仿“宣纸”结构的偕胺肟化MXene多孔纤维膜吸附材料的制备及提铀方法技术

本发明专利技术公开了一种仿“宣纸”结构的偕胺肟化MXene多孔纤维膜吸附材料制备及提铀方法。制备是在一定温度将原材料溶于溶剂，冷却至常温后加入无水乙醇共混，一定温度下将MXene加入到共混溶液中搅拌得偕胺肟基纺丝液，将聚偕胺肟静电纺丝液静电纺丝，后冷冻干燥处理得纤维膜，对纤维膜底面疏水改性得到产物；将多孔纤维膜呈“桥状”结构，光照下两端分别浸入铀酰离子溶液和纯水且液面具有高度差，利用虹吸作用和多孔结构使水分和铀酰离子在纤维膜内横向传质实现吸附。本发明专利技术的制备方法步骤简单、应用范围广，大幅增加吸附位点和水体的面内传质速率，在避免额外能耗同时解决了吸附过程中热耗散严重的问题，在铀吸附上展现了优异的性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
仿“宣纸”结构的偕胺肟化MXene多孔纤维膜吸附材料的制备及提铀方法


[0001]本专利技术涉及材料制备及海水提铀领域的一种吸附材料制备方法，尤其是涉及一种仿“宣纸”结构的偕胺肟化MXene多孔纤维膜吸附材料的制备方法及提铀方法。

技术介绍

[0004]目前，海水提铀主要的方法大致分为：膜过滤法、溶剂提取法、离子交换法、吸附法等。其中，吸附法因其具备高效、制备简单、成本低等优点，被公认为最有前景的铀提取方法。而在众多吸附材料中，偕胺肟基材料凭借其对铀酰离子的高亲和性及离子选择性、耐酸耐碱、使用寿命长等优点，最具开发潜力。
[0005]公开号为CN113617341A的中国专利文献公开了一种以光热促进海水提铀的双交联水凝胶吸附剂及其制备方法，包括以下步骤：往偕胺肟化聚丙烯腈溶液中加入一定量的聚多巴胺粉末搅拌至溶解，后加入氢氧化钠调节反应溶液pH至碱性，在避光条件下进行迈克尔加成反应获得PAO/PDA前驱体溶液；再加入三氯化铁溶液及碱性溶液调节pH至中性进行交联反应获得凝胶溶液，最后置于模具加热成型、干燥及水洗获得双交联水凝胶吸附剂，偕胺肟化聚丙烯腈和聚多巴胺的质量比为0.2
‑
0.6：1，本专利技术方法利用聚多巴胺与偕胺肟化聚丙烯腈进行迈克尔加成反应及其与Fe
3+
的交联反应制备出双交联三维网络结构水凝胶，工艺简单，条件温和，且所制备吸附剂机械强度高、亲水性好、具有以光热转化性能促进其海水提铀能力提升优点。
[0006]公开号为CN114700044A的中国专利文献公开了一种光热增强型抑菌生物质/石墨烯气凝胶铀吸附剂的制备方法，以氧化石墨烯、抑菌生物质和偕胺肟化的二氨基马来腈为原料，通过水热一步合成的方法，制备得到了光热增强型抑菌生物质/石墨烯气凝胶铀吸附剂。本专利技术制得的铀吸附剂兼具高机械强度、高光热转化能力和高抑菌抗污性能，对六价铀具有独特优异的吸附性能，材料稳定性好，重复利用率高，在10次循环再生后仍具有较强的吸附性能。
[0007]公开号为CN114931862A的中国专利文献公开了一种用于海水淡化
‑
提铀联产光热光催化膜及其制备方法，包括以下步骤：首先把处理好的碳布固定在玻璃板上，将铸膜液1倒在碳布上，形成第一层薄膜，然后将铸膜液2形成第二层薄膜，依次放入第一凝固浴和第二凝固浴中，形成光热光催化膜；光热光催化膜以碳布为支撑，表面具有微纳结构。本专利技术所制备的光热光催化膜既可以光催化还原铀，也可以分离还原铀，可在海水淡化的同时分离提取铀；可用于海水预处理，节约成本。
[0008]已经报道的铀吸附材料，都是利用材料的光热效应提高铀吸附性能。但是，上述方法存在热耗散过大的问题。当材料置于水中时，界面处所产生的热能绝大部分传导至水体，导致界面处温度升高幅度受到限制，进而影响吸附性能的提升。此外，上述方法皆利用传统的传质方式，以水体由外向膜内传质为主，而水体在面内的传质较慢，从而限制了水体的传质效率。
[0009]并且，上述方法要实现传质效率的提高，必须通过增加额外的能耗。这几种方法制得的吸附材料在制备过程中耗能较高、反应复杂，且使用的原材料价格昂贵，很难投入到实际的应用中。

