一种用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜的制备方法，步骤如下：先制备壳聚糖‑环氧氯丙烷交联产物和金属钛基前驱体，然后将它们加入到聚乙烯醇水溶液中得到涂膜液；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、干燥后得到不带有支撑体杂化膜，或膜片与支撑体不分离、干燥后得到带有支撑体杂化膜；或者，将涂膜液先用溶剂溶解，再在支撑体上涂膜至得到膜片，膜片与支撑体分离得到不带有支撑体杂化膜，或者，膜片与支撑体不分离得到带有支撑体杂化膜。本发明专利技术制备的杂化膜耐温性好，吸附效率高，它对水中锶离子具有较强的吸附能力，既可以用于放射性废水中锶离子的吸附去除，也可以用于非放射性废水中锶离子的吸附分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于核工业放射性废水处理
，特别涉及利用溶胶-凝胶法制备用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜的方法。
技术介绍
我国“核电站中长期发展规划”提出，至2020年核电站装机容量将达到4000万千瓦，核电占全部电力装机容量的比重从现在的不到2％提高到4％，核电年发电量达到2600～2800亿千瓦时；目前一批核电站正在建设或论证中。然而，随着核电技术的迅猛发展，核电安全更加引人关注。特别是日本福岛核事故给我们敲响了警钟，如何安全、经济和妥善地处理中低浓度放射性废水，已成为我国核电工业可持续发展必须解决的重点问题之一。因此，采用新技术、新方法处理核电工业放射性废水成为目前迫切需要解决的核电发展与环境保护及公众安全等环境污染治理方面的关键科学难题，社会需求紧迫。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。核素锶是主要放射性污染源之一，如果处置不当会对环境及人类健康造成严重危害，所以研究含锶放射性废水中锶离子的脱除具有积极的理论意义和实际应用价值。中国专利申请201410009260.5提出的一种放射性含锶废水的处理方法及装置，采用放射性废水中的锶离子与碳酸钙、碳酸钠进行化学反应，从而使碳酸锶在碳酸钙晶种表面沉积，形成大粒径密实的晶体颗粒物快速沉淀到水力旋流底部，以去除部分放射性锶离子；小颗粒的碳酸锶和晶种随上清液进入膜分离器，并与氯化铁反应，颗粒物经中空纤维膜分离后进一步去除放射性锶离子，使出水的放射性大幅度降低；该方法主要是以化学物质来沉淀锶离子，存在处理步骤较多，操作过程繁杂，化学沉积试剂使用较多，锶离子处理不彻底、膜污染严重等缺点，其应用价值有限，难以满足大规模工业化放射性废水处理的实际需求。中国专利申请201210539412.3提出的吸附分离锶离子的酵母模板中空硅基材料表面印迹吸附剂的制备方法及其应用，以酵母模板中空硅基材料为基质材料，二价锶离子为模板离子，壳聚糖为功能单体，γ-(2，3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷为交联剂，利用悬浮聚合法进行离子印迹聚合改性制备而得到印迹吸附剂；该方法存在酵母/硅复合物包覆不完整，模板分子易脱落及热稳定性差等缺点，其应用价值有限，难以满足大规模工业化放射性废水处理的实际需求。中国专利申请201610141746.3提出的一种利用蒙脱石-尿素分解菌联合治理锶离子污染的方法，采用从自然环境中分离得到一株尿素分解菌，将该菌接入液体培养基，然后将蒙脱石加入到含锶离子的土壤或水体中；再将尿素以及蛋白胨和所获得的尿素菌液加入到受污染物中，由此来去除污染物中的锶离子；该方法主要是以尿素分解菌来吸附锶离子，存在处理步骤较多，二次污染严重、尿素分解菌受环境温度影响大、使用时受到南北地域温差大的限制等缺点，应用价值有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜的制备方法，以克服现有技术上的缺陷，为含锶放射性废水中锶离子的脱除和净化提供一条新途径。为实现该目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜的制备方法，其特征是步骤如下：①、壳聚糖-环氧氯丙烷交联产物的制备将质量百分浓度为2～6％的醋酸溶液加入到壳聚糖(CTS)中，不断搅拌，当壳聚糖完全溶解后再加入环氧氯丙烷(ECH)，其加入量以质量比计CTS：ECH＝1：0.1～10，交联反应1～24h，至得到壳聚糖-环氧氯丙烷交联产物；②、金属钛基前驱体的制备按质量比计CTS：TBT：乙酰丙酮＝8～15：0.6～1.0：0.1～0.2先将钛酸四丁酯(TBT)用适量正丁醇溶解，再加入乙酰丙酮，不断搅拌使其混合均匀，室温再继续搅拌1～6h，得到含有钛酸四丁酯和乙酰丙酮的金属钛基前驱体；③、涂膜液的制备按质量比计CTS：PVA＝8～15：2～5制备5％聚乙烯醇(PVA)水溶液，将①得到的壳聚糖-环氧氯丙烷交联产物加入到该5％聚乙烯醇(PVA)水溶液中，室温搅拌1～3h，得到混合产物；再将②得到的金属钛基前驱体加入到该混合产物中，溶胶-凝胶反应1～24h，得到无机-有机杂化前驱体，将所得到的无机-有机杂化前驱体静置脱泡1～24h得到涂膜液；或者，按质量比计CTS：PVA＝8～15：2～5制备5％