一种放射性元素富集分离的生物质基复合温敏材料的制备及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种放射性元素富集分离的生物质基复合温敏材料的制备及应用，包括：将

【技术实现步骤摘要】
一种放射性元素富集分离的生物质基复合温敏材料的制备及应用


[0001]本专利技术属于放射性元素处理领域，更具体地说，本专利技术涉及一种放射性元素富集分离的生物质基复合温敏材料的制备及应用
。

技术介绍

[0002]核能因其安全性和可靠性而成为全球日益重要的清洁能源
。
然而，核燃料的生产
、
核电站的运行以及核设施的退役会产生大量的放射性废水，其中铀
(U(VI))
是此类废水中的有害放射性核素之一，由于铀酰离子
(UO
22+
)
与碳酸盐配体
(k
＝2×
10
18
)
的强配位能力，含碳酸盐配合物，如
UO2(CO3)
34
‑
、UO2(OH)3‑
和
UO2(CO3)
22
‑
，在放射性废水中很容易形成，使铀的富集和去除变得复杂
。
因此，开发新型铀提取技术替代传统的吸附和膜分离技术，从含碳酸盐铀废水中脱除并回收铀，是核废料处理领域面临的紧迫挑战之一
。
[0003]光辅助铀萃取作为一项新兴技术，由于电子驱动的加速萃取动力学和对非还原性共存离子的选择性，为从含碳酸盐铀废水中萃取铀提供了新思路
。
然而，传统的光催化剂主要依赖于粉末状纳米光催化剂，由于其难以与反应介质分离，限制了其实际应用
。
为了解决这个问题，人们正在探索水凝胶作为三维网络光催化载体，水凝胶提供多孔骨架结构，可防止催化剂泄漏并允许大量催化剂负载
。
然而，负载的光催化剂与水溶液中目标反应物金属离子之间的接触面积有限，这导致水凝胶光催化剂的去除能力有限，必须解决的关键挑战之一是如何有效地将高接触面积粉末光催化剂的优点与本体水凝胶的有利的简单恢复特性结合起来
。
幸运的是，智能温敏材料的出现预示着解决上述挑战的突破
。
其中，以聚
N
‑
异丙基丙烯酰胺
(PNIPAM)
为代表的智能温敏材料的研究已经成熟，智能温敏材料的独创性在于它们能够动态改变其物理状态
。
在高温下，这些材料无缝聚集，形成具有增强稳定性和功能性的内聚结构，当遇到较冷的温度时，它们会分散，从而实现高效的反应速率
。
因此，将智能温敏材料引入光催化水凝胶是实现从含碳酸盐铀废水中高效提取铀的一种有前景的策略
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和
/
或缺陷，并提供至少后面将说明的优点
。
[0005]为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种放射性元素富集分离的生物质基复合温敏材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一
、
将
KGM
和
FeSO4·
7H2O
溶解于去离子水中，然后加入
EDTA
‑
2Na
水溶液；将
NH3·
H2O
水溶液滴加到上述溶液中并搅拌，直到溶液
pH
值为7～9，溶液的颜色为深绿色，再搅拌
0.5
～
1.5
小时，溶液颜色从深绿色变为棕黄色，溶液
pH
值为
4.5
～
5.5
，放置老化1～3小时；
[0007]步骤二
、
向老化后的溶液中加入
Na2CO3，搅拌1～3小时，接着向得到的混合溶液中
加入无水乙醇并缓慢搅拌后过滤，过滤后得到絮状材料用浓度从大到小的乙醇溶液清洗至中性，挥干乙醇后干燥，将所得材料用球磨机研磨至微凝胶级别；
[0008]步骤三
、
将研磨后的微凝胶级别材料分散在水中，加入
N
‑
异丙基丙烯酰胺
(NIPAM)
和
(NH4)2S2O8，在
70
～
80℃
的氮气气氛下加热
30
～
50
分钟后水洗2～4次，然后将材料干燥，得到放射性元素富集分离的生物质基复合温敏材料，即
γ
‑
FeOOH/KGM/PNIPAM
