一种咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂的制备方法技术

本发明专利技术属于铀吸附技术领域，具体涉及一种咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂的制备方法；本发明专利技术利用机械强度较高的聚乙烯作为吸附剂的骨架结构，通过化学改性的方法在其表面引入苯基磷酸功能基结构，合成出了一种新型苯基磷酸功能基树脂；本发明专利技术利用化学改性反应成功制备了咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂，制备方法简便，材料机械强度较好；本发明专利技术所制备的苯基磷酸功能基树脂对咸水湖水样有较好吸铀效果，当苯基磷酸功能基树脂在pH＝8.1，铀浓度为0.001g/L的高盐溶液中静态吸附72h时，其吸附容量≥8mg/g(干树脂)。

Method for preparing phenyl phosphate functional base resin for extracting uranium from saltwater lake

The invention belongs to the technical field of uranium adsorption, in particular relates to a salt lake uranium extraction method for preparing phenyl phosphate functional resin; the invention uses polyethylene high mechanical strength as the skeleton structure of the adsorbent, through the method of chemical modification of phenyl phosphate functional groups introduced on the surface structure, and synthesized a new phenyl phosphate functional resin; the invention uses the chemical extraction of uranium from salt lake with phenyl phosphate functional resin and preparation of modified reaction system, simple preparation method, good mechanical strength of the material; the phenyl phosphate functional resin prepared has good absorption effect on uranium brackish lake, when the phenyl phosphate functional groups the resin at pH = 8.1, the concentration of uranium in high salt solution of 0.001g/L 72h static adsorption, the adsorption capacity is more than 8mg/g (Gan Shuzhi).

