一种偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂及制备方法技术

一种偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂及制备方法，涉及一种偕胺肟基超交联微孔树脂铀吸附剂及制备方法。目的是解决现有的用于提取铀的带有偕胺肟基的吸附树脂的吸附率、饱和吸附量和吸附速率低的问题。制备方法：以苯乙烯和二乙烯苯为原料合成聚苯乙烯‑二乙烯苯共聚物作为树脂基体，对树脂基体一次进行氯甲基化、氰基化、超交联和偕胺肟化，得到吸附剂。本发明专利技术吸附剂综合了有机孔微材料的优势和偕胺肟基官能团对铀的优异吸附能力，具有较高的吸附率、饱和吸附量、吸附速率和铀离子选择性。本发明专利技术适用于制备铀吸附剂。

【技术实现步骤摘要】
一种偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂及制备方法
本专利技术涉及一种铀吸附材料及其制备方法，特别涉及一种偕胺肟基超交联微孔树脂铀吸附剂及制备方法。
技术介绍
随着全球能源需求的不断增长，核工业迅速地发展，核工业中放射性同位素的应用及核燃料循环过程中都会产生大量的含铀放射性废水，这些废水中的铀能通过生态循环进入人体和生物体内，对生态环境和人类健康造成了严重的威胁，因此从废水富集和分离铀具有十分重要的意义。此外，随着铀资源的需求增加，传统的铀矿开采已经不能满足社会发展对铀的需求，海水中有超过45亿吨的铀资源，是陆地铀含量的1000多倍。因此，从海水中提取铀为人类提供了一种非常有吸引力的获取铀资源的途径，从长远发展的角度来看，利用我国广阔的海域，积极开展海水提铀研究，开发海洋铀资源，对我国核工业发展具有十分重要的意义。用于提取铀的方法主要包括沉淀-结晶法、阳离子交换法、蒸发浓缩、膜分离、吸附法等。在这些方法中，吸附法工艺简单、后续处理方便、操作费用和成本低、效率高以及不会产生二次污染。已开发出多种吸附剂用于海水提铀，如聚合物纤维，无机材料，生物材料和金属-有机骨架材料等，这些聚合物具有低的吸附率、饱和吸附量和吸附速率，并且化学稳定性较弱，限制了他们的应用。科研工作者已开发出多种偕胺肟基吸铀树脂用于海水提铀，现有的方法中采用不同的洗脱剂制备得到的偕胺肟基苯乙烯-二乙烯苯共聚物大孔树脂，该方法合成的树脂表面积为40.7m2/g，该树脂在接近900min的时候接近吸附平衡，移除率约70％。现有方法合成的偕胺肟基多孔树脂的树脂表面积为2.71m2/g，将其用于铀吸附所用的吸附时间为28小时，吸附容量约仅为2mg/g。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有的用于提取铀的带有偕胺肟基的吸附树脂的吸附率、饱和吸附量和吸附速率低的问题，提出一种偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂及制备方法。本专利技术偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂的结构式为：上述偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂的制备方法按照以下步骤进行：一、以苯乙烯和二乙烯苯为原料合成聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物作为树脂基体；二、将步骤一所得树脂基体氯甲基化，得到氯甲基化树脂；三、将步骤二所得氯甲基化树脂氰基化，得到氰基化树脂；四、以路易斯酸和步骤三所得氰基化树脂为原料合成超交联微孔氰基化树脂；五、将步骤四所得超交联微孔氰基化树脂偕胺肟化，即得到偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂。本专利技术原理及有益效果为：本专利技术经聚合物前体后交联法，以苯乙烯-二乙烯苯共聚物为基体，以其中刚性苯环为链接单元，采用亚甲基作为“桥键”将苯环深度连接，由此产生了高孔隙率的微孔树脂。微孔树脂含有丰富的偕胺肟官能团，使得本专利技术所得吸附剂综合了有机孔微材料的优势和偕胺肟基官能团对铀的优异吸附能力，具有较高的吸附率、饱和吸附量、吸附速率和铀离子选择性。本专利技术吸附剂在pH为6时具有最高的吸附量，该铀吸附剂对浓度C0＝100ppm、pH＝6的铀溶液中的铀离子的吸附率可达到90％以上。由于偕胺肟基对铀离子特定的识别和吸附作用，在30℃的条件下，该铀吸附剂的饱和吸附量是不含偕胺肟微孔树脂的20倍。由于该铀吸附剂中大量的微孔存在，加速了铀离子进入吸附剂，吸附速率是未交联的偕胺肟树脂的3倍。在Na+，K+，Ca2+,Mg2+,Ba2+,Ni2+,Co2+,Sr2+,Pb2+共存离子存在的水溶液中对铀离子有高的选择性；在复杂的实际海水中对铀离子有较高的特异性吸附性能。附图说明图1为HCP-AO的红外光谱图；图2为HCP-AO对U(VI)的吸附量和平衡浓度的关系图图3为HCP-AO对共存离子的选择性吸附图；图4为HCP-AO对U(VI)的吸附量和相对压力的关系图；图5为HCP-AO对U(VI)的吸附率和时间的关系图。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。具体实施方式一：本实施方式偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂的结构式为：本实施方式所得吸附剂综合了有机孔微材料的优势和偕胺肟基官能团对铀的优异吸附能力，具有较高的吸附率、饱和吸附量、吸附速率和铀离子选择性。该铀吸附剂对浓度C0＝100ppm、pH＝6的铀溶液中的铀离子的吸附率可达到90％以上。由于偕胺肟基对铀离子特定的识别和吸附作用，在30℃的条件下，该铀吸附剂的饱和吸附量是不含偕胺肟微孔树脂的20倍。由于该铀吸附剂中大量的微孔存在，加速了铀离子进入吸附剂，吸附速率是未交联的偕胺肟树脂的3倍。在Na+，K+，Ca2+,Mg2+,Ba2+,Ni2+,Co2+,Sr2+,Pb2+共存离子存在的水溶液中对铀离子有高的选择性；在复杂的实际海水中对铀离子有较高的特异性吸附性能。具体实施方式二：本实施方式偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂的制备方法按照以下步骤进行：一、以苯乙烯和二乙烯苯为原料合成聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物作为树脂基体；选择聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物作为树脂基体，该基体含有大量的苯环，为后续的超交联反应提供了基础，此外该基体具有良好的热力学和化学稳定性，使得材料在苛刻的海水条件下能够保持性能稳定。二、将步骤一所得树脂基体氯甲基化，得到氯甲基化树脂；甲基氯是一个活泼的官能团，容易离去，使得亚甲基参与多种化学反应，如亲电取代反应，亲核取代反应等，引入甲基氯为后续引入氰基官能团提供了十分便利的条件，同时为苯环之间发生交联反应形成微孔提供了活泼的亚甲基；三、将步骤二所得氯甲基化树脂氰基化，得到氰基化树脂；选择氰基进行偕胺肟化是因为该反应条件温和，操作简便；四、以路易斯酸和步骤三所得氰基化树脂为原料合成超交联微孔氰基化树脂；五、将步骤四所得超交联微孔氰基化树脂偕胺肟化，即得到偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂。本实施方式经聚合物前体后交联法，以苯乙烯-二乙烯苯共聚物为基体，以其中刚性苯环为链接单元，采用亚甲基作为“桥键”将苯环深度连接，由此产生了高孔隙率的微孔树脂。微孔树脂含有丰富的偕胺肟官能团，使得本实施方式所得吸附剂综合了有机孔微材料的优势和偕胺肟基官能团对铀的优异吸附能力，具有较高的吸附率、饱和吸附量、吸附速率和铀离子选择性。该铀吸附剂对浓度C0＝100ppm、pH＝6的铀溶液中的铀离子的吸附率可达到90％以上。由于偕胺肟基对铀离子特定的识别和吸附作用，在30℃的条件下，该铀吸附剂的饱和吸附量是不含偕胺肟微孔树脂的20倍。由于该铀吸附剂中大量的微孔存在，加速了铀离子进入吸附剂，吸附速率是未交联的偕胺肟树脂的3倍。在Na+，K+，Ca2+,Mg2+,Ba2+,Ni2+,Co2+,Sr2+,Pb2+共存离子存在的水溶液中对铀离子有高的选择性；在复杂的实际海水中对铀离子有较高的特异性吸附性能。具体实施方式三：与具体实施方式二不同的是：步骤一所述聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物的合成方法为：将苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂，其特征在于：高效铀吸附剂的结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂，其特征在于：高效铀吸附剂的结构式为：





