解，然后将所得到的物质在支撑体上涂膜至得到膜片，接着将支撑体和膜片共同在0～150℃、相对湿度为50％～90％的环境中干燥1～48小时，即得到带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜；或者，干燥后将膜片与支撑体分离，即得到不带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜。3.一种脱除放射性废水中钴离子的两性离子对杂化膜的制备方法，其特征是步骤如下：①、在惰性气氛或空气中，在0～120℃的温度条件下，首先在聚乙烯醇(PVA)水溶液中加入硅烷偶联剂和交联剂进行交联反应，其加入量以反应物质量比硅烷偶联剂：交联剂＝10～0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊生，王康，胡科研，李萌，
申请(专利权)人：合肥学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34