复合温敏材料
。
[0009]优选的是，其中，所述步骤一中，
KGM、FeSO4·
7H2O
和去离子水的质量体积比为
10g:1
～
5g:200
～
300mL。
[0010]优选的是，其中，所述步骤一中，
EDTA
‑
2Na
水溶液的浓度为
0.05
～
0.15mol/L
，
Fe
2+
和
EDTA
‑
2Na
的摩尔比为
1:0.03。
[0011]优选的是，其中，所述步骤一中，
NH3·
H2O
水溶液中
NH3·
H2O
与水的体积比为
1:0.8
～
1.2。
[0012]优选的是，其中，所述步骤二中，
Na2CO3与步骤一中的去离子水的质量百分比为
1.5
～
2.5
％；无水乙醇与混合溶液的体积比为
1:0.8
～
1.2。
[0013]优选的是，其中，所述步骤二中，乙醇溶液的浓度从大到小分别为
100
％
、95
％
、75
％
、50
％
。
[0014]优选的是，其中，所述步骤三中，研磨后的微凝胶级别材料和水的质量体积比为
1g:80
～
120mL
；研磨后的微凝胶级别材料
、NIPAM
和
(NH4)2S2O8的质量比为
20:40
～
50:2.5
～
3.5。
[0015]优选的是，其中，所述步骤一和步骤三中，干燥为在
50
～
70℃
下真空干燥
。
[0016]本专利技术还提供一种如上述的制备方法制得的生物质基复合温敏材料在放射性元素富集分离中的应用，其特征在于，将生物质基复合温敏材料加入到含碳酸盐铀废水中，置于光照和通风环境中反应，将反应后的生物质基复合温敏材料放入洗脱液中，搅拌
、
洗涤，再次循环使用
。
[0017]优选的是，其中，所述洗脱液为
0.1mol/L
的
HCl
溶液
。
[0018]本专利技术至少包括以下有益效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种放射性元素富集分离的生物质基复合温敏材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一
、
将
KGM
和
FeSO4·
7H2O
溶解于去离子水中，然后加入
EDTA
‑
2Na
水溶液；将
NH3·
H2O
水溶液滴加到上述溶液中并搅拌，直到溶液
pH
值为7～9，溶液的颜色为深绿色，再搅拌
0.5
～
1.5
小时，溶液颜色从深绿色变为棕黄色，溶液
pH
值为
4.5
～
5.5
，放置老化1～3小时；步骤二
、
向老化后的溶液中加入
Na2CO3，搅拌1～3小时，接着向得到的混合溶液中加入无水乙醇并缓慢搅拌后过滤，过滤后得到絮状材料用浓度从大到小的乙醇溶液清洗至中性，挥干乙醇后干燥，将所得材料用球磨机研磨至微凝胶级别；步骤三
、
将研磨后的微凝胶级别材料分散在水中，加入
N
‑
异丙基丙烯酰胺
(NIPAM)
和
(NH4)2S2O8，在
70
～
80℃
的氮气气氛下加热
30
～
50
分钟后水洗2～4次，然后将材料干燥，得到放射性元素富集分离的生物质基复合温敏材料，即
γ
‑
FeOOH/KGM/PNIPAM
复合温敏材料
。2.
如权利要求1所述的一种放射性元素富集分离的生物质基复合温敏材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，
KGM、FeSO4·
7H2O
和去离子水的质量体积比为
10g:1
～
5g:200
～
300mL。3.
如权利要求1所述的一种放射性元素富集分离的生物质基复合温敏材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，
EDTA
‑
2Na
水溶液的浓度为
0.05
～
0.15mol/L
，
Fe
2+
和
EDTA

【专利技术属性】
技术研发人员：竹文坤，陈涛，付登江，吴旭东，董欢欢，
申请(专利权)人：西南科大四川天府新区创新研究院，
类型：发明
国别省市：