[發明專利]一種高速選擇性銫吸附樹脂材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310419324.4
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103480345A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 趙龍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;G21F9/12
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明屬于銫吸附樹脂材料的技術領域，特別涉及一種高速選擇性銫吸附樹脂材料及其制備方法和應用。

背景技術

鈾基核燃料在裂變過程中會產生¹³⁴Cs和¹³⁷Cs等放射性核素，這些放射性Cs在衰變過程中會放出很強的γ射線，高放廢液中的銫需要在核燃料循環處理中予以分離回收。一般來說這些放射性Cs不會出現在環境中，針對環境中出現的低放射性的銫的回收技術一直以來都沒有得到重視。但是自從2011年3月日本福島核電事故后，大量放射性Cs泄露到了環境中，對生體構成了嚴重威脅。被污染的水體環境中放射性Cs分離回收技術的開發受到了各國研究者的空前重視。因核電事故泄露到環境中的Cs不同于乏燃料中的Cs，濃度極小，放射活度低，但是所需處理量極大，需要快速處理。使用吸附劑的吸附處理技術是解決上述問題的有效途徑之一，因此需開發一種針對Cs的高速選擇性吸附材料。

磷鉬酸銨(AMP)作為無機離子交換劑，對水中的Cs⁺離子有很好的吸附性和選擇性，能對Cs⁺離子保持較高的離子交換容量，而對Na，K幾乎沒有交換作用，一直以來都是從Na含量高的后處理酸性裂變廢液中分離和回收Cs⁺是引人注目的無機離子交換材料。但磷鉬酸銨的缺點是其呈粉末狀，粒度太小，無法在吸附柱中充填使用。為了解決這一問題，很多研究者將石棉、硅膠及有機聚合物作支持體改變其粒度（可參考文獻1.IMPROVED?INORGANIC?ION-EXCHANGERS?II.AMMONIUM?MOLYBDOPHOSPHATE--SILICA?GEL?SYSTEM.Journal?of?Radioanalytical.1.J.Dolezal,J.Steiskal,M.Tympl,and?V.Kourin,Chemistry,21,381(1974).；文獻2.Cation?exchange?properties?of?the?ammonium?heteropolyacid?salts.J.Van?R.Smit,J.J.Jacobs,and?W.Robb,Journal?of?Inorganic?and?Nuclear?Chemistry.,12,95(1959).；文獻3.A.Preparations?of?PAN-based?adsorbers?for?separation?of?cesium?and?cobalt?from?radioactive?wastes.Nilchi,H.Atashi,A.H.Javid,R.Saberi.,Applied?Radiation?and?Isotopes.65,482(2007).）。但是在這些材料中磷鉬酸銨分布于材料內部，影響吸附速度。

提高吸附速度的關鍵是盡量將吸附功能團集中在吸附材料表面，盡量縮短吸附對象在吸附材料中的擴散過程。針對上述要求，在對樹脂結構設計上，利用接枝法在特定基材的表面上導入吸附官能基團的方法已經被用于制備各種吸附分離材料之中。這種方法有利于在材料表面導入高密度的吸附基團，合成的材料特別適合于低濃度環境下對稀有元素進行高速吸附。

由于磷鉬酸銨在水中微溶，一直以來，磷鉬酸銨都是通過使用磷鉬酸和硝酸銨含浸擔體后共結晶擔持在多孔性材料中。如日本專利（特開2000-84418和特開2000-93813）提及的方法，其缺點是生成的磷鉬酸銨沒有集中分布在材料表面，而且在共結晶過程中需過量使用磷鉬酸和硝酸銨，效率低且清洗起來比較麻煩。磷鉬酸銨如果能被集中在材料表面，將可以極大提高Cs的吸附速度。

目前，尚未見相關文獻報道能將磷鉬酸銨固定在吸附材料表面，制備出一種具有高速吸附特點的銫吸附樹脂材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高速選擇性銫吸附樹脂材料及其制備方法和應用。

本發明的發明目的主要通過以下技術方案實現：

本發明的目的在于提供一種銫吸附樹脂材料，由含有環氧集團的高分子材料基材成分和含磷雜多酸鹽的無機材料通過環氧基團開環反應后形成的有機—無機復合樹脂材料，所述復合樹脂材料的表面層主要為無機成分。

本發明的另一目的在于提供一種銫吸附樹脂材料的制備方法，包括如下步驟：

1）對高分子基材進行自由基活化處理，接枝含環氧基的不飽和單體進行聚合反應，接枝率應當保證在50%以上，制得吸附材料前驅體；

2）將上述前驅體通過環氧基開環反應導入含磷雜多酸鹽，控制導入率在10%以上，制得銫吸附樹脂材料。