【技术实现步骤摘要】
一种咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂的制备方法
本专利技术属于铀吸附
，具体涉及一种咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂的制备方法。
技术介绍
天然铀一直是维护国家安全的战略资源。它既是核武器核装料的原料，也是核能(核潜艇的核动力堆、核电站)的核燃料。另一方面，随着我国核电事业的迅猛发展，天然铀的缺口在逐渐加大；而我国又面临其他国家对世界上铀资源利用的竞争。因此将目光转向非矿石铀资源开发利用，将是一个必然的趋势。非矿石铀资源中海洋、咸水湖、盐湖卤水等高盐低铀水体是最重要和最具应用前景的铀资源。其中，咸水湖水体中铀浓度(100-300μg/L)比海水中铀浓度(约3.3μg/L)要高很多，而咸水湖的矿化度(大于1g/L)比盐湖卤水的矿化度(大于35g/L)要低，所以咸水湖比海水和盐湖卤水更具开发潜力。我国目前拥有面积巨大的内陆咸水湖，其中青海、新疆等地的咸水湖水含铀。据初步调查，个别咸水湖的湖表水铀浓度最大值可超过300μg/L。从长远的观点看，矿产资源是有限的。正是基于铀的稀缺性和战略价值，从高盐低铀水体中提取铀作为传统矿石类铀资源的补充或替代，对于保障我国的核震慑力量，支撑核电的快速发展，保护赖以生存的生态环境，具有重要的意义。铀在咸水湖水体中多以三碳酸铀酰络离子[UO2(CO3)3]4-的形式存在。从这类水体中提铀最适宜的方法是吸附法。吸附法的关键是吸附材料，咸水湖水体中盐浓度较高，而铀浓度很低，所以要求吸附材料不但具备选择性吸附铀的性能，而且铀吸附效率也要高。已有研究表明，具有含磷功能基团的吸附剂对铀酰离子有着较好的选择吸附作用。这类功能基材料可在含有多种杂质离子的水溶液中选择性吸附铀，因此有望用于高盐度的水溶液中提取铀。研究人员(Inorg.Chem.,2013,52,196)采用密度泛函理论法，对几种含磷配体与铀酰离子的作用机理进行系统分析，证实配体中磷氧键中的氧原子可以与铀酰离子以2:1的数量络合形成稳定的配体。美国北卡罗莱纳大学的Lin教授(Micropor.Mesopor.Mat.,2013,180,22)报道了将氨基磷酸功能基团引入到介孔二氧化硅骨架材料中，从而合成了一系列含磷有机-无机杂化材料。在模拟海水提铀实验中发现，这类材料对铀的吸附容量最高可达66.7mgU/g吸附剂。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术目的在于提供一种咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂的制备方法，用以解决现有技术中从咸水湖等高盐低铀水系中提铀困难、吸附材料在高盐低铀水系中吸铀性能差的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术一种咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂的制备方法，包括以下步骤：步骤一、苯乙烯-二乙烯苯共聚物交联微球的合成：将苯乙烯、二乙烯苯、过氧化苯甲酰和异辛烷有机相混合均匀；在开启加热和搅拌的状态下，将上述有机相混合物缓慢的加入到明胶溶液的水相中；在70℃-95℃下搅拌反应8-12h；反应结束后，用抽滤的方法使共聚物交联微球与溶液分离；步骤二、氯甲基化共聚物交联微球的合成：在步骤一得到的苯乙烯-二乙烯苯交联微球，加入氯甲醚，其中苯乙烯-二乙烯苯交联微球的质量(g)与氯甲醚体积(mL)之比为1:10；再加入Lewis酸催化剂，Lewis酸催化剂与氯甲醚的摩尔比为1:33；开动搅拌，将温度升至60℃-90℃，搅拌回流反应24-30h，得到产物氯甲基化共聚物交联微球；步骤三、氯甲基化共聚物交联微球的乙二胺功能化反应：在步骤二得到的氯甲基化共聚物交联微球，加入甲苯，其中氯甲基化共聚物交联微球的质量(g)与甲苯体积(mL)之比为1:20，溶胀5h；再加入乙二胺，乙二胺的加入量控制在占总反应物体积的10％-20％，接上冷凝管与搅拌器，50℃-80℃搅拌6-15h；反应结束后将固液混合物抽滤；得到氯甲基化共聚物交联微球的胺化产物；步骤四、苯基磷酸功能基树脂的合成：在步骤三得到的氯甲基化共聚物交联微球的胺化产物，加入无水甲苯，其中氯甲基化共聚物交联微球的胺化产物的质量(g)与甲苯体积(mL)之比为1:20；然后加入p-苯基-二氯氧磷，p-苯基-二氯氧磷与甲苯的体积比为1:20，60℃-100℃条件下搅拌10-24h；反应结束后将固液混合物抽滤；得到产物苯基磷酸功能基树脂。进一步所述步骤一中，苯乙烯、二乙烯苯、过氧化苯甲酰和异辛烷有机相混合时，质量比为：1:(0.12-0.2):(0.012-0.016):(2.2-3.2)。进一步所述步骤一中，还包括用抽滤的方法使共聚物交联微球与溶液分离后，用水洗涤微球，并将洗涤后的微球加入到沸水中煮1-2h以除去有机残留物，过滤并干燥的步骤。进一步所述步骤二中，还包括对产物氯甲基化共聚物交联微球先用甲醇再用去离子水洗涤，干燥的步骤。进一步所述步骤三中，还包括对反应产物用无水乙醇洗涤多次，真空干燥的步骤。进一步所述步骤四中，还包括对产物依次用无水乙醇、去离子水与丙酮洗涤，并真空干燥的步骤。进一步所述搅拌为机械搅拌。一种苯基磷酸功能基树脂，该苯基磷酸功能基树脂的化学结构式为：苯基磷酸功能基树脂作为铀金属吸附剂的应用，将苯基磷酸功能基树脂加入到弱碱性的含铀水溶液中，所述苯基磷酸功能基树脂在弱碱性的含铀水溶液中静态吸附容量≥8mg/g(干树脂)。进一步所述苯基磷酸功能基树脂的质量(g)与含铀水溶液的体积(L)之比大于等于1:120。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术一种咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂的制备方法利用化学改性反应成功制备了咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂，制备方法简便，材料机械强度较好。本专利技术一种咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂的制备方法所制备的苯基磷酸功能基树脂对咸水湖水样有较好吸铀效果；当苯基磷酸功能基树脂在pH＝8.1，铀浓度为0.001g/L的高盐溶液中静态吸附72h时，其吸附容量≥8mg/g(干树脂)。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作详细说明。本专利技术一种咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂的制备方法，包括以下步骤：步骤一、苯乙烯-二乙烯苯共聚物交联微球的合成：将苯乙烯、二乙烯苯、过氧化苯甲酰(BPO)和异辛烷有机相混合均匀，质量比为：1:(0.12-0.2):(0.012-0.016):(2.2-3.2)；在开启加热和搅拌的状态下，将有机相缓慢的加入到明胶溶液的水相中；在70℃-95℃下搅拌反应8-12h；反应结束后，用抽滤的方法使共聚物交联微球与溶液分离，并用水洗涤微球；将洗涤后的微球加入到沸水中煮1-2h以除去有机残留物，过滤并干燥，得到产物苯乙烯-二乙烯苯交联微球；步骤二、氯甲基化共聚物交联微球的合成：在步骤一得到的苯乙烯-二乙烯苯交联微球，加入氯甲醚，其中苯乙烯-二乙烯苯交联微球的质量(g)与氯甲醚体积(mL)之比为1:10；再加入Lewis酸催化剂，Lewis酸催化剂优选SnCl4或ZnCl2，Lewis酸催化剂与氯甲醚的摩尔比为1:33；开动搅拌，将温度升至60-90℃，搅拌回流反应24-30h，得到产物氯甲基化共聚物交联微球；对产物氯甲基化共聚物交联微球先用甲醇再用去离子水洗涤，最后干燥；步骤三、氯甲基化共聚物交联微球的乙二胺功能化反应：在步骤二得到的氯甲基化共聚物交联微球，加入甲苯，其中氯甲基化共聚物交联微球的质量(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、苯乙烯‑二乙烯苯共聚物交联微球的合成：将苯乙烯、二乙烯苯、过氧化苯甲酰和异辛烷有机相混合均匀；在开启加热和搅拌的状态下，将上述有机相混合物缓慢的加入到明胶溶液的水相中；在70℃‑95℃下搅拌反应8‑12h；反应结束后，用抽滤的方法使共聚物交联微球与溶液分离；步骤二、氯甲基化共聚物交联微球的合成：在步骤一得到的苯乙烯‑二乙烯苯交联微球，加入氯甲醚，其中苯乙烯‑二乙烯苯交联微球的质量(g)与氯甲醚体积(mL)之比为1:10；再加入Lewis酸催化剂，Lewis酸催化剂与氯甲醚的摩尔比为1:33；开动搅拌，将温度升至60℃‑90℃，搅拌回流反应24‑30h，得到产物氯甲基化共聚物交联微球；步骤三、氯甲基化共聚物交联微球的乙二胺功能化反应：在步骤二得到的氯甲基化共聚物交联微球，加入甲苯，其中氯甲基化共聚物交联微球的质量(g)与甲苯体积(mL)之比为1:20，溶胀5h；再加入乙二胺，乙二胺的加入量控制在占总反应物体积的10％‑20％，接上冷凝管与搅拌器，50℃‑80℃搅拌6‑15h；反应结束后将固液混合物抽滤；得到氯甲基化共聚物交联微球的胺化产物；步骤四、苯基磷酸功能基树脂的合成：在步骤三得到的氯甲基化共聚物交联微球的胺化产物，加入无水甲苯，其中氯甲基化共聚物交联微球的胺化产物的质量(g)与甲苯体积(mL)之比为1:20；然后加入p‑苯基‑二氯氧磷，p‑苯基‑二氯氧磷与甲苯的体积比为1:20，60℃‑100℃条件下搅拌10‑24h；反应结束后将固液混合物抽滤；得到产物苯基磷酸功能基树脂。...

