一种铀吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铀吸附剂，包括聚乙烯纳米纤维膜和接枝在所述聚乙烯纳米纤维膜上的偕胺肟基团；所述聚乙烯纳米纤维膜由聚乙烯多孔纤维制成，所述聚乙烯多孔纤维的纤维直径为10～100nm；所述聚乙烯纳米纤维膜的孔隙率优选为40％～75％。本发明专利技术中的接枝基体为聚乙烯纳米纤维膜，本发明专利技术中的纳米纤维膜表面和内部均为纳米纤维，具有较大的比表面积，且本发明专利技术中的聚乙烯纳米纤维膜中纳米纤维的直径在10～100nm之间，对偕胺肟基团具有较高的接枝率，从而实现对海水中铀的高效率吸附。本发明专利技术还提供了一种铀吸附剂的制备方法，以辐照方法将偕胺肟基团接枝到聚乙烯纳米纤维膜的表面和内部，提高了接枝率。

【技术实现步骤摘要】
一种铀吸附剂及其制备方法
本专利技术属于高分子吸附材料
，尤其涉及一种铀吸附剂及其制备方法。
技术介绍
铀是核电站运行的基本元素，它主要以两种形式存在于自然界中，一是溶解在海水中，二是沉积在陆地矿石中。铀在海水中主要以铀酰碳酸盐形式存在，浓度为3.3ppb均匀的存在于海水中。由于海洋体积巨大，海水中铀的总量为45亿吨，大约是陆地资源的1000倍。因此，从海水中提取铀提供了一种非常有吸引力的替代途径来获取满足我们核燃料需求的铀。然而，这项技术要克服的最大挑战是海水中的铀浓度太低，固体吸附剂的吸附能力比较低，因此，需要更大吸附能力的固体铀吸附剂。然而，要使从海水中回收铀在经济上可行，固体吸附剂必须具有以下特性:高吸收率、可重复利用性和对海水中铀的高选择性。偕胺肟基是目前从海水中提取铀应用最广泛的官能团，它具有较高的螯合亲和力和对高盐度卤水中铀酰离子的选择性。但是，采用偕胺肟基接枝改性后的吸附材料通常吸附位置仅限于吸附材料的表面，其吸附能力有限，需进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铀吸附剂及其制备方法，本专利技术中的铀吸附剂偕胺肟基接枝率高、且比表面积大，具有较强的铀吸附能力。本专利技术提供一种铀吸附剂，包括聚乙烯纳米纤维膜和接枝在所述聚乙烯纳米纤维膜上的偕胺肟基团；所述聚乙烯纳米纤维膜由聚乙烯多孔纤维制成，所述聚乙烯多孔纤维的纤维直径为10～100nm；所述聚乙烯纳米纤维膜的孔隙率优选为40％～75％。优选的，所述偕胺肟基团在所述聚乙烯纳米纤维膜上的接枝率为10～300％。本专利技术提供一种铀吸附剂的制备方法，包括以下步骤：A)将聚乙烯纳米纤维膜进行辐照处理，得到辐照后的聚乙烯纳米纤维膜；所述聚乙烯纳米纤维膜由聚乙烯多孔纤维制成，所述聚乙烯多孔纤维的纤维直径为10～100nm；所述聚乙烯纳米纤维膜的孔隙率优选为40％～75％；B)将辐照后的聚乙烯纳米纤维膜浸入接枝单体溶液中，通入保护性气体，进行接枝反应，得到改性的聚乙烯纳米纤维膜；所述接枝单体为丙烯腈、丙烯酸，甲基丙烯酸，乙烯基磺酸，亚甲基丁二酸和乙烯基磷酸中的一种或几种；C)将所述改性的聚乙烯纳米纤维膜浸入含有羟胺盐酸盐的甲醇水溶液中，进行反应，得到铀吸附剂。优选的，所述辐照处理的辐射源为钴源；所述辐照处理的氛围为空气氛围；所述辐照处理的辐照剂量为50～100Gy/min。