聚乙烯醇(PVA)水溶液，先将①得到的壳聚糖-环氧氯丙烷交联产物与②所得到的金属钛基前驱体进行混合，室温搅拌1～3h，再将所得到的物质加入到5％的聚乙烯醇(PVA)水溶液中，溶胶-凝胶反应1～24h，得到无机-有机杂化前驱体，将所得到的无机-有机杂化前驱体静置脱泡1～24h得到涂膜液；④、杂化膜的制备将上述静置脱泡后的涂膜液直接在支撑体上涂膜至得到膜片，室温下放置1～48h，将膜片与支撑体分离，然后再将膜片在0～100℃条件下干燥1～48h，冷却后即得到不带有支撑体的可用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜；或者，将静置脱泡后的涂膜液直接在支撑体上涂膜至得到膜片，然后在0～100℃条件下，将膜片和支撑体一起共同干燥1～48h，膜片和支撑体不分离即得到带有支撑体的可用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜。或者，将上述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，接着将膜片和支撑体共同在10～100℃条件下干燥1～48h，膜片和支撑体不分离即得到带有支撑体的可用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜；或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去除放射性废水中锶离子的杂化膜。所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、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。所述涂膜采用流动涂膜、刮膜、喷洒涂膜、浸渍涂膜或旋转涂膜。所述支撑体选用聚四氟乙烯板(Teflon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、玻璃板、涤纶布、锦纶布、玻璃纤维布、尼龙布或无纺布。所述干燥选用真空干燥、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。本专利技术的有益效果表现在：1)、制备的杂化膜既可以带有支撑体，也可以不带有支撑体；它对水中锶离子(Sr2+)具有较强的吸附脱除能力，既可以用于含锶放射性废水中锶离子的吸附脱除，也可以用于其它含锶非放射性废水中锶离子的吸附分离，消除其对环境和人类的危害。2)、与现有技术相比较，本专利技术采用溶胶-凝胶法制备用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜，其突出特点是借助壳聚糖-环氧氯丙烷交联产物上含有的功能基团与水溶液中锶离子之间的络合反应来增加杂化膜对锶离子的脱除效果；借助金属钛基前驱体增加杂化膜的热稳定性和抗辐射性能，由于本专利技术方法制备得到的杂化膜可以制成工业膜分离装置用于放射性废水中低浓度锶离子的吸附去除以及吸附后剩余液的过滤等，所以能够满足核电工业大规模脱除低浓度放射性废水中锶离子的实际需求。与中国专利申请201410009260.5中采用锶离子与碳酸盐进行化学反应，使碳酸锶和晶种随上清液进入膜分离器，进行膜分离除去放射性锶离子的方法相比，采用本专利技术方法制备的杂化膜吸附剂呈膜片状，该制备方法步骤少，而且锶离子的吸附和吸附后剩余液的膜分离可以同步进行，操作过程简便，对低浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜的制备方法，其特征是步骤如下：①、壳聚糖‑环氧氯丙烷交联产物的制备将质量百分浓度为2～6％的醋酸溶液加入到壳聚糖(CTS)中，不断搅拌，当壳聚糖完全溶解后再加入环氧氯丙烷(ECH)，其加入量以质量比计CTS：ECH＝1：0.1～10，交联反应1～24h，至得到壳聚糖‑环氧氯丙烷交联产物；②、金属钛基前驱体的制备按质量比计CTS：TBT：乙酰丙酮＝8～15：0.6～1.0：0.1～0.2先将钛酸四丁酯(TBT)用适量正丁醇溶解，再加入乙酰丙酮，不断搅拌使其混合均匀，室温再继续搅拌1～6h，得到含有钛酸四丁酯和乙酰丙酮的金属钛基前驱体；③、涂膜液的制备按质量比计CTS：PVA＝8～15：2～5制备5％聚乙烯醇(PVA)水溶液，将①得到的壳聚糖‑环氧氯丙烷交联产物加入到该5％聚乙烯醇(PVA)水溶液中，室温搅拌1～3h，得到混合产物；再将②得到的金属钛基前驱体加入到该混合产物中，溶胶‑凝胶反应1～24h，得到无机‑有机杂化前驱体，将所得到的无机‑有机杂化前驱体静置脱泡1～24h得到涂膜液；④、杂化膜的制备将上述静置脱泡后的涂膜液直接在支撑体上涂膜至得到膜片，室温下放置1～48h，将膜片与支撑体分离，然后再将膜片在0～100℃条件下干燥1～48h，冷却后即得到不带有支撑体的可用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜；或者，将静置脱泡后的涂膜液直接在支撑体上涂膜至得到膜片，然后在0～100℃条件下，将膜片和支撑体一起共同干燥1～48h，膜片和支撑体不分离即得到带有支撑体的可用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜。...

