一种快速高效吸附放射性核素钍离子的微膜吸附材料的制备方法技术

一种快速高效吸附放射性核素离子的微膜吸附材料的制备方法，采用深渗透法和原位合成法制备了一种基于沸石咪唑骨架

【技术实现步骤摘要】
一种快速高效吸附放射性核素钍离子的微膜吸附材料的制备方法


[0001]本专利技术属于吸附放射性废水中的核素钍离子的
，具体涉及一种新型快速高效吸附放射性核素离子的微膜吸附材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钍(Th(IV))是一种广泛使用的自然存在的放射性元素，大多分布在地壳之中。钍作为核燃料循环中的关键元素，其高效经济的特点也被列为核能项目中最重要的元素。然而，由于其放射性、毒性和易迁移的性质，对生物圈构成潜在的生态环境和健康风险。因此，水环境中钍的去除和修复研究对于降低钍污染对生物和生态的威胁具有重要的意义。由于各类放射性废液的比活度、含盐量差别很大，因此处理方法也不一样。核工业的放射性废液一般需要多级净化处理，而中低放射性废液常用的处理方法有化学沉淀法、蒸发浓缩法、离子交换法、吸附分离法、生物处理法和膜技术等等。在这些处理方法中，以吸附法的效率最高，处理最彻底而被广泛应用。
[0003]近年来，各类文献报道了各种吸附剂对水中放射性金属离子的吸附和去除。目前已采用大量材料去除Th(IV)，如活性炭、粘土矿物、高分子纤维、改性膨润土、聚合物、金属氧化物和金属有机框架材料等。而金属有机框架材料(MOFs)是一类由金属离子/离子团簇和有机桥接配体构成的新型多孔材料，因其具有高比表面积、孔隙率大、孔径可调、官能团可控等特点，以及在储气、气体和染料分离、传感、催化和药物传递等领域表现出优异的性能而得到广泛关注。近年来，各种金属有机骨架被用来吸附水中的放射性废液，在钍吸附中显示出广阔的应用前景。沸石型咪唑骨架
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67(ZIF
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67)由Co(II)和2
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甲基咪唑组成，是具有沸石拓扑结构的金属有机骨架材料结构的一个子类。ZIF
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67具有显著的化学和热稳定性、可接触表面范围广(约420～1800m2/g)和活性表面位点，是吸附性能优异的MOFs材料之一。
[0004]但是，ZIF
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67作为疏水粉末材料，通常不利于从水中分离回收，容易造成二次污染和阻塞。但是，如果将纳米颗粒利用深层渗透法在膜孔内壁上固定，就会获得更多的活性位点，更好的稳定性和可重复性。相比其他固定在膜表面的吸附材料不同的是，在膜孔内壁负载会得到更多的活性位点，更大的比表面积，更好的负载量。并且膜孔径分布均匀，不仅提高了纳米颗粒的分散性，还能提升流质流动的效率。借助外力用深层渗透法，完全可以将反应物渗透到膜孔内部，在内壁上原位生成纳米颗粒。
[0005]在申请号为CN202110674739.0的专利技术专利中，介绍了一种处理含铀废水的钛基功能化纳米复合微球高效吸附剂,虽然功能化微球作为一种新型功能材料,可通过表面接枝及改性使微球具有功能性,但是其可重复性效率低且不易于回收，容易造成二次污染。
[0006]在申请号为CN202210564303.0的专利技术专利中，公开了一种吸附废水中酚类物质的ZIF
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67负载的纳米纤维膜材料及其制备方法。以ZIF
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67纳米晶体为材料,改善了聚乙烯醇缩丁醛纤维膜对酚类的吸附性能,以聚乙烯醇缩丁醛为材料,改善了聚氨酯纤维膜的纺丝性能。虽然该方法避免了高昂的原料成本以及繁琐的实验操作，但是MOFs留着率不高，电纺
丝的疏水性也极大地限制了它们的实际应用。
[0007]据我们所知，目前还没有通过深层渗透法制备ZIF
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67@PA复合材料来去除钍的实验研究。因此本专利技术提出了一种快速高效去除Th(IV)的微膜吸附材料的制备方法。为了使反应物完全渗透到膜孔中，并附着在内壁，形成专门吸附孔道。我们使用协同渗透反应的深度渗透合成制备(DPSF)方法将ZIF
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67纳米颗粒负载到PA膜的孔壁中，然后应用ZIF
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67@PA复合吸附膜材料来去除溶液中的放射性核素钍离子，实现膜孔内存在更高的活性位点，吸附容量和效率大大提升，可重复利用，不造成二次污染。

