[發明專利]一種含吡啶功能基樹脂及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111054476.X
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113667049A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 宿延濤;陳樹森;勾陽飛;王鳳菊;王海珍;宋艷;常華;李默;李子明
• 申請（專利權）人: 核工業北京化工冶金研究院
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F226/06;C08F212/36;C08F2/18;C08F8/44;C08J9/28;B01J20/26;B01J20/30;G21F9/12;C08L25/08;C08L39/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 申素霞

本發明提供了一種含吡啶功能基樹脂及其制備方法和應用，屬于高分子功能材料技術領域。本發明制備的樹脂含有吡啶功能基，經過季銨化后成為強堿性陰離子交換樹脂，且季銨化后的吡啶功能基為六元環結構，尺寸大小與钚離子較為接近，可以與钚離子形成穩定的絡合結構，從而提高對钚的吸附率，且不存在現有萃淋樹脂有效功能基團流失的情況，使用壽命長，能夠從低濃度含钚放射性廢液中分離钚，滿足放射性廢液中钚的處理需求。本發明制備的含吡啶功能基樹脂在初始钚濃度為1～10mg/L的溶液中，含吡啶功能基樹脂對钚的回收率達到98％以上，對低濃度含钚放射性廢液中的钚具有良好的分離效果，可用于放射性廢液中钚的分離提取工藝。

技術領域

本發明涉及高分子功能材料技術領域，尤其涉及一種含吡啶功能基樹脂及其制備方法和應用。

背景技術

隨著核工業的大力發展，核能的應用為人類帶了更多的便捷，無論是核能發電，還是核能用于醫學、生物學等多個領域，核能的應用都產生了良好的社會效益和經濟效益。在開發核能的過程中，會產生大量的放射性廢液，其中包括含钚放射性廢液。放射性廢液的處理方法包括凝聚沉淀、蒸發、離子交換和膜分離技術等，其中針對含低濃度放射性核素的放射性廢液的處理一般采用離子交換法，離子交換技術能夠選擇性去除钚，具有良好的分離效果，并且具備操作簡便等特點。現有去除钚的樹脂材料包括離子交換樹脂和萃淋樹脂等，然而，離子交換樹脂如D201樹脂和D001大孔陽樹脂等存在吸附率低等問題；而萃淋樹脂是將對钚具有良好萃取性能的萃取劑灌注于樹脂內部孔道中得到的，萃淋樹脂對钚的分離效果好，但萃取劑會隨著使用次數的增加而流失，樹脂壽命低。因此，現有樹脂材料無法完全滿足放射性廢液中钚的處理需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含吡啶功能基樹脂及其制備方法和應用，所制備的含吡啶功能基樹脂對钚的吸附率高，且不存在現有萃淋樹脂有效功能基團流失的情況，使用壽命長，滿足放射性廢液中钚的處理需求。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種含吡啶功能基樹脂的制備方法，包括以下步驟：

將苯乙烯、乙烯基吡啶、二乙烯苯、引發劑和致孔劑混合，得到有機相；

將所述有機相、分散劑和飽和氯化鈉水溶液混合，進行懸浮聚合反應，得到吡啶功能基樹脂基體；

將所述吡啶功能基樹脂基體進行蒸煮，得到大孔吡啶功能基樹脂基體；

將所述大孔吡啶功能基樹脂基體與水混合，膨脹至體積不變后，向所得樹脂中加入季銨化試劑，進行季銨化反應，得到吡啶功能基強堿性樹脂；

將所述吡啶功能基強堿性樹脂與硝酸鹽溶液混合，進行轉型，得到含吡啶功能基樹脂。

優選的，所述乙烯基吡啶包括鄰位乙烯基吡啶或對位乙烯基吡啶；所述引發劑包括過氧化苯甲酰和/或偶氮二異丁腈。

優選的，所述致孔劑包括甲苯、液體石蠟、異辛烷、乙酸乙酯和環己烷中的一種或幾種；所述苯乙烯、乙烯基吡啶和二乙烯苯的質量比為30:(20～60):(5～10)；所述苯乙烯、引發劑和致孔劑的質量比為30:(0.55～1.0):(40～150)。

優選的，所述分散劑包括聚乙烯醇、明膠、高嶺土和硅藻土中的一種或幾種；所述分散劑與苯乙烯的質量比為(3～6):30；所述分散劑的質量為所述飽和氯化鈉水溶液質量的1％。

優選的，所述懸浮聚合反應的溫度為70～90℃，反應總時間為4～24h；所述蒸煮的時間為5h。

優選的，所述大孔吡啶功能基樹脂基體的比表面積為10～300m²/g、平均孔徑為5～40nm。

優選的，所述季銨化試劑包括硫酸二甲酯、碘甲烷、溴甲烷或環氧乙烷；所述季銨化試劑與大孔吡啶功能基樹脂基體的質量比為(1～8):1。