【技术特征摘要】
1.一种用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜的制备方法，其特征是步骤如下：①、壳聚糖-环氧氯丙烷交联产物的制备将质量百分浓度为2～6％的醋酸溶液加入到壳聚糖(CTS)中，不断搅拌，当壳聚糖完全溶解后再加入环氧氯丙烷(ECH)，其加入量以质量比计CTS：ECH＝1：0.1～10，交联反应1～24h，至得到壳聚糖-环氧氯丙烷交联产物；②、金属钛基前驱体的制备按质量比计CTS：TBT：乙酰丙酮＝8～15：0.6～1.0：0.1～0.2先将钛酸四丁酯(TBT)用适量正丁醇溶解，再加入乙酰丙酮，不断搅拌使其混合均匀，室温再继续搅拌1～6h，得到含有钛酸四丁酯和乙酰丙酮的金属钛基前驱体；③、涂膜液的制备按质量比计CTS：PVA＝8～15：2～5制备5％聚乙烯醇(PVA)水溶液，将①得到的壳聚糖-环氧氯丙烷交联产物加入到该5％聚乙烯醇(PVA)水溶液中，室温搅拌1～3h，得到混合产物；再将②得到的金属钛基前驱体加入到该混合产物中，溶胶-凝胶反应1～24h，得到无机-有机杂化前驱体，将所得到的无机-有机杂化前驱体静置脱泡1～24h得到涂膜液；④、杂化膜的制备将上述静置脱泡后的涂膜液直接在支撑体上涂膜至得到膜片，室温下放置1～48h，将膜片与支撑体分离，然后再将膜片在0～100℃条件下干燥1～48h，冷却后即得到不带有支撑体的可用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜；或者，将静置脱泡后的涂膜液直接在支撑体上涂膜至得到膜片，然后在0～100℃条件下，将膜片和支撑体一起共同干燥1～48h，膜片和支撑体不分离即得到带有支撑体的可用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜。2.一种用于去除放射性废水中锶离子的杂化膜的制备方法，其特征是步骤如下：①、壳聚糖-环氧氯丙烷交联产物的制备将质量百分浓度为2～6％的醋酸溶液加入到壳聚糖(CTS)中，不断搅拌，当壳聚糖完全溶解后再加入环氧氯丙烷(ECH)，其加入量以质量比计CTS：ECH＝1：0.1～10，交联反应1～24h，至得到壳聚糖-环氧氯丙烷交联产物；②、金属钛基前驱体的制备按质量比计CTS：TBT：乙酰丙酮＝8～15：0.6～1.0：0.1～0.2先将钛酸四丁酯(TBT)用适量正丁醇溶解，再加入乙酰丙酮，不断搅拌使其混合均匀，室温再继续搅拌1～6h，得到含有钛酸四丁酯和乙酰丙酮的金属钛基前驱体；③、涂膜液的制备按质量比计CTS：PVA＝8～15：2～5制备5％聚乙烯醇(PVA)水溶液，先将①得到的壳聚糖-环氧氯丙烷交联产物与②所得到的金属钛基前驱体进行混合，室温搅拌1～3h，再将所得到的物质加入到5％的聚乙烯醇(PVA)水溶液中，溶胶-凝胶反应1～24h，得到无机-有机杂化前驱体，将所得到的无机-有机杂化前驱体静置脱泡1～24h得到涂膜液；④、杂化膜的制备将上述静置脱泡后的涂膜液直接在支撑体上涂膜至得到膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊生，王珊珊，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