[發明專利]一種基于含鈾廢水處理的無機有機雜化材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310313832.8
• 申請日: 2023-03-28
• 公開（公告）號: CN116371367A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 孟成;舒偉輝;杜明洋
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/42;C02F101/00
• 代理公司: 北京千知云知識產權代理有限公司 16183
• 代理人: 孫美玉

本發明涉及一種基于含鈾廢水處理的無機有機雜化材料及其制備方法和應用，屬于吸附材料領域。采用水熱法制備出具有開放骨架結構的無機有機釩氧層狀雜化材料，對鈾具有優異的離子交換性能，表現為離子交換速率快、吸附容量高、分配系數高、pH適用范圍廣等特點。本發明的吸附材料解決了傳統吸附材料吸附動力學慢、選擇性差、pH適用范圍窄的缺點，拓展了吸附材料的應用環境。

發明領域

本發明涉及含鈾廢水的離子交換型材料的制備及應用，屬于吸附材料領域。

背景技術

礦物開采、加工處理過程中產生的含有高水平天然放射性核素的廢物的數量巨大，需要采取不同的管理方式。通常，鈾礦冶的廢石、尾礦中放射性核素主要以地表水和地下水為載體遷移到生態環境中，具有隱蔽性強、滯留時間長、污染物遷移途徑復雜等特點，給人類生存帶來了嚴重威脅。開發匹配用于處理含鈾放射性廢水的技術迫在眉睫。目前的吸附材料pH適用范圍窄，吸鈾動力學差，選擇性能力不足，制約著吸附材料的規模化應用。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種基于含鈾廢水處理的無機有機釩氧層狀雜化材料及其制備方法和應用。本發明制備的釩氧層狀化合物對鈾具有優異的離子交換性能，表現為離子交換速率快、吸附容量高、分配系數高、pH適用范圍廣等特點。本發明是對目前離子交換型材料處理放射性核素的重要革新。

本發明的目的之一是提供一種基于含鈾廢水處理的無機有機雜化材料，以解決吸附材料對廢水中鈾去除效果不理想的問題。所述所述無機有機雜化材料的化學式為[(CH3)2NH2]V3O7，空間群為P21。

本發明還提供了一種所述無機有機釩氧層狀雜化材料的制備方法，包括以下步驟：

(5)將步驟(4)的反應物去除上清液，置于離心管中，加入丙酮，離心洗滌3次，加入去離子水離心洗滌3次，獲得黑色固體，并將黑色固體置于80?℃的烘箱中，干燥12?h，獲得無機有機釩氧層狀雜化材料。

優選的，所述步驟(1)中五氧化二釩、一水氫氧化鋰、去離子水的摩爾比為1：1.2：110。

優選的，步驟(2)中，所述澄清溶液與N,N-二甲基甲酰胺的體積比為8～12:1。

優選的，步驟(3)中，pH的調節范圍為4.5～6。

優選的，步驟(4)中，水熱反應的溫度為180～200℃。

進一步的，所述無機有機雜化材料的空間群為P2₁。

本發明的有益效果是：

本發明制備的無機有機層狀雜化材料，具有開放的層狀骨架結構，骨架結構中的有機胺離子[CH₃NH₃]⁺可與鈾發生離子交換，飽和吸附容量為156mg/g，最大分配系數為k_d^U＝6.06×10⁶mL/g，離子響應速率小于20min，pH適用范圍為3～9。采用2mol/L的KCl溶液可對鈾進行洗脫，洗脫后晶體結構保持不變。

附圖說明

圖1為本發明實施案例1制備的無機有機釩氧層狀雜化材料的晶體結構圖。

圖2為本發明實施案例1制備的無機有機釩氧層狀雜化材料的XRD圖譜。

圖3為本發明實施案例1制備的無機有機釩氧層狀雜化材料的Raman圖譜。

圖4為本發明實施案例1制備的無機有機釩氧層狀雜化材料離子交換后的的掃描圖。

圖5為本發明實施案例1制備的無機有機釩氧層狀雜化材料離子交換后的能譜圖。

圖6本發明實施案例1制備的無機有機釩氧層狀雜化材料的吸附容量曲線。