[發明專利]一種膨潤土接枝氧化石墨烯的高效鈾吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710430482.8
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107159118B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 劉紅娟;謝水波;廖菊;嚴天潤
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李林合;李蕊

本發明提供了一種膨潤土接枝氧化石墨烯的高效鈾吸附劑，其制備方法包括以下步驟：(1)制氧化石墨烯懸浮液；(2)制膨潤土懸液；(3)在NaOH作用下，以環氧氯丙烷作為交聯劑，硫酸銨與亞硫酸氫鈉作為引發劑，將膨潤土與氧化石墨烯進行化學組裝。膨潤土接枝氧化石墨烯，其制備方法簡單，成本低，制備的吸附劑對鈾的飽和吸附量高，飽和吸附量高達234.19mg/g，吸附速率快，10min便可達到吸附平衡。

技術領域

本發明屬于鈾吸附劑技術領域，具體涉及一種膨潤土接枝氧化石墨烯的高效鈾吸附劑及其制備方法。

背景技術

鈾礦冶產生的大量低濃度含鈾放射性廢水對生態環境構成嚴重威脅。鈾作為一種重金屬，不僅具有放射性，而且還具有動態的生物毒性和化學毒性。因此，開展含鈾廢水處理技術的研究，使廢水達標排放對于核工業可持續發展及環境保護具有重要的意義和應用前景。

廢水中鈾的傳統去除方法有化學沉淀法、離子交換法、吸附法、膜分離等。吸附法以其操作簡單、吸附速率快而被廣泛關注，在低濃度含鈾廢水處理領域得到了很快的發展，是目前該領域最有前景的處理技術之一。吸附法的關鍵是選擇合適的吸附劑，因此，開發價廉高效的吸附劑對于含鈾廢水的處理成為研究熱點。

膨潤土是一種廣泛分布的非金屬礦產，是以蒙脫石為主要成分的2:1型層狀含水鋁硅酸鹽粘土礦物，每個晶層由兩層硅氧四面體中夾一層鋁氧八面體構成。膨潤土表面的硅氧結構和層間陽離子的水合，使其具有親水性，具有特殊的吸水膨脹特性，同時，層間存在大量可交換的陽離子，如Ca、Na、K等，這些離子與蒙脫石晶胞作用不穩定，很容易被其它陽離子交換，具有較大的比表面積和可控的層間距。因此，膨潤土的這種層間結構特征和表面特性賦予了其良好的吸附性能，它作為一種天然的低成本吸附劑在工業廢水處理中具有廣闊的應用前景。但是，由于其在水中具有吸濕膨脹性和分散懸浮性，導致其原土對廢水的處理能力有限。

氧化石墨烯是一種由碳原子構成的新型二維碳材料，在其二維表面上連有一些官能團，如羥基、環氧基、羰基、羧基等。氧化石墨烯擁有完美的物理化學特性和高的比表面積，物化性質穩定，且有π電子共軛結構，氧化石墨烯自身的這些特點使其具有很強的吸附能力，但由于其粒子之間的作用力，容易相互吸引產生團聚，導致其比表面積降低，從而大大降低了吸附容量，進而導致吸附效果降低。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種膨潤土接枝氧化石墨烯的高效鈾吸附劑及其制備方法，可有效解決現有技術中單獨使用膨潤土和氧化石墨烯，吸附率低，吸附效果不好的問題。

為實現上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種膨潤土接枝氧化石墨烯的高效鈾吸附劑，其制備方法包括以下步驟：

(1)將氧化石墨烯超聲分散于去離子水中，得濃度為2-4g/L的氧化石墨烯懸浮液；

(2)將膨潤土加入去離子水中攪拌混勻，得濃度為140-160g/L的膨潤土懸液；

(3)將氧化石墨烯懸浮液和膨潤土懸液混合，攪拌均勻，然后加入氫氧化鈉溶液，攪拌混勻，再滴入環氧氯丙烷，混勻，加熱至65-75℃，最后依次加入1％的過硫酸銨溶液和1％的亞硫酸氫鈉水溶液，恒溫攪拌聚合3-4h之后，停止攪拌，抽濾，用丙酮和蒸餾水依次洗滌至中性，自然冷卻至室溫，于80-90℃真空干燥5.5-6.5h，研磨成粉末；其中氧化石墨烯與膨潤土的重量比為1:25-35；氫氧化鈉溶液、環氧氯丙烷、膨潤土懸液、1％的過硫酸銨溶液和1％的亞硫酸氫鈉水溶液的體積比為17-22:17-22:90-115:17-22:4-6。

進一步地，步驟(1)中氧化石墨烯懸浮液的濃度為2.5g/L。

進一步地，步驟(2)中膨潤土懸液的濃度為150g/L。

進一步地，步驟(3)中氧化石墨烯與膨潤土的重量比為1:30。