优选的，所述辐照处理的总剂量为50～200kGy。优选的，所述接枝单体溶液中接枝单体的体积浓度为5～80％。优选的，所述接枝反应的温度为40～70℃；所述接枝反应的时间为0.5～10小时。优选的，所述含有羟胺盐酸盐的甲醇水溶液的pH值为6.0～8.0。本专利技术提供了一种铀吸附剂，包括聚乙烯纳米纤维膜和接枝在所述聚乙烯纳米纤维膜上的偕胺肟基团；所述聚乙烯纳米纤维膜由聚乙烯多孔纤维制成，所述聚乙烯多孔纤维的纤维直径为10～100nm；所述聚乙烯纳米纤维膜的孔隙率优选为40％～75％。本专利技术中的接枝基体为聚乙烯纳米纤维膜，本专利技术中的纳米纤维膜表面和内部均为纳米纤维，具有较大的比表面积，且本专利技术中的聚乙烯纳米纤维膜中纳米纤维的直径在10～100nm之间，对偕胺肟基团具有较高的接枝率，从而实现对海水中铀的高效率吸附。本专利技术还提供了一种铀吸附剂的制备方法，本专利技术中以辐照方法将偕胺肟基团接枝到聚乙烯纳米纤维膜的表面和内部，提高了接枝率，进一步提高了对铀的吸附效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1中聚乙烯纳米纤维膜表面的扫描电镜图；图2为本专利技术实施例1中聚乙烯纳米纤维膜断面的扫描电镜图；图3为本专利技术实施例1得到的改性聚乙烯纳米纤维膜AN-PENFM1表面的扫描电镜图；图4为本专利技术实施例1得到的改性聚乙烯纳米纤维膜AN-PENFM1断面的扫描电镜图；图5为本专利技术实施例1得到的铀吸附剂表面的扫描电镜图；图6为本专利技术实施例2得到的改性聚乙烯纳米纤维膜AN-PENFM2表面的扫描电镜图；图7为本专利技术实施例2得到的改性聚乙烯纳米纤维膜AN-PENFM2断面的扫描电镜图；图8为本专利技术实施例2得到的铀吸附剂表面的扫描电镜图；图9为本专利技术实施例2中铀吸附剂的傅里叶转换红外光谱图；图10为本专利技术实施例4编号1实验组中聚乙烯多孔纳米纤维膜的扫描电镜图；图11为本专利技术实施例4编号2组中聚乙烯多孔纳米纤维膜的扫描电镜图，其中，左图为聚乙烯多孔纳米纤维膜表面扫描电镜图，右图为聚乙烯多孔纳米纤维膜接枝丙烯腈和丙烯酸后表面扫描电镜图；图12为本专利技术实施例4编号3组中聚乙烯多孔纳米纤维膜的扫描电镜图，其中，左图为聚乙烯多孔纳米纤维膜表面扫描电镜图，右图为聚乙烯多孔纳米纤维膜接枝丙烯腈和丙烯酸后表面断面扫描电镜图。具体实施方式本专利技术提供了一种铀吸附剂，包括聚乙烯纳米纤维膜和接枝在所述聚乙烯纳米纤维膜上的偕胺肟基团；所述聚乙烯纳米纤维膜由聚乙烯多孔纤维制成，所述聚乙烯多孔纤维的纤维直径为10～100nm；所述聚乙烯纳米纤维膜的孔隙率优选为40％～75％。在本专利技术中，所述聚乙烯纳米纤维膜的纤维直径优选为10～100nm，具体的，在本专利技术的实施例中，可以是10～100nm。所述聚乙烯纳米纤维膜的孔隙率优选为40％～75％。在本专利技术中，所述聚乙烯纳米纤维膜优选按照以下步骤制备得到：A)将聚乙烯原料和溶剂混合后，经熔融挤出流延法制膜后，得到流延油膜；B)将上述步骤得到的流延油膜经双向拉伸和热定型后，得到半成品；所述双向拉伸的纵向拉伸比为5～8；所述双向拉伸的横向拉伸比为5～8；所述双向拉伸的温度为90～120℃C)将上述步骤得到的半成品经过萃取后，得到的聚烯烃纳米纤维膜。