一种在高酸度下对铀酰离子具有良好吸附性能的吸附材料制造技术

本发明专利技术涉及一种在高酸度下对铀酰离子具有良好吸附性能的吸附材料，是以氧化硅为壳、ASAIII(偶氮胂III)为核的纳米颗粒复合材料。该材料由以下方式获得：将饱和ASAIII水溶液15mL、环己烷150mL、吐温80 30～200μL，经超声、搅拌均匀，用氨水调节pH为8；取100～600μL TEOS，用环己烷稀释至40mL，制得TEOS‑环己烷溶液；将盛有混合溶液的容器置于磁力搅拌器之上，转速为400转/min条件下，滴加制得的TEOS‑环己烷溶液，每隔15～20min滴加200～500μL，滴加完毕停止搅拌，将液体倒出，离心，去上清液，乙醇洗涤后80℃下烘干。该材料在高酸度(pH＝1)下，表现出更好的对铀酰离子的吸附性能，吸附率达65％，明显高于活性炭球及ASAIII处理的活性炭材料，并可重复使用，特别适用于高酸度条件下低浓度含铀废水的处理。

A kind of adsorbent with good adsorption performance for uranyl ion under high acidity

The invention relates to an adsorption material with good adsorption performance for uranyl ion under high acidity, which is a nano particle composite material with silicon oxide as shell and ASAIII (arsenazo III) as core. The materials obtained by the following way: the saturated water solution of ASAIII 15mL, Twain 150mL, 80 cyclohexane 30 ~ 200 L, ultrasound, mixing with ammonia pH was adjusted to 8; from 100 to 600 L TEOS, with cyclohexane diluted to 40mL, TEOS prepared containing Cyclohexane Solution; the container is placed in a magnetic stirrer in the mixed solution, the speed of 400 RPM under the condition of /min, adding the prepared TEOS cyclohexane solution, every 15 ~ 20min add 200 ~ 500 L, dropping end stop stirring the liquid pouring, centrifugation, supernatant to ethanol after washing, drying at 80 DEG C. The material in high acidity (pH = 1), showed better adsorption of uranyl ion, the adsorption rate was 65%, significantly higher than that of activated carbon spheres and ASAIII treated activated carbon materials, and can be repeatedly used, particularly suitable for processing high acidity condition of low concentration wastewater containing uranium.

