[發明專利]一種抗菌性偕胺肟基海水提鈾吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710426409.3
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107138137B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 程海明;陳國兵;陳敏
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C22B3/24;C22B60/02
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一種抗菌性海水提鈾吸附劑，通過接枝共聚方法將季銨鹽單體和丙烯腈單體接枝到天然纖維單體上，然后進行羥胺化制備而成，所得吸附劑季銨基團含量為0.1~1.0 mmol/g，偕胺肟基團含量為0.2~7.5 mmol/g。本發明還公開了上述抗菌性海水提鈾吸附劑的制備方法，制備時，原料組分有：天然纖維材料10份、丙烯腈10~90份、乙烯基類季銨鹽10~90份、氧化還原引發體系氧化劑1~5份，還原劑1~5份，鹽酸羥胺10~30份，去離子水300~600份，各組分的配比按質量份計；工藝步驟包括氧化還原引發體系下接枝反應，接枝產物偕胺肟化反應。本發明所述的抗菌性海水提鈾吸附劑纖維基材來源豐富，天然可再生，價格低廉，制備成本低，吸附材料對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率均達到95%以上。相對于常規海水提鈾吸附劑，所得材料對鈾酰離子的吸附量增加約25%。

技術領域

本發明屬功能材料技術領域，具體涉及一種抗菌性偕胺肟基海水提鈾吸附材料及其制備方法。

背景技術

隨著地球上以石油、煤炭為代表的傳統能源的不斷消耗，地球資源呈現匱乏狀況，同時傳統能源的開發給生態環境帶來了很大的影響，因此亟須開發以核能為代表的清潔能源。《核電中長期發展規劃（2011-2020年）》中指出到2020年，我國每年對天然鈾的需求量約為5800~8800噸，然而我國所具有的鈾資源僅占世界資源分布的2%。【謝思遠. 靜電紡絲法制備海水提鈾用納米纖維吸附材料及其性能研究[D]. 中國科學院大學, 2015.】。而海水中具有大量可利用資源，鈾的儲量大約有45億噸，約為地球上鈾的儲量的1000倍【EndrizziF, Leggett C, Rao L. Scientific Basis for Efficient Extraction of Uraniumfrom Seawater, I: Understanding the Chemical Speciation of Uranium underSeawater Conditions[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2016.】，因此能否有效提取海水中的鈾成為解決鈾資源短缺的關鍵。

現有海水提鈾技術包括溶劑萃取法、離子交換法和吸附法等。其中吸附法被認為最具有前途。其基本原理是將鈾酰離子從水相中轉移到吸附功能材料的活性位點，發生相互作用而實現鈾從海水中的分離和富集在吸附功能材料上。已發現偕胺肟基對海水中的鈾的吸附具有高吸附性和特異性吸附，但是由于海洋環境具有復雜性，除了其中的電解質而外，海洋微生物對吸附劑的附著和侵蝕非常嚴重，影響吸附效果。首先，海水中含有的海洋微生物會附著在吸附材料上并在吸附材料上滋生，影響材料與海水的充分接觸，促使官能團分解，甚至使基體材料受損，從而降低材料的提取鈾效果，也使材料難以長期重復使用。其次，目前的海水提鈾吸附劑多為有機高分子材料，這些材料容易受到微生物的侵蝕，逐漸發生降解使其力學性能降低，嚴重影響吸附材料的重復使用。此外，微生物在吸附材料上的滋長會增加后期材料洗脫附的工作量。

因此，增加海水提鈾吸附劑在海水中的抗菌性是本領域的重要研發課題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種實用有效，來源豐富的抗菌性偕胺肟基海水提鈾吸附材料，同時提供其制備方法。該偕胺肟基海水提鈾吸附劑具有良好的抗菌性。制備方法采用氧化還原引發聚合一次性在纖維基材上引入抗菌基團和偕胺肟基功能基團，方法簡單，抗菌基團和偕胺肟基團與基材均為化學鍵合，從而保證材料的抗菌性與吸附性能均能保持長期高效穩定性。

本發明提供的抗菌性偕胺肟基海水提鈾吸附劑，由纖維基材經乙烯基季銨鹽單體與丙烯腈單體共聚合接枝反應而成，該抗菌性海水提鈾吸附劑，季銨基含量為0.1~1.0mmol/g，偕胺肟基含量為0.2~7.5 mmol/g。

本發明所述的抗菌性偕胺肟基海水提鈾吸附劑的制備方法，具體操作如下：

1、原料配方

原料有以下組分，各組分的配比按質量份計，