一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料，它选用偕胺肟化的二氨基马来腈与海藻酸钠的含氧官能团及环糊精的含氧官能团结合，一方面引入了偕胺肟基团，增加了凝胶中吸附位点，大大增强了复合材料对六价铀的选择吸附能力，另一方面海藻酸钠与环糊精增强了材料的机械性能，获得更强的力学性能，使材料具有良好的机械性能，可以重复多次利用，并且容易与水体分离，同时也增加了复合气凝胶中吸附位点，用于富集六价铀富集率高、吸附时间短，并且不受海水盐度的影响，以重复多次利用，并且容易与水体分离，易于回收和循环使用。

【技术实现步骤摘要】
一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料及其制备方法与应用，属于化学及环境

技术介绍
随着全球经济的快速发展，对能源的需求日益提高。有限的化石燃料及其燃烧带来的问题，使得人们越来越关注可持续的清洁能源。核能作为清洁能源之一，已受到广泛的关注。随着核工业的逐渐发展，人们对其主要原料铀资源的需求也逐渐增长。现有的陆地铀矿储量预计仅够人类使用一百年左右。而海水中大约有45亿吨铀，相当于陆地铀矿的一千倍，海水提铀有望成为保证核能源可持续发展的一种可行方案。目前水体中富集六价铀的方法主要有还原沉淀，膜分离，萃取，电解回收，离子交换，吸附等。其中，吸附法被认为是最有效的处理方法之一。可是海水中铀的浓度很低，海水盐度高，从海水中富集铀极具挑战。偕胺肟基吸附剂具有制备简单，稳定性高，可以选择性吸附铀等特点。21世纪初用于大规模工程化实验，证明了其实用性。环糊精是绿色且可生物降解的环状大分子化合物，由葡萄糖组成的，无毒无害无副作用，能被人体吸收。β-环糊精是最常被使用的环糊精，其外缘亲水，内腔疏水，可与重金属、有机物等污染物形成包络物。因此已被成功地应用于重金属和有机物污染物的处理。但在实际应用中，环糊精仍面临着一些问题，如：(1)化学性质不稳定，易溶解而流失；(2)吸附时间长，耗时；(3)对金属离子以及有机污染物的吸附量低；(4)难分离；(5)机械性能差。如何解决好这些问题决定了环糊精在水处理中的应用前景，对其进行改性是一个很好的解决方法。海藻酸钠是存在于褐藻中由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古罗糖醛酸组成的天然高分子化合物，其分子链上含有大量—COOH和—OH，可在二价及以上金属阳离子的作用下发生螯合作用，形成网络结构的凝胶，具有很好的亲水性、凝胶性、无毒、可降解、耐高温，易于回收等特性，可用做β-环糊精的载体以弥补环糊精的缺陷，但是负载了环糊精的海藻酸钠吸铀能力差，机械强度低，无法满足从从盐度高的海水中高效率富集铀的要求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，尤其是现有复合材料吸铀能力差，机械强度低，无法满足从从盐度高的海水中高效率富集铀的难题，本专利技术提供一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料及其制备方法与应用。专利技术概述：本专利技术以海藻酸钠、氯化钙、β-环糊精和偕胺肟化的二氨基马来腈为原料，在90℃恒温搅拌下完全溶解，一步法混合交联制备偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料。专利技术详述：为解决以上技术问题，本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料，所述的复合吸附材料为尺寸均匀的凝胶小球，为环糊精、偕胺肟化的二氨基马来腈与海藻酸钠一步法混合交联得到，偕胺肟化的二氨基马来腈的氨基与海藻酸钠的含氧官能团及环糊精的含氧官能团结合。一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料的制备方法，包括步骤如下：将海藻酸钠，β-环糊精和偕胺肟化的二氨基马来腈加入到去离子水中，恒温搅拌使其完全溶解，得混合溶液，将混合溶液逐滴滴入氯化钙溶液中，交联反应，得到的产品洗涤、冷冻干燥，得到偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料。根据本专利技术优选的，恒温搅拌温度为85-95℃，混合溶液中海藻酸钠的质量含量为2wt％-5wt％。优选的，混合溶液中海藻酸钠的质量含量为2wt％-4wt％。根据本专利技术优选的，混合溶液中β-环糊精的质量含量为0.1-10wt％。优选的，混合溶液中β-环糊精的质量含量为1-4wt％根据本专利技术优选的，混合溶液中偕胺肟化的二氨基马来腈的质量含量为0.1-10wt％。优选的，混合溶液中偕胺肟化的二氨基马来腈的质量含量为1-2wt％。根据本专利技术优选的，偕胺肟化的二氨基马来腈是按如下方法制备得到：将NH2OH·HCl和K2CO3溶于乙醇水溶液中，得到混合溶液，向混合溶液中加入二氨基马来腈，在氮气保护下升温至75-95℃反应4-8h，反应后离心收集样品，分别用乙醇、水洗涤，然后冷冻干燥，得到偕胺肟化的二氨基马来腈。