一种多孔微球吸附材料及其制备和在吸附回收含铀废水或海水中铀方面的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种多孔微球吸附材料及其制备和在吸附回收含铀废水或海水中铀方面的应用，铀吸附材料由非极性大孔树脂负载聚偕胺肟构成。该铀吸附材料利用大孔树脂的超高比表面积和孔隙率充分分散负载偕胺肟，能使偕胺肟的活性基团充分暴露，大大提高对海水中铀的吸附速率和吸附容量，将其应用于含铀废水或海水中的铀提取，具有对铀高选择性吸附，且吸附速率快，容量大，可循环使用，对海水耐受性好等特点，可以重复使用，特别适合海水中铀的富集提取。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔微球吸附材料及其制备和在吸附回收含铀废水或海水中铀方面的应用
本专利技术涉及一种铀吸附材料，特别涉及一种由非极性大孔树脂负载聚偕胺肟构成的铀吸附材料，还涉及铀吸附材料在吸附回收含铀废水或海水中铀中的应用，属于海水提铀

技术介绍
核电作为替代传统化石燃料的极好新能源，在最近几十年中得到了飞速发展。但是，陆地上的铀矿只能提供全球不超过100年的核能消费。为了确保核电工业的长期快速发展，迫切需要开发可提供人类使用一万多年的海水中的铀资源。但是，尽管如此，海水中铀(UO22+)的超低浓度和复杂的海洋环境严重限制了大规模从海水中高效提取铀。铀吸附技术与化学沉淀法，电化学萃取，离子交换和液体萃取等其他策略相比，得到了更广泛的研究，并且是从海水中提取铀以进行大规模工业化的最有希望的方法。如今，人们探索了各种铀吸附材料，例如无机吸附剂，聚合物基吸附剂，多种类型的纳米结构材料(包括MOF、PAF、COF、POP和最新的2D纳米结构二甲苯，最新的生物质吸附剂等。近年来，由于偕胺肟基材料的高吸附能力，优异的特异性和相对较低的生产成本，因此从海水中回收铀元素引起了越来越多的关注。人们已经研究了各种方法来改善海水中的铀。偕胺肟基吸附剂对铀的吸附性能例如，通过设计超细纳米纤维(Xie,S.；Liu,X.；Zhang,B.；Ma,H.；Ling,C.；Yu,M.；Li,L.；Li,J.ElectrospunNanofibrousAdsorbentsforUraniumExtractionfromSeawater.J.Mater.Chem.A.2015,3(6),2552–2558.)或多孔结构(Wang,D.；Song,J.；Lin,S.；Wen,J.；Ma,C.；Yuan,Y.；Lei,M.；Wang,X.；Wang,N.；Wu,H.AMarine-InspiredHybridSpongeforHighlyEfficientUraniumExtractionfromSeawater.Adv.Funct.Mater.2019,29(32),1901009.)，可以大大提高偕胺肟功能聚合物吸附剂的比表面积，这可能导致更多偕胺肟基团暴露于表面从而大大提高了铀的吸附性能。又例如，通过修饰具有较大比表面积的无机二维纳米材料表面的偕胺肟基(Qian,Y.；Yuan,Y.；Wang,H.；Liu,H.；Zhang,J.；Shi,S.；Guo,Z.；Wang,N.HighlyEfficientUraniumAdsorptionbySalicylaldoxime/PolydopamineGrapheneOxideNanocomposites.J.Mater.Chem.A.2018,6(48),24676–24685.)，包括氧化石墨烯和二甲苯片，可以大大提高铀的吸附能力。另外，通过将偕胺肟功能聚合物分散到不具有传统多孔结构的水凝胶中，还可显着提高铀的吸附性能(Wang,X.；Liu,Q.；Liu,J.；Chen,R.；Zhang,H.；Li,R.；Li,Z.；Wang,J.3DSelf-AssemblyPolyethyleneimineModifiedGrapheneOxideHydrogelfortheExtractionofUraniumfromAqueousSolution.Appl.Surf.Sci.2017,426,1063–1074)，因为水凝胶的松散且超亲水的3D网络可为水凝胶提供良好的通道。铀酰离子向内部迁移。然而，尽管通过上述方法可以大大提高铀的吸附性能，但是由于海洋环境复杂而苛刻，为了从海水中大量回收铀，仍然需要进一步提高偕胺肟基团的吸附能力和速率。
技术实现思路
