[發(fā)明專利]一種磁性復(fù)合鈾吸附劑的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410040144.X
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN104801262B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜標(biāo);邱長泉;李繼香;石曉楠;潘文灝;王萬軍;袁京;杜麗萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海高等研究院
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62;C22B60/02;C02F103/08
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所31219
• 代理人: 張艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)組合物領(lǐng)域，尤其涉及一種海水提鈾用磁性復(fù)合吸附劑的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著世界核能事業(yè)的發(fā)展，工業(yè)國對鈾的需求也與日俱增。而陸地鈾的總儲量只有3.0×10⁹kg，即使把低品味的鈾礦及其副產(chǎn)品鈾化物以及所有庫存、廢鈾重新處理等也計算在內(nèi)，總量也不會超過5.0×10⁹kg，僅夠人類使用幾十年。然而地球上約有1.386×10²¹kg海水，海水中平均含鈾量為1.0×10⁶kg海水含有3.2g鈾，即在海水中含有4.0×10¹²kg鈾，是陸地儲量的1000余倍。

在海水中鈾主要以[UO₂(CO)₃]^4-的形式存在，其濃度非常低，大約為1.8-3.3ppb左右。根據(jù)海水中鈾的存在形式以及在海水這樣的環(huán)境下，可以選用合適的方法來提取或富集海水中的鈾。目前從海水中提取鈾的方法主要有溶劑法、共沉淀法、泡離法、生物法、離子交換法和吸附法。上述方法中吸附法是目前研究最熱門的方法。因其它方法都存在溶劑、沉淀物、表面活性劑和海洋生物的完全回收等問題尚未解決，故不能用來大量海水提鈾。吸附法海水提鈾是由吸附劑、脫附、濃縮、分離等工序組成，其最重要的是要有高性能的吸附劑和高效的提取工藝。

據(jù)文獻(xiàn)報道，2012年8月美國在海水提鈾技術(shù)上也取得了重大進(jìn)展，美國能源部橡樹嶺國家實驗室（ORNL）和佛羅里達(dá)希爾公司（Hills）合作研發(fā)，在高比表面積的聚乙烯纖維表面通過接枝的方法引入對鈾酰離子具有高選擇性地偕胺肟基（-CNOHNH₂），所制備的新型偕胺肟基吸附劑Hicap的吸附能力為3.94gU/kg吸附劑，而當(dāng)前最好的吸附材料的吸附能力為0.74gU/kg吸附劑，前者達(dá)到后者的5倍以上。

中國專利（91103814.0），中國專利(10258711.A)和中國專利(102614842.A)也公開了在聚合物纖維表面通過接枝的方法引入偕胺肟基制備金屬離子吸附劑，尤其是鈾吸附劑的方法，結(jié)果表明這種方法制備的吸附劑對工業(yè)廢水或海水中的鈾具有良好的吸附能力。但是，這種方法制備的偕胺肟基聚合物纖維材料的機(jī)械性能較差，在反復(fù)使用過程中易發(fā)生斷裂破碎，造成材料的使用壽命短、成本大為增加，從而使得這種材料難以在實際中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出了一種吸附性能穩(wěn)定、可多次循環(huán)使用、價格低廉的海水提鈾用磁性復(fù)合吸附劑的制備方法和應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)中海水提鈾技術(shù)中的不足。

為實現(xiàn)上述目的及其它目的，本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明中所述的磁性復(fù)合吸附劑為磁性復(fù)合水合二氧化鈦吸附劑。

本發(fā)明公開了一種磁性復(fù)合水合二氧化鈦吸附劑，所述的磁性復(fù)合水合二氧化鈦吸附劑的內(nèi)核物質(zhì)為粒徑10nm～30μm的Fe₃O₄或γ-Fe₂O₃磁性顆粒，在所述磁性顆粒的表面包覆有水合二氧化鈦，所述磁性顆粒與所述水合二氧化鈦為共價鍵連接，其中，所述磁性復(fù)合水合二氧化鈦中水合二氧化鈦質(zhì)量含量為30-70%。

本發(fā)明中，所述的磁性復(fù)合水合二氧化鈦吸附劑為將表面交聯(lián)劑處理或未經(jīng)任何處理的磁性顆粒通過溶膠-凝膠反應(yīng)表面復(fù)合水合二氧化鈦獲得。

優(yōu)選地，所述磁性復(fù)合水合二氧化鈦中水合二氧化鈦的質(zhì)量含量為40-65%。

更優(yōu)選地，所述磁性復(fù)合水合二氧化鈦中水合二氧化鈦的質(zhì)量含量為46-63%。

本發(fā)明還公開了一種制備磁性復(fù)合水合二氧化鈦吸附劑的方法，包括如下步驟：

1）磁性顆粒分散液的制備：將磁性顆粒加入到鈦酸丁酯的醇溶液中制成磁性顆粒分散液；所述的磁性顆粒為粒徑為10nm～30μm的Fe₃O₄或γ-Fe₂O₃；

2）在磁性顆粒表面通過溶膠-凝膠過程包覆水合二氧化鈦沉淀：將酸，醇和水的混合溶液加入到步驟1）中的磁性顆粒分散液中進(jìn)行溶膠-凝膠反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行固液分離獲得磁性固體；其中，所述的酸選自鹽酸、硝酸、磷酸或者硫酸中的一種或幾種；所述溶膠-凝膠過程的反應(yīng)溫度為20～70℃；

所述磁性復(fù)合水合二氧化鈦中水合二氧化鈦質(zhì)量含量為30-70%；