【技术特征摘要】
1.一种咸水湖提铀用苯基磷酸功能基树脂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、苯乙烯-二乙烯苯共聚物交联微球的合成：将苯乙烯、二乙烯苯、过氧化苯甲酰和异辛烷有机相混合均匀；在开启加热和搅拌的状态下，将上述有机相混合物缓慢的加入到明胶溶液的水相中；在70℃-95℃下搅拌反应8-12h；反应结束后，用抽滤的方法使共聚物交联微球与溶液分离；步骤二、氯甲基化共聚物交联微球的合成：在步骤一得到的苯乙烯-二乙烯苯交联微球，加入氯甲醚，其中苯乙烯-二乙烯苯交联微球的质量(g)与氯甲醚体积(mL)之比为1:10；再加入Lewis酸催化剂，Lewis酸催化剂与氯甲醚的摩尔比为1:33；开动搅拌，将温度升至60℃-90℃，搅拌回流反应24-30h，得到产物氯甲基化共聚物交联微球；步骤三、氯甲基化共聚物交联微球的乙二胺功能化反应：在步骤二得到的氯甲基化共聚物交联微球，加入甲苯，其中氯甲基化共聚物交联微球的质量(g)与甲苯体积(mL)之比为1:20，溶胀5h；再加入乙二胺，乙二胺的加入量控制在占总反应物体积的10％-20％，接上冷凝管与搅拌器，50℃-80℃搅拌6-15h；反应结束后将固液混合物抽滤；得到氯甲基化共聚物交联微球的胺化产物；步骤四、苯基磷酸功能基树脂的合成：在步骤三得到的氯甲基化共聚物交联微球的胺化产物，加入无水甲苯，其中氯甲基化共聚物交联微球的胺化产物的质量(g)与甲苯体积(mL)之比为1:20；然后加入p-苯基-二氯氧磷，p-苯基-二氯氧磷与甲苯的体积比为1:20，60℃-100℃条件下搅拌10-24h；反应结束后将固液混合物抽滤；得到产物苯基磷酸功能基树脂。2.根据权利要求1所述的一种咸水湖提铀用苯基磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：任宇，陈树森，勾阳飞，牛玉清，
申请(专利权)人：核工业北京化工冶金研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11