[發明專利]一種可自更新活性防污涂層的海水提鈾吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110276080.3
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113046857B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 吳錫龍;吳云娣;于智群
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: D01F6/54
• 分類號: D01F6/54;D01F1/10;D01F11/06;D06M15/37;D06M13/238;D06M11/63;D06M13/376;B01J20/26;B01J20/28;C02F1/28;C02F1/30;D06M101/28
• 代理公司: 海南盛億專利代理事務所(普通合伙) 46005
• 代理人: 吳燕梅

本發明公開了一種可自更新活性防污涂層的海水提鈾吸附劑的制備方法，包括以下步驟：利用聚丙烯腈和六水合硝酸鋅制備六水合硝酸鋅?聚丙烯腈紡絲前體溶液；在一定條件下紡絲制備六水合硝酸鋅?聚丙烯腈纖維；取六水合硝酸鋅?聚丙烯腈纖維加入2?甲基咪唑溶液中反應獲得2?甲基咪唑鋅鹽多孔配位聚合物?聚丙烯復合纖維；利用單寧酸使復合纖維交聯獲得交聯化的2?甲基咪唑鋅鹽多孔配位聚合物?六水合硝酸鋅?聚丙烯復合纖維；最后進行肟化反應獲得偕胺肟化的用于海水提鈾的納米級復合纖維材料。通過本方法制備的海水提鈾吸附劑，不僅可顯著提高其提鈾能力，且在循環提鈾使用中具有持續自更新的防海洋生物污損能力，不收縮且結構穩定。

技術領域

本發明涉及新材料制備領域，尤其涉及一種可自更新活性防污涂層的海水提鈾吸附劑及其制備方法。

背景技術

從海水中提取鈾對于滿足核能工業對鈾資源日益增長的需求至關重要。但由于天然海水環境復雜，鈾濃度低(3.3ppb，μg L^-1)及海洋微生物污損嚴重等問題，導致提鈾吸附劑未能廣泛工業化應用。

金屬有機框架納米粒子摻雜的纖維材料作為提鈾吸附劑之一，通常在用于海水提鈾前經過改性處理如腈基肟化或堿液處理等，從而增加鈾的吸附位點和改善纖維的親水性從而促進鈾的吸附。當纖維用于海水提鈾時，由于海水循環流動對纖維的沖刷和纖維吸附鈾后洗脫再生對纖維的破壞，改性和洗脫會同時引起纖維上金屬有機框架納米材料的大量脫落以及纖維不同程度的收縮或降解(與溶液種類、濃度、pH、處理時間、溫度等因素有關)，影響纖維的表面形貌和結構強度，造成鈾吸附效率和材料耐久性的嚴重下降。另外大量的海洋細菌會通過自身分泌的細胞外基質將菌體群落包裹其中，從而形成附著于吸附材料表面的有組織的細菌聚集體膜狀物(微生物膜)，這為硅藻和大孢子提供營養和固定點，是引起海洋生物污損的重要因素之一，嚴重影響海水提鈾材料的吸附效率。當前對于具有抗生物膜和抗藻粘附功能的纖維吸附劑材料研究較少，同時具有抗生物污損性能的海水提鈾材料吸附效率普遍偏低。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種可自更新活性防污涂層的海水提鈾吸附劑的制備方法，解決現有技術存在的問題。

本發明采用一種可自更新活性防污涂層的海水提鈾吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)利用聚丙烯腈和六水合硝酸鋅制備六水合硝酸鋅-聚丙烯腈紡絲前體溶液；

(2)在一定條件下紡絲制備六水合硝酸鋅-聚丙烯腈纖維；

(3)取步驟(2)的六水合硝酸鋅-聚丙烯腈纖維加入含2-甲基咪唑溶液中反應獲得2-甲基咪唑鋅鹽多孔配位聚合物-聚丙烯腈復合纖維；

(4)利用單寧酸使步驟(3)的復合纖維交聯獲得交聯化的2-甲基咪唑鋅鹽多孔配位聚合物-聚丙烯腈復合纖維；

(5)將交聯化的2-甲基咪唑鋅鹽多孔配位聚合物-聚丙烯腈復合纖維進行肟化反應獲得偕胺肟化復合纖維材料。

優選地，步驟(1)的六水合硝酸鋅-聚丙烯腈紡絲前體溶液由1.6g聚丙烯腈和1.0g六水合硝酸鋅緩慢溶解于10mL N，N-二甲基甲酰胺中，后在室溫下攪拌3h制備而得。

優選地，步驟(2)的紡絲參數為：注射器采用30G針頭，以20kPa的風壓、1mL/h的速度推進溶液，在40℃溫度下通過旋轉輥筒以390rpm的轉速接收纖維，纖維接收距離為30cm。

優選地，步驟(3)具體為18mg六水合硝酸鋅-聚丙烯腈纖維加入5mL含有濃度為80mg/mL的2-甲基咪唑的甲醇溶液并于室溫反應12h制備而得。

優選地，步驟(4)中，將18mg步驟(3)中的2-甲基咪唑鋅鹽多孔配位聚合物-聚丙烯腈復合纖維靜置于5g/L的單寧酸溶液中并在室溫下反應5h制備而得。