针对现有技术中的用于吸附铀的偕胺肟基材料存在的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种由大孔树脂负载聚偕胺肟构成的铀吸附材料，该铀吸附材料利用大孔树脂的超高比表面积和孔隙率充分分散负载偕胺肟，能使偕胺肟的活性基团充分暴露，大大提高对海水中铀的吸附速率和吸附容量。本专利技术的第二个目的是在于提供一种步骤简单、成本低的制备铀吸附材料的方法。本专利技术的第三个目的是在于提供一种铀吸附材料在吸附含铀废水或海水中铀方面的应用，铀吸附材料对含铀废水或海水中的铀具有高选择性吸附，且吸附速率快，容量大，对含铀废水或海水耐受性好，可以重复使用，特别适合含铀废水或海水中铀的富集提取。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种铀吸附材料，其由非极性大孔树脂负载聚偕胺肟构成。本专利技术技术方案利用非极性大孔树脂与聚偕胺肟之间的超分子作用(主要是疏水性聚集)，使得PAO可以牢固地负载在非极性大孔树脂的孔道表面上。由于微孔树脂的超高比表面积和孔隙率，几乎所有的偕胺肟基团都可以暴露出来，然后高效地参与铀吸附过程。此外，微米级的非极性大孔树脂颗粒可以轻松地填充到吸附柱内并高效的过滤含铀废水或海水，这也可以大大提高吸附速率，并避免各种海洋微生物的粘附。作为一个优选的方案，聚偕胺肟均匀分散在大孔树脂的表面及其孔道中。作为一个优选的方案，所述非极性大孔树脂为大孔树脂D101、大孔树脂HP-20、大孔树脂HPD-300、大孔树脂NKA或大孔树脂AB-8。这些非极性大孔树脂与聚偕胺肟可以通过超分子作用将聚偕胺肟牢固地吸附在非极性大孔树脂表面及孔隙内表面。作为一个优选的方案，所述聚偕胺肟与非极性大孔树脂的质量比为3～25:100，进一步优选为15～20:100。最优选为17.8:100。聚偕胺肟与非极性大孔树脂需要控制在适当的比例范围内，如果聚偕胺肟比例过高，会造成非极性大孔树脂的孔径堵塞，过滤功能降低，难以满足含铀废水或海水中铀富集过程。本专利技术还提供了一种铀吸附材料的制备方法，该方法是将非极性大孔树脂在聚偕胺肟碱性水溶液中浸渍，即得。作为一个优选的方案，所述聚偕胺肟碱性水溶液中聚偕胺肟的浓度为10～50mg/mL、pH＝9～11。作为一个优选的方案，浸渍时间为8～16小时。本专利技术还提供了一种铀吸附材料的应用，将其应用于吸附回收含铀废水或海水中铀。作为一个优选的方案，含铀废水或海水的pH为4～9。本专利技术的聚偕胺肟(PAO)根据现有公开的文献合成，具体步骤如下聚：首先，在加热的圆底烧瓶中于45℃水浴中，向圆底烧瓶中加入NH2OH·HCl(10.88g，150mmol)溶于DMF(100.0mL)中。然后缓慢加入Na2CO3(9.54g，90mmol)和NaOH(2.40g，60mmol)。用磁力搅拌器搅拌2小时后，加入PAN(6.36g，120mmol)并完全溶解至少30分钟，然后在65℃下反应24h。最后，将DMF(50mL)，NH2OH·HCl(4.2g，60mmol)，Na2CO3(3.82g，36mmol)和NaOH(0.86g，24mol)加入圆底烧瓶到中，并在65℃下继续反应24小时。将反应混合物以10000r/min的速度离心至少10分钟，然后将上清液滴入900mL超纯水中以沉淀白色粉末。过滤并收集后，将沉淀物在55本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铀吸附材料，其特征在于：由非极性大孔树脂负载聚偕胺肟构成。/n

【技术特征摘要】
20201028 CN 20201117498851.一种铀吸附材料，其特征在于：由非极性大孔树脂负载聚偕胺肟构成。


2.根据权利要求1所述的一种铀吸附材料，其特征在于：聚偕胺肟均匀分散在非极性大孔树脂的表面及其孔道中。


3.根据权利要求1所述的一种铀吸附材料，其特征在于：所述非极性大孔树脂为大孔树脂D101、大孔树脂HP-20、大孔树脂HPD-300、大孔树脂NKA或大孔树脂AB-8。


4.根据权利要求1～3任一项所述的一种铀吸附材料，其特征在于：所述聚偕胺肟...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春新，温顺喜，王宁，刘荣荣，王佳文，陈琳，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南;46