复合吸附材料及其制备方法、应用技术

本公开提出了一种复合吸附材料的制备方法，包括将具有重金属离子吸附性能的聚偕胺肟与第一塑化剂、第一成孔剂在第一温度下混合熔融，得到第一表面层熔融体；将高分子薄膜材料在第二温度下熔融，得到中间层熔融体；将具有重金属离子吸附性能的聚偕胺肟与第二塑化剂、第二成孔剂在第三温度下混合熔融，得到第二表面层熔融体；将第一表面层熔融体、中间层熔融体和第二表面层熔融体经过共挤流延或共挤吹膜工艺，使得第一表面层熔融体、中间层熔融体和第二表面层熔融体紧密贴合，得到复合吸附材料。本公开还提出一种基于前述方法制得的复合吸附材料及其应用。吸附材料及其应用。吸附材料及其应用。

【技术实现步骤摘要】
复合吸附材料及其制备方法、应用


[0001]本公开涉及功能吸附材料
，更具体地，涉及一种复合吸附材料及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]海洋是一个巨大的铀的储存库，海水中的铀含量高达45亿吨。但是，由于海水水量庞大，铀元素浓度极低，如果能将海水中的铀资源有效富集，将成为核电事业燃料稳定供应的一种重要补充和保障。海水提铀用吸附材料的性能与批量化制备是决定海水提铀经济性的重要因素。因此，研究和开发高性能的海水提铀用吸附材料及其工程化制备是提高海水提铀的经济性以实现产业化的技术前提。
[0003]在相关技术中，由于偕胺肟基(H2N
‑
C＝N
‑
OH)能与海水中铀酰离子螯合，因此以偕胺肟基修饰的功能性高分子材料被认为是较佳的海水提铀用吸附材料。目前制备偕胺肟基修饰的功能高分子材料主要是利用静电纺丝法，虽然可以实现连续化制备，但是由于其工艺本身在微纳米纤维的孔隙度、尺寸均匀和收集厚度等方面受到限制，以及相应配套生产的高压静电场存在安全隐患。因此，静电纺丝法难以实现大批量制备工程化吸附材料。在相关技术中还存在偕胺肟基凝胶法制备高分子吸附材料，虽然其吸附性能较优，但制备工艺相对复杂，难以批量化、工程化生产。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为解决相关技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提出了一种复合吸附材料及其制备方法、应用。通过共挤流延或共挤吹膜工艺，克服了现有技术中静电纺丝法及凝胶技术中工艺复杂的缺陷，实现复合吸附材料的一次成型，有利于实现大规模工业化生产。
[0005]在本公开的一个方面，提出了一种复合吸附材料的制备方法，包括：将具有重金属离子吸附性能的聚偕胺肟与第一塑化剂、第一成孔剂在第一温度下混合熔融，得到第一表面层熔融体；将高分子薄膜材料在第二温度下熔融，得到中间层熔融体；将具有重金属离子吸附性能的聚偕胺肟与第二塑化剂、第二成孔剂在第三温度下混合熔融，得到第二表面层熔融体；将第一表面层熔融体、中间层熔融体和第二表面层熔融体经过共挤流延或共挤吹膜工艺，使得第一表面层熔融体、中间层熔融体和第二表面层熔融体紧密贴合，得到复合吸附材料。
[0006]根据本公开实施例，第一塑化剂包括甘油、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯或聚丙烯酰胺中的一种或多种；第一成孔剂包括碳酸锂、氯化锂、碳酸氢铵、聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；第一表面层熔融体中，聚偕胺肟、第一塑化剂与第一成孔剂的质量比为(1～10):1:(0.05～0.8)。第二塑化剂包括甘油、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯或聚丙烯酰胺中的一种或多种；第二成孔剂包括碳酸锂、氯化锂、碳酸氢铵、聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；第二表面层熔融体中，聚偕胺肟、第二塑
化剂与第二成孔剂的质量比为(1～10):1:(0.05～0.8)。
[0007]根据本公开实施例，第一表面层熔融体与第二表面层熔融体的组成相同或不同。
[0008]根据本公开实施例，中间层熔融体包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺中的至少一种，优选地，共挤吹膜工艺中所述中间层熔融体包括聚乙烯和/或聚丙烯。
[0009]根据本公开实施例，第一温度范围为160～300℃，优选地，共挤流延工艺中第一温度范围为170～300℃。第二温度范围包括150～300℃，优选地，共挤流延工艺中第二温度范围为180～300℃。第三温度范围为160～300℃，优选地，共挤流延工艺中第三温度范围为180～300℃。
[0010]根据本公开实施例，共挤吹膜工艺中螺杆转速范围包括10～200r/min，牵引速率范围包括2～10m/min，吹胀比范围包括1～8；共挤流延工艺中螺杆转速范围包括5～150r/min，牵引速率范围包括10～100m/min，冷却辊冷却温度范围包括5～30℃。
