[發明專利]一種鈾應急吸附材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010199598.7
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111408352A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 蘇敏華;陳迪云;時清普;黃穎
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發明涉及一種鈾應急吸附材料及其制備方法和應用，屬于鈾廢水處理領域。本發明提供的一種鈾吸附劑，包括如下重量份數的制備原料：2份四水合硝酸鈣、12?50份檸檬酸和1份磷酸氫二銨。本發明采用簡便、綠色的低溫水熱法合成了鈾吸附劑，所述鈾吸附劑是由大量納米棒組成的束狀羥基磷灰石，束狀羥基磷灰石對U(VI)的去除率極快，飽和吸附能力較好，其在5min內U(VI)去除率超過96％，最大吸附量達到1305mg/g，說明了本發明的鈾吸附劑束作為應急材料處理核事故鈾污染廢水的可行性和有效性。

技術領域

本發明涉及一種鈾應急吸附材料及其制備方法和應用，屬于鈾廢水處理領域。

背景技術

當下，傳統石油、煤和其他不可再生化石燃料的不斷消耗引發了一系列的社會和環境問題。隨著國內外對化石燃料短缺和全球變暖問題的關注度不斷提高，作為一種清潔的、無溫室氣體排放的能源，核能被認為是能源系統的重要組成之一。盡管在核設施的設計、建造和運行方面采取了嚴格的預防措施，使得放射性物質向環境釋放的可能性很小，但仍然存在。一旦發生嚴重核事故，泄漏的放射性核素將對廠址周邊區域產生持續的影響，對于區域水資源構成重大威脅。因此核事故放射性廢水的處理和處置工作應當引起我們的高度重視，急需發明一種能夠快速高效去除大量鈾酰離子的應急材料。

到目前為止，各種各樣的方法被用來固定海水中的鈾，如：溶劑萃取、離子交換、膜分離技術、納米過濾和吸附。由于高效率、低成本和易于處理等特點，在核工業廢水、礦山廢水和海水中的鈾都使用吸附方法來去除。固定鈾的新型吸附劑需要達到以下要求：低成本、高吸附容量、高選擇性和良好的再生性能。最近，研究出了不同種類的吸附劑，如：酰胺肟、胺類、羧酸鹽類和其他功能化類有機吸附劑，以及介孔氫氧化鎂、零價鐵和羥基磷灰石等無機吸附劑。

羥基磷灰石在水中溶解度很低，在強酸性溶液中易發生溶解，但可以穩定存于弱酸及堿性條件下。人工合成的羥基磷灰石晶體在離子交換能力方面表現突出，在工業離子污染物吸附處理中是個后起新秀，這是由于羥基磷灰石晶體中Ca²⁺可以和水中重金屬離子進行置換反應，羥基磷灰石晶體在合成過程是較易控制的，所以通過模板、表面活性及元素摻雜等方法可以得到比表面積更大，孔徑更符合應用需要的磷灰石晶體。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種鈾應急吸附材料，所述鈾應急吸附材料為鈾吸附劑。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種鈾吸附劑，包括如下重量份數的制備原料：2份四水合硝酸鈣、12-50份檸檬酸和1份磷酸氫二銨。

作為本發明所述鈾吸附劑的優選實施方式，所述鈾吸附劑包括如下重量份數的制備原料：2份四水合硝酸鈣、25份檸檬酸和1份磷酸氫二銨。

作為本發明所述鈾吸附劑的優選實施方式，所述鈾吸附劑具有介孔，其孔徑為10-11nm，比表面積為60-70m²/g。

本發明所述鈾吸附劑在檸檬酸的作用下，形成由大量納米棒組成的束狀羥基磷灰石，束狀羥基磷灰石具有吸附率高、容量大、抗干擾能力強的特點，可作為核事故應急處理材料，具有很大的應用潛力。

另外，本發明的另一目的是提供所述鈾吸附劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將檸檬酸溶解于水，并調節pH值至9.5-10，得到溶液A；

(2)將四水合硝酸鈣加入所述溶液A中，得到溶液B；

(3)將磷酸氫二銨溶解，得到溶液C；

(4)將步驟(2)所述溶液B與步驟(3)所述溶液C混合均勻，得到混合溶液；

(5)將步驟(4)所述的混合溶液置于恒溫水浴鍋中，在60-70℃下反應22-24h；

(6)取出步驟(5)得到的生成物，洗滌、過濾、干燥，即可得到所述的鈾吸附劑。