The invention discloses a preparation method and application of a surface modified film for cesium removal from water body, belonging to the technical field of membrane separation. The concrete steps are as follows: firstly, the intermediate of silica is aminated under the protection of nitrogen reflux; secondly, the amino silica and the membrane surface are linked by chemical treatment to form amide bond, which makes the silica and the membrane surface stable bond; finally, the silica-supported membrane is repeatedly impregnated with ferric chloride and ferrous oxide through repeated impregnation. Potassium cyanide solution makes the surface coordination reaction of the membrane form Prussian blue adsorption active layer. The quality of Prussian blue is controlled by the number and time of impregnation. The membrane filtration experiment proves that the water flux of the Prussian Blue/PVDF modified membrane optimized by the invention is 1000_2000L/h.m2.bar, and the cesium removal rate exceeds 99% in 10 h operation time under the conditions of 0.1mg/L Cs concentration and 100 L/m2.h filtration velocity. Under the condition of coexisting ions and natural organic matter, the modified membrane can still guarantee higher cesium removal rate.
【技术实现步骤摘要】
一种水体除铯用表面改性膜的制备方法及应用
本专利技术涉及一种用于放射性水体中痕量铯(Cs-134,Cs-137)去除的表面改性膜的制备方法及实际应用,尤其是涉及一种表面改性水处理膜的制备方法。此改性膜以聚偏氟乙烯膜为原膜,通过化学处理将纳米二氧化硅(SiO2)和普鲁士蓝(PB)层层负载在聚偏氟乙烯膜(PVDF)表面,制备出稳定的改性膜(PB-g-SiO2-g-PVDF)。该膜可嵌套入膜法水处理系统设备中,从而应用于放射性污染水体(特别是主要受Cs污染的低放水体)的处理。本专利技术属于膜技术水处理及放射性污染水体处理
技术介绍
核电是缓解世界性的能源短缺最有效的方式之一,在我国已经逐渐成为能源结构中的重要组成部分。但另一方面,核电事故一旦发生,将会造成后果严重的环境放射性污染,导致放射性核素进入人体并蓄积于各器官或组织,进而显著提高人类致癌风险。如1986年发生在前苏联的切尔诺贝利核电站爆炸事故,该事故向环境中排放了大量的放射性废物,造成了严重的大气、水源和土壤的放射性污染。2011年,日本福岛核事故的发生再次将核能安全利用问题推到风口浪尖。此次核事故导致大量的放射性废物排入太平洋,造成了严重的污染。这两次典型的核事故泄露到环境中的放射性核素并未能完全得到及时处理,一些核素随着大气、水流等环境介质的运动造成大面积、低浓度、且难以富集和消除的水体放射性污染,成为了亟待解决的放射性难题。此类水体一般水量较大,目前用于高浓度放射性废水处理的方法并不完全适用于这类水体。因此,研究开发受污染水体中痕量放射性核素去除的关键技术,对于应对突发饮用水源放射性污染事 ...
【技术保护点】
1.一种水体除铯用表面改性膜的制备方法及应用,其特征在于,包括如下步骤:(1)取二氧化硅粉末于三口烧瓶中,加入无水甲苯,超声并逐滴加入氨基化试剂,之后在氮气保护回流条件下反应,离心分离沉淀,洗涤并真空干燥,制备出表面氨基化的二氧化硅(SiO2);(2)将聚偏氟乙烯(PVDF)膜反复置于乙醇/正己烷(V/V=1:1)溶液和超纯水中震荡30min,去除膜表面多余颗粒和有机污染物;取出上一步膜放入含有1mol/L氢氧化钾(KOH)和2.5g/L的四丁基氟化铵(TBAF)溶液中,60℃恒温静置使膜表面羟基化;将上一步膜放入1mol/L硫酸氢钠(NaHSO4)和0.001mol/L硫酸混合溶液中,40℃下恒温静置60min;将上一步膜放入浓度为0.5%Wt均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液中,25℃下恒温静置5min,使膜表面羟基与酰氯基发生酰化反应;将步骤(1)中浓度0.05‑0.2%(W/V)的氨基化SiO2超声分散(15min)于四氢呋喃溶液中,加入上一步中的膜,25℃下恒温静置45min,使氨基化SiO2与膜表面酰氯基发生酰化反应;将上一步膜取出置于40℃烘箱内烘干,制得表面负载二氧化硅 ...
【技术特征摘要】
1.一种水体除铯用表面改性膜的制备方法及应用,其特征在于,包括如下步骤:(1)取二氧化硅粉末于三口烧瓶中,加入无水甲苯,超声并逐滴加入氨基化试剂,之后在氮气保护回流条件下反应,离心分离沉淀,洗涤并真空干燥,制备出表面氨基化的二氧化硅(SiO2);(2)将聚偏氟乙烯(PVDF)膜反复置于乙醇/正己烷(V/V=1:1)溶液和超纯水中震荡30min,去除膜表面多余颗粒和有机污染物;取出上一步膜放入含有1mol/L氢氧化钾(KOH)和2.5g/L的四丁基氟化铵(TBAF)溶液中,60℃恒温静置使膜表面羟基化;将上一步膜放入1mol/L硫酸氢钠(NaHSO4)和0.001mol/L硫酸混合溶液中,40℃下恒温静置60min;将上一步膜放入浓度为0.5%Wt均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液中,25℃下恒温静置5min,使膜表面羟基与酰氯基发生酰化反应;将步骤(1)中浓度0.05-0.2%(W/V)的氨基化SiO2超声分散(15min)于四氢呋喃溶液中,加入上一步中的膜,25℃下恒温静置45min,使氨基化SiO2与膜表面酰氯基发生酰化反应;将上一步膜取出置于40℃烘箱内烘干,制得表面负载二氧化硅的膜(SiO2-g-PVDF);(3)将SiO2-g-PVDF改性膜逐片放入0.5mol/L氯化铁(FeCl3)溶液中,25℃恒温条件下,振荡1-3h;将上一步膜放入0.1mol/L亚铁氰化钾(K4Fe(CN)6)溶液中,25℃恒温条件下,振荡3-6h;用超纯水清洗膜后,重复上述步骤,取出膜用超纯水冲洗表面不稳定的普鲁士蓝物质,40℃真空干燥后,制得普鲁士蓝表面改性膜(PB-g-SiO2-g-PVDF)。2.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨禹,刘恒辰,陈雅兰,蒋萧琴,朱家蓠,叶兆勇,侯立安,
申请(专利权)人:北京师范大学,中国人民解放军火箭军工程大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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