一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料制备方法，包括以下步骤：制备偕胺肟化聚丙烯腈溶液；将偕胺肟化聚丙烯腈溶液与强碱水溶液混溶并保持加热搅拌至溶解；将搅拌后的溶液加入能够交联凝胶化的高分子材料水溶液中，混合均匀；将多孔结构弹性材料浸没到混合溶液中，真空脱气泡；干燥；将干燥后的多孔结构弹性材料浸没于交联剂溶液中进行交联凝胶化；用清水漂洗，即得。本发明专利技术通过能够交联凝胶化的高分子材料水溶液进行交联凝胶化复合，提高了偕胺肟化聚丙烯腈在多孔结构弹性材料骨架上的包覆强度、改善材料柔性、力学稳定性和亲水性；从而获得用于海水提取铀离子的高吸附性多孔结构弹性复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料及其制备方法
本专利技术涉及海水提铀吸附材料
，特别涉及一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料及其制备方法。
技术介绍
铀是一种重要的能源物资，它对工业、农业、国防和科学技术都有重要意义，与其它海洋化学资源相比，铀资源浓度更低，结构更复杂，提取难度更高。因此，用于提取铀的萃取剂或吸附剂必须具有对铀极高的萃取或吸附能力和选择性。经济性地制备高效率、高选择性和稳定耐用的提取剂是实现大规模海水提铀的关键。目前有很多研究回收铀的方法，其主要有：吸附法、化学沉淀法、生物处理法、膜处理法、浮选法、超导分离法和综合利用法，其中吸附法是最适宜的方法之一。使用吸附剂进行海水提铀时，首先将吸附剂放置到合适的海域进行长时间吸附，然后将吸附剂从海水中收集并进行一系列化学脱附程序，以获得富含铀的浓缩液并还原吸附剂。理想的吸附剂不仅具有良好吸附铀的吸附量和选择性，还应该具有较好的机械强度，能够经受吸附、脱附处理过程，并能重复使用多次。常用的高分子螯合吸附剂往往具有较好的吸附、脱附性能，但是力学强度不够，并且不能长时间、多次反复使用。现有技术的吸附材料重复使用率低，使用几次以后就会由于材料被严重破坏而无法使用。
技术实现思路
鉴以此，本专利技术提出一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料及其制备方法，解决现有技术吸附材料吸附率低且不能长时间、多次反复使用的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料制备方法，包括以下步骤：(1)将聚丙烯腈溶解于有机溶剂中进行偕胺肟改性处理，得到偕胺肟化聚丙烯腈溶液。(2)将偕胺肟化聚丙烯腈溶液与强碱水溶液混溶并保持加热搅拌至溶解；偕胺肟化聚丙烯腈溶液与强碱水溶液混溶可以获得水溶性高分子溶液。(3)将搅拌后的溶液加入能够交联凝胶化的高分子材料水溶液中，混合均匀；将步骤(2)获得水溶性高分子溶液加入能够交联凝胶化的高分子材料水溶液中，有利于后期的混合交联，获得高强度高韧性的材料。(4)将多孔结构弹性材料浸没到步骤(3)得到的聚合物混合溶液中，并置于真空环境中进行脱气泡；(5)将吸附聚合物混合溶液的多孔结构弹性材料进行干燥；(6)将干燥后的多孔结构弹性材料浸没于交联剂溶液中进行交联，或光照交联；(7)把步骤(6)中的多孔结构弹性材料取出，用清水漂洗后即得。进一步的，所述步骤(1)中，按重量份比计算，把8～20份盐酸羟胺加入到含500份DMF或DMSO或DMAC的烧瓶中，搅拌至完全溶解，然后加入3～15份碱性固体粉末，常温剧烈搅拌，然后加入5～25份聚丙烯腈原料粉末，密封后在60～90℃恒温环境中反应，冷却后离心，去除固体不溶物，收集上清中的偕胺肟化聚丙烯腈的DMF或DMSO或DMAC溶液。进一步的，所述步骤(2)中，使用的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、甲基三乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵中的一种或几种。进一步的，所述步骤(2)中，将等体积的偕胺肟化聚丙烯腈溶液与强碱水溶液加热搅拌至溶解，偕胺肟化聚丙烯腈溶液的质量浓度为0.5％～10％；强碱水溶液的摩尔浓度为10～1000mM。进一步的，所述步骤(2)中，加热温度范围是50～100℃，搅拌时间为0.5～30分钟。进一步的，所述步骤(3)中，能够交联凝胶化的高分子材料水溶液的质量浓度为0.5％～10％。进一步的，所述步骤(3)中，能够交联凝胶化的高分子材料为海藻酸钠、壳聚糖或聚乙二醇二丙烯酸酯。进一步的，所述步骤(4)中，多孔结构弹性材料为亲水性海绵结构聚合物发泡材料。进一步的，所述步骤(5)中，多孔结构弹性材料的干燥处理方法为鼓风干燥箱中100℃以下烘干，或为冷冻干燥，或为自然晾干。进一步的，所述步骤(6)中，交联剂溶液为饱和氯化钙溶液或氯化钙稀溶液或戊二醛溶液，或采用紫外光进行光照交联。本专利技术还提出一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料，根据上述的制备方法制备而得。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料制备方法条件温和、过程简便、成本低廉，易于规模化生产制造。可以直接使用已经工业化的多孔结构弹性材料，例如亲水性海绵结构聚合物发泡材料作为结构支撑材料，不仅具有优异的力学性能，满足实际应用的需要，且易于该海水提铀新材料的工业化推广；通过控制偕胺肟化聚丙烯腈溶液浓度和其他工艺参数，显著提高多孔结构弹性材料吸附材料三维表面的偕胺肟基团活性位点；通过能够交联凝胶化的高分子材料水溶液进行交联凝胶化复合，提高了偕胺肟化聚丙烯腈在多孔结构弹性材料骨架上的包覆强度、改善材料柔性、力学稳定性和亲水性；从而获得用于海水提取铀离子的高吸附性多孔结构弹性复合材料。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1获得的产品照片。图2为本专利技术实施例1获得的产品的扫描电子显微镜(SEM)照片图。图3为本专利技术实施例1中进行铀吸附实验的装置照片。图4为本专利技术实施例1中进行铀吸附实验后的照片。图5为本专利技术实施例1中进行铀洗脱后的照片。具体实施方式为了更好理解本专利技术
