[發明專利]一種偕胺肟基功能化羽毛纖維吸附材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110872777.7
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113578278A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 強濤濤;蒲亞東
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C22B60/02;C22B7/00;C02F103/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種偕胺肟基功能化羽毛纖維吸附材料及其制備方法和應用，屬于海水提鈾吸附材料制備技術領域。所述制備方法以羽毛纖維為基體材料，先對羽毛纖維進行氰基的接枝改性，然后在羥胺作用下將氰基改性為偕胺肟基，制得偕胺肟基功能化羽毛纖維吸附材料。本發明通過工藝成本低廉的制備方法，制得了吸附性能高、選擇性高且應用方法簡單的偕胺肟基功能化羽毛纖維吸附材料。因此，所述偕胺肟基功能化羽毛纖維吸附材料能夠應用于海水提鈾吸附材料。

技術領域

本發明屬于海水提鈾吸附材料制備技術領域，涉及一種偕胺肟基功能化羽毛纖維吸附材料及其制備方法和應用。

背景技術

傳統的煤炭、石油等化石燃料在近代人類的能源消費結構中占據主導地位，但化石燃料的形成需要經過漫長的炭化過程，是不可再生能源，供應量隨著時間的推移日益減少，對未來的能源安全造成威脅。同時化石燃料燃燒會產生溫室氣體、污染環境，因此，世界各國均在積極發展新型能源。核能作為一種成熟的技術，能夠提供大量的電能而不產生溫室氣體，是相對清潔的新型能源。所以合理高效地利用核能發電對于促進經濟的快速穩定發展和保護環境有著重要的戰略意義。核電事業的發展意味著對鈾資源的大量需求，鈾是核燃料的關鍵元素，鈾礦的開采和回收對許多國家的能源安全至關重要。截至目前，已探明的陸地鈾礦總產量不超過500萬噸，不能為人類生產活動提供長久的核能源，但是，海水中大約存在著45億噸鈾，理論上可以為世界上提供上千年的核能源。因此，海水提鈾成為了人們關注的問題。但是由于海水中鈾的含量僅為3.3ppb，且具有大量競爭離子，這對海水提鈾技術帶來了極大的挑戰。

經過半個多世紀的對海水提鈾的研究，目前已經有很多方法被應用于從溶液或海水中提取鈾，包括光催化、電化學、膜分離、化學沉淀、溶劑萃取、離子交換以及吸附分離等。在這些方法中，吸附法是相對簡單、成本更低、可行性最高的方法之一。目前有關海水提鈾吸附材料的制備一方面是材料制備工藝復雜，原料價格高，實際應用操作困難，吸附效率低，選擇性低。因此設計一條制備簡單、成本低、利于工業化生產的綠色化路線制備出具有高吸附性能、高選擇性能、應用操作簡單的海水提鈾材料具有十分重要的實用價值和研究意義。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種偕胺肟基功能化羽毛纖維吸附材料及其制備方法和應用。本發明通過工藝成本低廉的制備方法，制得了吸附性能高、選擇性高且應用方法簡單的偕胺肟基功能化羽毛纖維吸附材料。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開了一種偕胺肟基功能化羽毛纖維吸附材料的制備方法，以羽毛纖維為基體材料，先對羽毛纖維進行氰基的接枝改性，然后在羥胺作用下將氰基改性為偕胺肟基，制得偕胺肟基功能化羽毛纖維吸附材料。

優選地，所述制備方法具體包括以下步驟：

將羽毛纖維浸泡于Na₂CO₃溶液中，進行羽毛纖維表面所含羥基的去質子化；繼續加入丙烯腈進行接枝改性反應，反應結束后先除去未反應的丙烯腈、然后水洗干燥，得到丙烯腈功能化羽毛纖維；將所得丙烯腈功能化羽毛纖維加入羥胺溶液中進行羥胺作用，使丙烯腈功能化羽毛纖維上的氰基與羥胺反應得到偕胺肟基，然后對反應后的羽毛纖維產物進行清洗、干燥，得到偕胺肟基功能化羽毛纖維吸附材料。

進一步優選地，羽毛纖維、丙烯腈和羥胺溶液的反應用料比為5g：5～10mL：100～200mL。

其中，進一步優選地，羥胺溶液中鹽酸羥胺、Na₂CO₃與甲醇水溶液按照9g:7g:100～200mL的比例配制得到；其中，甲醇水溶液中甲醇：水的體積比為1：7～1：3。

進一步優選地，Na₂CO₃溶液濃度為5～20wt％；浸泡時間為15～30分鐘。

優選地，接枝改性的反應溫度為30～50℃；反應時間為2～4h。