[0011]根据本公开实施例，上述制备复合吸附材料的方法，还包括，对复合吸附材料进行拉伸、冷却、热定型处理以提高复合吸附材料的吸附性能和力学性能，其中，冷却温度范围包括10～30℃，热定型的温度为110～310℃，冷却时间范围包括15～60min。
[0012]在本公开另一方面，提出了一种由上述方法制得的复合吸附材料，包括：具有重金属离子吸附性能的第一表面层和第二表面层，以及中间层。其中，中间层支撑第一表面层和第二表面层并提高复合吸附材料的力学性能及使用寿命。
[0013]根据本公开实施例，复合吸附材料的厚度范围包括200～500μm；第一表面层的厚度范围包括50～150μm；中间层的厚度范围包括100～200μm；第二表面层的厚度范围包括50～150μm。
[0014]在本公开另一方面，提出了一种海水提铀的方法，采用上述方法制得的复合吸附材料与海水中的铀元素形成螯合物。
[0015]根据本公开实施例，通过将具有重金属离子吸附性能的聚偕胺肟与塑化剂和成孔剂熔融共混制得具有吸附性能的表面层材料，以高分子薄膜材料为中间层支撑体材料，通过共挤流延或共挤吹膜工艺使表面层和中间层复合，得到具有重金属离子吸附性能的复合材料。一方面通过中间层材料提高了复合材料的力学性能，保证了材料的使用寿命，另一方面通过共挤流延或共挤吹膜工艺实现了复合吸附材料的一次成型，有利于实现大规模工业化生产。
附图说明
[0016]图1是本公开中复合吸附材料的制备方法流程图。
具体实施方式
[0017]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
[0018]在本公开中所公开的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多
个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本公开中具体公开。
[0019]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0020]在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0021]需要说明的是，除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。
[0022]在本公开的实施例中，一方面，聚偕胺肟由聚丙烯腈材料经偕胺肟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合吸附材料的制备方法，包括将具有重金属离子吸附性能的聚偕胺肟与第一塑化剂、第一成孔剂在第一温度下混合熔融，得到第一表面层熔融体；将高分子薄膜材料在第二温度下熔融，得到中间层熔融体；将具有重金属离子吸附性能的聚偕胺肟与第二塑化剂、第二成孔剂在第三温度下混合熔融，得到第二表面层熔融体；将所述第一表面层熔融体、所述中间层熔融体和所述第二表面层熔融体经过共挤流延或共挤吹膜工艺，使得所述第一表面层熔融体、所述中间层熔融体和所述第二表面层熔融体紧密贴合，得到复合吸附材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一塑化剂包括甘油、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯或聚丙烯酰胺中的一种或多种；所述第一成孔剂包括碳酸锂、氯化锂、碳酸氢铵、聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；所述第一表面层熔融体中，所述聚偕胺肟、所述第一塑化剂与所述第一成孔剂的质量比为(1～10):1:(0.05～0.8)；所述第二塑化剂包括甘油、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯或聚丙烯酰胺中的一种或多种；所述第二成孔剂包括碳酸锂、氯化锂、碳酸氢铵、聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；所述第二表面层熔融体中，所述聚偕胺肟、所述第二塑化剂与所述第二成孔剂的质量比为(1～10):1:(0.05～0.8)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一表面层熔融体与所述第二表面层熔融体的组成相同或不同。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中间层熔融体包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰胺中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一温...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良彬，安敏芳，万彩霞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：