技术实现思路
，下面提供具体实施例，并结合附图对本专利技术做进一步的说明。本专利技术提出一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料制备方法，包括以下步骤：(1)按重量份比计算，把8～20份盐酸羟胺加入到含500份DMF或DMSO或DMAC的烧瓶中，搅拌至完全溶解，然后加入3～15份碱性固体粉末，优选常温剧烈搅拌0.5～2小时，然后加入5～25份聚丙烯腈原料粉末，密封后优选在60～90℃恒温环境中搅拌反应6～48小时，冷却后离心，去除固体不溶物，收集上清中的偕胺肟化聚丙烯腈的DMF或DMSO或DMAC溶液；该步骤过程中碱性固体粉末可以为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾或碳酸氢钠等，以调节pH值。(2)将偕胺肟化聚丙烯腈的DMF或DMSO或DMAC溶液与强碱水溶液加热搅拌至溶解，具体为，将等体积的偕胺肟化聚丙烯腈溶液与强碱水溶液进行混溶，偕胺肟化聚丙烯腈的DMF或DMSO或DMAC溶液的质量浓度优选为0.5％～10％，强碱水溶液的摩尔浓度优选为10～1000mM，加热温度范围优选为50～100℃，搅拌时间优选为0.5～30分钟。此处需要说明的是，质量浓度指的是溶质的质量占全部溶液质量的百分率。摩尔浓度指的是1升溶液中所含溶质的摩尔数。使用的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、甲基三乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵中的一种或几种。(3)将搅拌后的溶液加入能够交联凝胶化的高分子材料水溶液中，混合均匀；优选的，能够交联凝胶化的高分子材料水溶液的质量浓度为0.5％～10％，能够交联凝胶化的高分子材料优选为海藻酸钠、壳聚糖或聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)等。(4)将多孔结构弹性材料浸没到步骤(3)得到的聚合物混合溶液中，并置于真空环境中进行脱气泡；多孔结构弹性材料为亲水性海绵结构聚合物发泡材料，优选为密胺海绵(纳米海绵)或其他聚氨酯海绵、天然乳胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将聚丙烯腈溶解于有机溶剂中进行偕胺肟改性处理，得到偕胺肟化聚丙烯腈溶液；(2)将偕胺肟化聚丙烯腈溶液与强碱水溶液混溶并保持加热搅拌至溶解；(3)将搅拌后的溶液加入能够交联凝胶化的高分子材料水溶液中，混合均匀；(4)将多孔结构弹性材料浸没到步骤(3)得到的聚合物混合溶液中，并置于真空环境中进行脱气泡；(5)将吸附聚合物混合溶液的多孔结构弹性材料进行干燥；(6)将干燥后的多孔结构弹性材料浸没于交联剂溶液中进行交联，或光照交联；(7)把步骤(6)中的多孔结构弹性材料取出，用清水漂洗后即得。

【技术特征摘要】
1.一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将聚丙烯腈溶解于有机溶剂中进行偕胺肟改性处理，得到偕胺肟化聚丙烯腈溶液；(2)将偕胺肟化聚丙烯腈溶液与强碱水溶液混溶并保持加热搅拌至溶解；(3)将搅拌后的溶液加入能够交联凝胶化的高分子材料水溶液中，混合均匀；(4)将多孔结构弹性材料浸没到步骤(3)得到的聚合物混合溶液中，并置于真空环境中进行脱气泡；(5)将吸附聚合物混合溶液的多孔结构弹性材料进行干燥；(6)将干燥后的多孔结构弹性材料浸没于交联剂溶液中进行交联，或光照交联；(7)把步骤(6)中的多孔结构弹性材料取出，用清水漂洗后即得。2.根据权利要求1所述的用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，按重量份比计算，把8～20份盐酸羟胺加入到含500份DMF或DMSO或DMAC的烧瓶中，搅拌至完全溶解，然后加入3～15份碱性固体粉末，常温剧烈搅拌，然后加入5～25份聚丙烯腈原料粉末，密封后在60～90℃恒温环境中反应，冷却后离心，去除固体不溶物，收集上清中的偕胺肟化聚丙烯腈的DMF或DMSO或DMAC溶液。3.根据权利要求1所述的用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，使用的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、甲基三乙基氢氧化铵、四丙基氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东，伍晖，王宁，
申请(专利权)人：海南大学，清华大学，
类型：发明
国别省市：海南,46