【技术实现步骤摘要】
一种在高酸度下对铀酰离子具有良好吸附性能的吸附材料
本专利技术涉及一种在高酸度下对铀酰离子具有良好吸附性能的吸附材料及其制备方法，该吸附材料可用于高酸度废水中铀酰离子的去除。
技术介绍
核能发电已成为能源发展的一个趋势，它具有污染小、发电量大、效率高等优点，在当今全球低碳环保的背景下是一种有发展潜力的新能源。它既可避免大量燃料的运输和消耗，又可减少对环境的污染。此外，核能作为和平利用的重要能源，已经被广泛用于医疗、工业、农业等其它领域。其中铀及其化合物是核工业中不可缺少的重要原料之一，而核反应产生的核辐射线和人工制取的铀同位素更是许多科研领域中有效的研究工具。近年来，核能的快速发展在给人类社会带来巨大经济效益和社会效益的同时，因其放射性废水的排放量越来越大，对环境也造成了严重的污染。低浓度含铀废水来源很多,在核燃料循环过程中，从铀矿的开采、选冶和精制的废水，到核燃料原件制造的废水、反应堆的运行废水中都含有大量的铀，废水液酸度很高。各大医院、研究部门及高等院校实验室在研究铀的实验过程中会产生一定量的含铀酸性废水，对环境的污染也不容忽视。铀是具有天然放射性的元素，广泛应用于工业、农业和国防等众多领域中，但是它对生物体有很大的毒性，放射性核素铀进入环境后，会对生态环境和人类健康造成伤害，因此人们越来越重视废水中铀的去除以及回收。含铀废水中不仅有重金属离子以及多种酸碱盐类，还含有镭、钍等放射性元素[4]。铀在水溶液中的价态包括：三价、四价、五价和六价。三价铀离子是强还原剂，易被氧化为四价和六价。四价铀能够被溶液中的氧缓慢氧化为六价。五价铀在酸性溶液中会发生歧化反应，一部分被还原为四价，一部分被氧化为六价。通常情况下，水溶液中的铀为六价，即以铀酰离子(UO22+)形式存在，其迁移、弥散过程中pH对其影响很大，在pH升高时，如硫酸铀酰在pH>3时就开始强烈水解，pH＝5～6时可以沉淀完全，所以在低pH条件下，铀比较容易弥散、迁移，可溶性较好，不易去除，水体中除铀主要指的是去除U(VI)及其化合物，即微量铀酰离子。无论是回收再利用铀资源以提高资源利用率、缩小铀资源供需差距，还是减小含铀废水对环境的污染、降低对人体的伤害，从废水中分离富集铀都是必要的。处理含铀废水的方法可分为物理、物理化学、生物处理方法。物理法中有自然沉降、过滤、稀释、蒸发浓缩、膜处理等；物理化学处理方法有化学沉淀、离子交换、电渗析、吸附等；生物法有细菌或微生物净化等。目前处理含铀废水的主要方法有蒸发浓缩、膜处理、化学沉淀、离子交换、吸附和生物处理等。其中吸附法通过选择对放射性核素有吸附性的吸附剂，使放射性核素固化，从而去除废水中铀。它具有材料来源丰富、简单、针对性强等优点，是从含铀废水中回收铀的最常用方法。吸附法净化废水中铀的主要机理包括：离子交换、表面复合、表面沉淀和表面还原沉淀等，关键在于选择合适的吸附剂。常见的铀吸附剂有粘土矿物、生物质材料、天然高分子、碳材料等几类，然而这些吸附材料存在吸附效率不高、选择性不强、生产周期长、成本高、回收困难等问题。而复合材料所制吸附剂的吸附量相对更大，且复合材料可根据不同用途选择不同基体形态进行复合，具有基体形态多样化的特点。更为重要的一点是，复合材料的功能基团是可设计的，可以此提高吸附剂对特定金属离子的吸附选择性。因此复合材料吸附材料已成为近年来铀的富集分离的研究热点。用于吸附的复合材料基体要求物理、化学稳定性好、比表面积大、孔隙率高并且含有嫁接能力强的功能基团，基体主要有树脂、纤维、壳聚糖、碳材料、多孔硅等。但是目前已有的吸附材料还很难能在高酸度下对铀酰离子进行有效的吸附。复合材料中的核-壳结构纳米材料是当今材料研究中一个快速发展的领域，它通过核心粒子与外壳分子的有序组装可以实现两种成分各自特性的联合，其中硅包覆材料已被广泛应用于诸多研究之中。硅包覆材料是一种具有核-壳结构的多孔纳米复合材料，硅胶的包覆可以通过化学作用、静电吸引、表面沉积、超分子组装等方式实现。由于其具有较大的表面积、高度的多孔性及尺寸可调的性质，可以被应用于吸附、分离、催化等反应，已经得到了越来越多的关注。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种在高酸度下对铀酰离子具有良好吸附性能的吸附材料，为高酸度下含铀废水的处理提供性能更为优异的新材料。本专利技术制备的一种在高酸度下对铀酰离子具有良好吸附性能的吸附材料，是以氧化硅为壳、ASAIII(偶氮胂III)为核的纳米颗粒复合材料。本专利技术吸附材料利用反相微乳液技术制备，包括以下步骤：a.将饱和ASAIII水溶液15mL、环己烷150mL、吐温8030～200μL，经超声、搅拌均匀，用氨水调节pH为8；b.取100～600μLTEOS，用环己烷稀释至40mL，制得TEOS-环己烷溶液；c.将盛有步骤a混合溶液的容器置于磁力搅拌器之上，转速为400转/min条件下，滴加步骤b制得的TEOS-环己烷溶液，每隔15～20min滴加200～500μL，若干次后滴加完毕，停止搅拌，将液体倒出，离心，去上清液，乙醇洗涤后，将样品80℃进行烘干，即获得所述含ASAIII的核壳结构吸附材料。实验结果表明，步骤a所述的吐温80加入量为50μL，步骤b所述的TEOS用量为400μL，每次滴加稀释后的TEOS-环己烷溶液用量为400μL时，所获得的硅包覆ASAIII吸附材料的微观形貌最佳，吸附效果也最理想。偶氮胂Ⅲ(ASAIII)是一种变色酸双偶氮类显色剂，对铀酰离子有很强的络合作用，在高酸度(pH＝1～3)介质中能与铀酰离子(UO22+)1：1配位，由于其溶于水，不能直接用作吸附剂，所以需要将它与水隔离，利用核壳结构将其封装氧化硅壳内，从而实现氧化硅疏水性、化学稳定性、热稳定性与ASAIII强络合性的结合，制备出一种新型复合吸附材料。利用反相微乳液技术设计具有特定性能的微环境，制备各种特定性能的纳米颗粒是一种简单、快捷、有效的方法，为新材料的制备合成开辟了一条新的途径。微乳液的配制方法有机械乳化法、转相乳化法和自然乳化法，在制备纳米颗粒过程中主要采用自然乳化法。将环己烷、饱和ASAIII水溶液与表面活性剂吐温80按照一定比例混合均匀，向体系中滴加溶有硅酸乙酯的环己烷，在一定的配比范围内可形成微乳液。在此微环境中，通过催化剂的催化作用，TEOS发生水解、缩聚，生成氧化硅并包覆在ASAIII表面液滴的外面，制备出具有核壳结构含ASAIII的纳米吸附材料。壳层氧化硅经过特殊处理可形成多个孔道，成为铀酰离子迁移的通道。用氧化硅为外壳，其内部的ASAIII为核，对铀酰离子具有很好的吸附性能。将吸附了铀酰离子的硅包覆吸附材料离心过滤分离出来后，通过改变pH使离子脱附，使吸附材料再生，吸附的铀也得以回收利用。本专利技术方法制备的具有核壳结构含ASAIII的吸附材料在高酸度(pH＝1)下，表现出更好的对铀酰离子的吸附性能，吸附率达65％，明显高于活性炭球及ASAIII处理的活性炭材料。说明这种新型具有核壳结构的含ASAIII吸附材料对铀酰离子具有较强的吸附能力，是一种新型的铀酰离子吸附材料，适用于高酸度条件下低浓度含铀废水的处理，将展现出良好的应用前景。附图说明图1是本专利技术方法获得的硅包覆ASAIII吸附材料的SEM图(a：吐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在高酸度下对铀酰离子具有良好吸附性能的吸附材料，其特征是以氧化硅为壳、ASAIII为核的纳米颗粒复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种在高酸度下对铀酰离子具有良好吸附性能的吸附材料，其特征是以氧化硅为壳、ASAIII为核的纳米颗粒复合材料。2.一种制备权利要求1所述吸附材料的方法，其特征在于包括以下步骤：a.将饱和ASAIII水溶液15mL、环己烷150mL及30～200μL吐温80，经超声、搅拌均匀，用氨水调节pH为8，制得混合溶液；b.取100～600μLTEOS，用环己烷稀释至40mL，制得TEOS-环己烷溶液；c.将盛有步骤a混合溶液的容器置于磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，李雪娇，邵瑞丽，宋姗珊，程舸，刘晓梅，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22