优选的，所述聚乙烯原料包括超高分子量聚乙烯原料；所述聚乙烯原料与所述溶剂的质量比为1：(1.5～4)；所述溶剂包括白油、大豆油、花生油、橄榄油和甘油酯中的一种或多种。优选的，所述聚乙烯原料分子量为30～80万；优选的，所述混合后还包括预热步骤；所述预热的温度为90～120℃。优选的，所述熔融挤出的温度为220～235℃；所述流延的温度为15～30℃。所述热定型的温度为90～120℃；所述热定型的时间为3～5min。优选的，所述双向拉伸的方式包括双向异步和/或同步拉伸；所述双向拉伸的拉伸速率为1～5mm/s。优选的，所述萃取为定型萃取；所述萃取的萃取剂包括正己烷、二氯甲烷、戊烷、庚烷、四氯化碳和二氧五环中的一种或多种；所述萃取包括超声萃取。在本专利技术中，所述偕胺肟基团在所述聚乙烯纳米纤维上的接枝率优选为10～300％，更优选为10～120％，最优选为30～80％。本专利技术还提供了一种铀吸附剂的制备方法，包括以下步骤：A)将聚乙烯纳米纤维膜进行辐照处理，得到辐照后的聚乙烯纳米纤维膜；所述聚乙烯纳米纤维膜由聚乙烯多孔纤维制成，所述聚乙烯多孔纤维的纤维直径为10～100nm；所述聚乙烯纳米纤维膜的孔隙率优选为40％～75％；B)将辐照后的聚乙烯纳米纤维膜浸入含有接枝单体溶液，通入保护性气体，进行接枝反应，得到改性的聚乙烯纳米纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铀吸附剂，包括聚乙烯纳米纤维膜和接枝在所述聚乙烯纳米纤维膜上的偕胺肟基团；所述聚乙烯纳米纤维膜由聚乙烯多孔纤维制成，所述聚乙烯多孔纤维的纤维直径为10～100nm；所述聚乙烯纳米纤维膜的孔隙率优选为40％～75％。

【技术特征摘要】
1.一种铀吸附剂，包括聚乙烯纳米纤维膜和接枝在所述聚乙烯纳米纤维膜上的偕胺肟基团；所述聚乙烯纳米纤维膜由聚乙烯多孔纤维制成，所述聚乙烯多孔纤维的纤维直径为10～100nm；所述聚乙烯纳米纤维膜的孔隙率优选为40％～75％。2.根据权利要求1所述的一种铀吸附剂，其特征在于，所述偕胺肟基团在所述聚乙烯纳米纤维膜上的接枝率为10～300％。3.一种铀吸附剂的制备方法，包括以下步骤：A)将聚乙烯纳米纤维膜进行辐照处理，得到辐照后的聚乙烯纳米纤维膜；所述聚乙烯纳米纤维膜由聚乙烯多孔纤维制成，所述聚乙烯多孔纤维的纤维直径为10～100nm；所述聚乙烯纳米纤维膜的孔隙率优选为40％～75％；B)将辐照后的聚乙烯纳米纤维膜浸入接枝单体溶液中，通入保护性气体，进行接枝反应，得到改性的聚乙烯纳米纤维膜；所述接枝单体为丙烯腈、丙烯酸，甲基丙烯酸，乙烯基磺酸，亚甲基丁二酸和乙烯基磷酸中的一种或几种；C)将所述改性的聚乙烯纳米纤维膜浸入含有羟胺盐酸盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良彬，余瑞，王道亮，孟令蒲，陈威，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34