根据本专利技术优选的，NH2OH·HCl与K2CO3的质量比为(1-2)：(1-2)。根据本专利技术优选的，乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为：9:1。根据本专利技术优选的，NH2OH·HCl与乙醇水溶液的质量体积比为：1：(120-160)，单位，g/mL。根据本专利技术优选的，二氨基马来腈的加入量与乙醇水溶液的质量体积比为：(1-6)：1，单位，mg/mL。根据本专利技术优选的，反应温度为80℃，反应时间为6h。根据本专利技术优选的，氯化钙溶液中氯化钙的质量分数为2wt％-5wt％，交联时间为12-24小时；混合溶液与氯化钙溶液的体积比为1：(10-50)。一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料的应用，用于水体中六价铀的富集。根据本专利技术优选的，具体应用方法如下：将复合吸附材料加入水体中进行六价铀的吸附富集，吸附时间为5-720min，复合吸附材料的添加量为每升水体添加复合吸附材料100mg-500mg，水体的pH为2-9，吸附温度为25-45℃。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术选用偕胺肟化的二氨基马来腈与海藻酸钠的含氧官能团及环糊精的含氧官能团结合，一方面引入了偕胺肟基团，增加了凝胶中吸附位点，大大增强了复合材料对六价铀的选择吸附能力，另一方面海藻酸钠与环糊精增强了材料的机械性能，获得更强的力学性能，使材料具有良好的机械性能，可以重复多次利用，并且容易与水体分离，同时也增加了复合气凝胶中吸附位点。2、本专利技术的复合吸附材料比表面积大，赋予了材料较强的吸附能力，用于富集六价铀富集率高、吸附时间短，并且不受海水盐度的影响。3、本专利技术使用的原料环境友好、无毒无害、成本低，制备方法简单，在温和条件下即可制备高性能的吸附材料；可以重复多次利用，并且容易与水体分离，易于回收和循环使用。附图说明图1本专利技术实施例1-4与对比例1-6的吸附材料对六价铀的吸附量柱状图；图2本专利技术实施例2与对比例1、对比例2、对比例6制备得到的吸附材料吸附量随吸附时间的变化曲线图；图3本专利技术实施例2与对比例1、对比例2、对比例6制备得到的吸附材料对不同pH下对六价铀的吸附效果图；图4本专利技术实施例2制备得到的吸附材料在不同初始铀浓度的溶液中对六价铀的的吸附量柱状图。图5本专利技术实施例2制备得到的吸附材料的循环再生性能图。图6本专利技术实施例2制备得到的吸附材料对真实海水中不同金属元素的选择性吸附对比图。图7本专利技术实施例2与对比例1、对比例2的吸附材料的照片，a为对比1，b为对比例2，c为实施例2。具体实施方式下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术做进一步说明，实施例中使用的原料均为常规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料，所述的复合吸附材料为尺寸均匀的凝胶小球，为环糊精、偕胺肟化的二氨基马来腈与海藻酸钠一步法混合交联得到，偕胺肟化的二氨基马来腈的氨基与海藻酸钠的含氧官能团及环糊精的含氧官能团结合。/n

【技术特征摘要】
1.一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料，所述的复合吸附材料为尺寸均匀的凝胶小球，为环糊精、偕胺肟化的二氨基马来腈与海藻酸钠一步法混合交联得到，偕胺肟化的二氨基马来腈的氨基与海藻酸钠的含氧官能团及环糊精的含氧官能团结合。


2.一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料的制备方法，包括步骤如下：
将海藻酸钠，β-环糊精和偕胺肟化的二氨基马来腈加入到去离子水中，恒温搅拌使其完全溶解，得混合溶液，将混合溶液逐滴滴入氯化钙溶液中，交联反应，得到的产品洗涤、冷冻干燥，得到偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，恒温搅拌温度为85-95℃，混合溶液中海藻酸钠的质量含量为2wt％-5wt％，优选的，混合溶液中海藻酸钠的质量含量为2wt％-4wt％。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，混合溶液中β-环糊精的质量含量为0.1-10wt％，优选的，混合溶液中β-环糊精的质量含量为1-4wt％。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，混合溶液中偕胺肟化的二氨基马来腈的质量含量为0.1-10wt％，优选的，混合溶液中偕胺肟化的二氨基马来腈的质量含量为1-2wt％。


6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，偕胺肟...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志宁，李楠，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37