[發明專利]一種用于去除鈾钚核素的磁性吸附劑、制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110279471.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113171749B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 楊愛麗;王志軍;張曉陽;武俊紅;楊鵬;朱玉寬
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01J20/28;G21F9/12
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 孫杰;李緒亮

本發明公開了一種用于去除鈾钚核素的磁性吸附劑，由水熱碳微球GC、氧化石墨烯GO、四氧化三鐵Fe₃O₄復合形成磁性吸附劑GO/Fe₃O₄/GC，其中GC具有羧基，GO具有羥基，GC上的羧基與GO上的羥基通過共價鍵連接，Fe₃O₄分布于GO的表面；按重量份計，包括：水熱碳微球GC 1份，氧化石墨烯GO 1?2份，四氧化三鐵Fe₃O₄1?2份。及磁性吸附劑的制備方法和應用。采用本發明的一種用于去除鈾钚核素的磁性吸附劑、制備方法及應用，磁性吸附劑對鈾钚核素的吸附效果好，吸附效率高，方便從廢液中分離。

技術領域

本發明涉及一種用于去除鈾钚核素的磁性吸附劑、制備方法及應用，屬于核廢液處理技術領域。

背景技術

鈾和钚是核燃料的主要成分，是核能開發和利用不可或缺的原材料，其在核能發電、國防軍工、放射醫療、農業食品及地質勘探等諸多領域占有重要地位，具有重要的研究和應用價值。涉核工業生產過程中將會產生大量放射性廢液，核素鈾和钚是其中的主要成分之一，如何對其進行高效去除并盡可能地降低廢水處理成本已成為關注熱點之一。對于放射性廢水中核素鈾和钚的去除方法，目前應用最為廣泛的即為吸附技術，該法具有操作簡便、成本低廉以及高效環保等特點，而經濟高效的新型吸附材料的選擇與制備則是該技術中的關鍵環節。

炭材料作為一種熱穩定性、抗輻射性良好、酸堿耐受性好的吸附分離材料，具有重要的研究意義。而水熱炭(HTC)材料則是由單糖或多糖物質在一定溫度(170～350℃)和壓力的密閉體系中借助水作為反應介質制備得到的一種半炭化物質，其炭源來源廣泛，如葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉和纖維素等糖類物質，因其具有環境友好、價廉易得、制備工藝簡單等優點，且表面含有活性官能團，在含放射性核素水體吸附、分離技術中具有廣闊的應用前景。

然而，HTC作為吸附劑用于吸附和分離放射性廢水中的鈾和钚時仍存在表面含氧官能團數量不足、類別單一、特異選擇性鈾素吸附、分離性能差等固有缺陷，所以需要利用表面接枝改性、官能團功能化等方式制備出一種對廢水中鈾和钚具有特異選擇性吸附和性能優良的新型功能化水熱炭材料，對高性能的功能化水熱炭材料研發和治理放射性廢水鈾钚污染、回收利用鈾钚資源技術和核能核工的可持續開發應用提供理論基礎具有重要指導意義。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種用于去除鈾钚核素的磁性吸附劑、制備方法及應用，本發明的磁性吸附劑對鈾钚核素的吸附效果好，吸附效率高，方便從廢液中分離。

本發明采用的技術方案如下：

一種用于去除鈾钚核素的磁性吸附劑，由水熱碳微球GC、氧化石墨烯GO、四氧化三鐵Fe₃O₄復合形成磁性吸附劑GO/Fe₃O₄/GC，其中GC具有羧基，GO具有羥基，GC上的羧基與GO上的羥基通過共價鍵連接，Fe₃O₄分布于GO的表面。

在本發明中，水熱碳微球GC經過羧酸化改性具有羧基，能夠與羥基化的氧化石墨烯在共價鍵的作用下復合，并用Fe₃O₄進行磁化改性。其中氧化石墨烯GO對鈾钚核素具有較好的吸附能力，而水熱碳微球GC經過羧酸化改性后對鈾钚核素的吸附能力大大加強，并且通過GO和GC的復合能夠進一步的加強對鈾钚核素的吸附能力和吸附效率；通過磁化改性后，能夠方便的將吸附劑從核廢液中磁性分離出來。

一種用于去除鈾钚核素的磁性吸附劑，按重量份計，包括：水熱碳微球GC 1份，氧化石墨烯GO 1-2份，四氧化三鐵Fe₃O₄ 1-2份；GC、GO與Fe₃O₄按比例復合形成磁性吸附劑GO/Fe₃O₄/GC。