技术实现思路

[0008]本专利技术主要是解决传统的吸附工艺中，吸附剂吸附效率低，活性位点少和难以回收等问题，因此，提供了一种快速且高效地去除放射性废水中核素离子的微膜吸附材料及其制备方法。该产品采用六水硝酸钴、2
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甲基咪唑为原料，利用聚酰胺微孔膜作为基底膜。利用深层渗透法，在聚酰胺微孔膜的膜表面和膜孔内壁上原位合成ZIF
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67纳米颗粒。
[0009]本专利技术所要解决的技术问题有：针对现有的纳米粉体材料不仅吸附量低，可重复利用率也不高，而气凝胶类由于其缺乏足够的柔韧性和稳定性而受到限制，静电纺丝类的疏水性能也造成了困扰等问题，因而提出了一种新型快速高效去除放射性废水中的核素钍离子的微膜吸附制备方法。
[0010]为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]S1：首先，将商用聚酰胺微孔膜(PA)放入50w％的甲酸溶液中活化30min，使聚酰胺上的长链部分断裂，从而暴露出更多的基团；
[0012]S2：接着将活化后的PA膜放入膜组件过滤器中，在一定压力作用下，使0.048mol/L的六水硝酸钴(Co(NO3)2·
6H2O)以一定的流速缓慢渗透过膜；
[0013]S3：渗透结束后，将膜置于真空干燥箱中干燥30min，干燥后的Co(NO3)2·
6H2O将重新结晶并沉淀于PA膜的膜孔壁上；
[0014]S4：同样的方法，将在膜孔壁上附载了Co(NO3)2·
6H2O的PA膜安装在膜组件中，在一定压力下，缓慢渗透含2
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甲基咪唑(2
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MI)的水溶液；
[0015]S5：渗透结束后，将膜置于真空干燥箱中干燥30min。上述步骤重复4
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6次，即可得到在膜孔壁上附载了ZIF
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67纳米颗粒的PA膜材料；
[0016]S6：最后，使用超声清洗的方式以去除PA膜表面未反应的配体及残存的纳米颗粒。
[0017]有益效果：
[0018]本专利技术提供的是一种快速高效吸附核素离子的微膜吸附材料的制备方法和其他方法相比，具体有以下有益效果：
[0019](1)本专利技术技术方案采用的是聚酰胺微孔膜作为基底膜，该膜具有很好的亲水性和化学稳定性，能耐较高浓度的酸性溶液和适当浓度的碱性溶液，且多孔膜含有均匀的孔径分布，可以提高纳米吸附材料的分散性；
[0020](2)本专利技术技术方案采用的沸石型咪唑骨架
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67，是具有沸石拓扑结构的金属有机骨架材料结构的一个子类。沸石型咪唑骨架
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67具有显著的化学和热稳定性、可接触表面范围广(约420～1800m2/g)，提供更多的活性表面位点；
[0021](3)本专利技术技术方案采用深层渗透法原位合成ZIF
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67纳米颗粒进入富含多种基团
的聚酰胺微孔膜内，通过施加外部压力使反应物被迫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速高效吸附放射性核素离子的微膜吸附材料的制备方法，其特征在于以下具体制备方法为：S1：首先，将商用聚酰胺微孔膜(PA)放入50w％的甲酸溶液中活化30min，使聚酰胺上的长链部分断裂，从而暴露出更多的基团；S2：接着将活化后的PA膜放入膜组件过滤器中，在一定压力作用下，使0.048mol/L的六水硝酸钴(Co(NO3)2·
6H2O)以一定的流速缓慢渗透过膜；S3：渗透结束后，将膜置于真空干燥箱中干燥30min，干燥后的Co(NO3)2·
6H2O将重新结晶并沉淀于PA膜的膜孔壁上；S4：同样的方法，将在膜孔壁上附载了Co(NO3)2·
6H2O的PA膜安装在膜组件中，在一定压力下，缓慢渗透含2
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甲基咪唑(2
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MI)的水溶液；S5：渗透结束后，将膜置于真空干燥箱中干燥30min。上述步骤重复4
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6次，即可得到在膜孔壁上附载了ZIF
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67纳米颗粒的PA膜材料；S6：最后，使用超声清洗的方式以去除PA膜表面未反应的配体及残存的纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的一种快...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春燕，唐娅玲，刘谦，刘宇恒，陈婉心，肖国清，陈春林，李芳洲，贺学湖，乐建材，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：