2.如权利要求1所述的偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂的制备方法，其特征在于：制备方法按照以下步骤进行：
一、以苯乙烯和二乙烯苯为原料合成聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物作为树脂基体；
二、将步骤一所得树脂基体氯甲基化，得到氯甲基化树脂；
三、将步骤二所得氯甲基化树脂氰基化，得到氰基化树脂；
四、以路易斯酸和步骤三所得氰基化树脂为原料合成超交联微孔氰基化树脂；
五、将步骤四所得超交联微孔氰基化树脂偕胺肟化，即得到偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂。


3.根据权利要求2所述的偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂的制备方法，其特征在于：
步骤一所述聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物的合成方法为：将苯乙烯和二乙烯苯加入容器中，再加入引发剂和无水乙醇，在60-80℃下反应10-24h，冷却至室温后将反应所得聚合物依次经过滤、提取和真空干燥，即得到聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物。


4.根据权利要求2所述的偕胺肟基超交联微孔树脂高效铀吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤二所述氯甲基化的工艺为：在室温下将步骤一所得树脂基体置于1,2-二氯乙烷中溶胀5-10h，然后加入氯甲基甲醚并剧烈搅拌5-20min，再加入无水氯化锌并在55-65℃下进行反应6-8h，冷却至室温后进行提取和真空干燥，得到氯甲基化树脂。


5.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：白建伟，马小飞，闫慧君，王君，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23