技术实现思路

[0010]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种步骤简单、应用范围广、具备优异的铀吸附性能，且解决热耗散过大问题的偕胺肟基MXene多孔纤维膜吸附材料、制备方法和海水提铀方法。
[0011]本专利技术的制备方法步骤简单、应用范围广，所需要的原材料种类丰富、来源广泛。
[0012]本专利技术首次通过优化制备工艺使纤维呈多孔结构，大幅增加吸附位点和水体的面内传质速率，利用虹吸优化水体的传质方式，在避免额外能耗的同时，解决了吸附过程中热耗散严重的问题。在铀吸附上展现了优异的性能，在各领域有着巨大的应用前景。
[0013]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0014](1)在60～70℃条件下，将原材料溶于主溶剂中0.5～5小时，冷却至常温后，加入无水乙醇，共混0.5～3小时获得共混溶液；
[0015](2)在10～30℃条件下，将光热物质MXene加入到(1)所得的共混溶液中，搅拌1～5小时，得到MXene改性的聚偕胺肟静电纺丝液，作为偕胺肟基纺丝液；
[0016](3)将(2)中得到的聚偕胺肟静电纺丝液在一定条件下进行静电纺丝，随后冷冻干燥处理24～72小时，得到纤维膜；
[0017](4)然后将疏水剂涂覆在纤维膜底面进行疏水改性，得到一面疏水、一面亲水的多孔纤维膜，作为偕胺肟化MXene多孔纤维膜吸附材料。
[0018]所述步骤(1)所涉及的原材料为聚偕胺肟PAO、聚丙烯腈PAN、聚乳酸PLA、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚苯乙烯PS等高分子聚合物中的至少一种。
[0019]所述步骤(1)所涉及的主溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺DMF、二甲基亚砜DMSO、N,N
‑
二甲基乙酰胺DMAC、N,N
‑
二乙基甲酰胺DEF、N
‑
甲基吡咯烷酮NMP、乙酰丙酮、四氯乙烯等有机溶剂中的至少一种。
[0020]所述步骤(2)所涉及的光热物质为炭黑、碳纳米管、石墨烯、黑色素、纳米金、纳米铝、黑色二氧化钛、三氧化二钛等黑色物质中的至少一种。
[0021]所述步骤(3)中所涉及的疏水剂为聚丙烯酸酯涂料、SiO
2f
/SiO2复合涂料、聚多巴胺
‑
勃姆石基复合材料、L
‑
CNC/SiO2复合涂料、EP+PDMS/SiO2复合涂料中的至少一种。
[0022]所述原材料占聚偕胺肟静电纺丝液的质量比在7～11wt％，主溶剂占聚偕胺肟静电纺丝液的质量比在75～82wt％，无水乙醇占聚偕胺肟静电纺丝液的质量比在8～16wt％，MXene占聚偕胺肟静电纺丝液的质量占比在0.2～2.4mg/g。
[0023]所述步骤(3)中，静电纺丝的电压范围在5kV～30kV，静电纺丝的喷嘴与接收板之间距离范围在15～35cm。
[0024]所制备的偕胺肟化MXene多孔纤维膜材料可以通过与其他物质交联，或在其表面接枝其他的功能基团、负载聚合物等，实现提铀性能的优化以及材料功能多样化。
[0025]本专利技术所制备的偕胺肟化MXene多孔纤维膜吸附材料包含多种应用领域，除海水提铀外还包括在各复杂环境中的应用，如在工业废水处理、放射性元素分离、环境治理、贵
金属回收、海水淡化等中应用。
[0026]方法是将权利要求7所述偕胺肟化MXene多孔纤维膜的中部平铺在反应台表面、且两端自然下垂而形成“桥状”结构，在光照下，将偕胺肟化MXene多孔纤维膜的一端浸入铀酰离子溶液，另一端浸入纯水中，设置两端的液面具有高度差，即铀酰离子溶液和纯水的液面具有高度差，利用虹吸作用和偕胺肟化MXene多孔纤维膜的多孔结构使水分和铀酰离子在纤维膜内快速横向传质，实现铀酰离子的吸附，在模拟太阳光下进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿“宣纸”结构的偕胺肟化MXene多孔纤维膜吸附材料的制备方法，其特征在于：方法包括以下步骤：(1)在60～70℃条件下，将原材料溶于主溶剂中0.5～5小时，冷却至常温后，加入无水乙醇，共混0.5～3小时获得共混溶液；(2)在10～30℃条件下，将光热物质加入到(1)所得的共混溶液中，搅拌1～5小时，得到MXene改性的聚偕胺肟静电纺丝液；(3)将(2)中得到的聚偕胺肟静电纺丝液在一定条件下进行静电纺丝，随后冷冻干燥处理24～72小时，得到纤维膜；(4)然后将疏水剂涂覆在纤维膜底面进行疏水改性，得到一面疏水、一面亲水的多孔纤维膜，作为偕胺肟化MXene多孔纤维膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)所涉及的原材料为聚偕胺肟PAO、聚丙烯腈PAN、聚乳酸PLA、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚苯乙烯PS等高分子聚合物中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)所涉及的主溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺DMF、二甲基亚砜DMSO、N,N
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二甲基乙酰胺DMAC、N,N
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二乙基甲酰胺DEF、N
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甲基吡咯烷酮NMP、乙酰丙酮、四氯乙烯等有机溶剂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中所涉及的疏水剂为聚丙烯酸酯涂料、SiO
2f
/SiO2复合涂料、聚多巴胺
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勃姆石基复合材料、L
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CNC/SiO2复合涂料、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴铭榜，叶琪慧，叶昊，温柔铭，姚菊明，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：