矿物基Yolk-shell复合微球在吸附放射性水体中碘离子中的应用制造技术

本发明专利技术涉及污水处理技术领域，公开了一种矿物基Yolk

【技术实现步骤摘要】
矿物基Yolk
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shell复合微球在吸附放射性水体中碘离子中的应用
[0001]分案说明本专利技术为申请日为2019年5月9日，申请号为2019103854711，专利技术名称为“矿物基Yolk
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shell复合微球的制备方法及其在吸附放射性水体中碘离子中的应用”的分案申请。


[0002]本专利技术涉及环境保护中污水净化处理
，特别涉及一种以Cu或Cu
‑
Cu2O为内核、矿物基聚合物为壳体的矿物基Yolk
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shell复合微球在吸附放射性水体中碘离子中的应用。

技术介绍

[0003]随着中国经济的蓬勃发展和环境问题的日益突出，核电工业已成为国家的重要发展战略，预计到2020年我国核电运行和在建装机总量将达到88 GW。有效解决随之而来的放射污染对核能的安全使用具有重要意义。放射性碘常被用作为核燃料元件包壳的破损监测指标及核爆炸后环境监测的信号核素，是核裂变的必然产物之一。因而，高效去除液相放射性碘是核电安全利用所需解决的关键科学问题。
[0004]化学沉淀、多孔材料吸附、离子交换和膜分离等技术可用于液相放射性碘的去除使用。化学沉淀使用的金属材料价格昂贵且容易造成重金属的二次污染。多孔材料在复杂环境的选择性吸附效率难以保证。由于有机或无机溶剂的使用，使得离子交换技术也易产生二次污染。膜分离技术虽拥有良好的去除效率，但运行成本较昂贵。
[0005]Yolk
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shell结构复合材料的制备一般分为硬模板法、软模板法、无模板法、“壳内成核”法。传统的模板牺牲法（硬模板法、软模板法）中一般需要多步高温分解、化学刻蚀或溶剂萃取来去除预先沉积的中间壳层，合成过程难以有效地控制且易影响内核活性。无模板法一般利用Ostwald熟化、Kirkendall效应等来创造空心结构，但这些仅适用于特殊的金属或金属硫化物，氧化物体系，且得到的材料形貌、尺寸都难以调控。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种矿物基Yolk
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shell复合微球在吸附放射性水体中碘离子中的应用在吸附放射性水体中电离子中的应用，利用矿物基聚合物蛋壳物理吸附液相放射性污染物，利用Cu或Cu
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Cu2O内核选择性吸附放射性碘，较传统吸附剂提高了碘吸附容量及选择性，为废水中放射性碘的清除提供了技术参考。
[0007]技术方案：本专利技术提供了一种矿物基Yolk
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shell复合微球在吸附放射性水体中碘离子中的应用，所述矿物基Yolk
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shell复合微球的制备方法包括以下步骤：S1：将凹凸棒石分散于去离子水中得悬浮液；S2：将甲基丙烯酸二乙胺基乙酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯分别加入到所述悬浮液中，随后加入对二甲苯和光引发剂，搅拌均匀后，在N2保护条件下，利用紫外光照射反应一定时间，离心过滤、水洗后煅烧，得矿物基中空多孔胺基聚合微球；S3：
将所述矿物基中空多孔胺基聚合微球分散于正己烷溶液中，滴加硝酸铜溶液充分搅拌后，在N2气体保护下，逐滴加入NaBH4溶液，磁力搅拌充分反应后，离心过滤、水洗，得具有Cu或Cu
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Cu2O内核的矿物基Yolk
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shell复合微球；S4：将所述矿物基Yolk
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shell复合微球在50℃真空干燥箱中烘干10 h即可。
[0008]优选地，在所述S2中，所述的凹凸棒石、甲基丙烯酸二乙胺基乙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、对二甲苯和光引发剂在每升水中的质量比为1：1~15：1~15：20~40：0.2~1.0。
[0009]优选地，在所述S4中，所述的矿物基中空多孔胺基聚合微球、硝酸铜、还原剂和有机溶剂的质量比为1：0.01~0.10：0.001~0.010：20~40。
[0010]优选地，在所述S3中，所述光照所述Picking乳液反应的时间为50~70min。
[0011]优选地，在所述S3中，离心过滤、水洗后的煅烧温度为200~ 400℃，煅烧时间为2.5~3.5h。
[0012]在所述S4中，所述还原剂为NaBH4溶液或水合肼。
[0013]本专利技术还提供了一种矿物基Yolk
‑
shell复合微球在吸附放射性水体中碘离子中的应用。
[0014]优选地，所述放射性水体中碘离子的浓度为0.1~1.0 mM；所述矿物基Yolk
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shell复合微球在所述放射性水体中的投放量为0.25~2g
·
L
－1
；优选为1g
·
L
－1
。
[0015]优选地，所述矿物基Yolk
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shell复合微球在所述放射性水体中吸附时的温度为25~50
ꢀº
C，吸附时间为5~30 min。
[0016]优选地，所述矿物基Yolk
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shell复合微球在所述放射性水体中吸附方式为：敞口，与空气连通。
[0017]有益效果：本专利技术以稳定性好、价格低廉和比表面大的凹凸棒石矿物作为基体材料，以醇酯作为交联剂、胺基酯为聚合单体，在N2鼓气保护下与凹凸棒石悬浮液混合制备出Picking乳液，在可见光照射下聚合反应，利用真空煅烧去除内部有机物，从而形成制备出微米尺寸的矿物基中空多孔胺基聚合微球；再利用“双溶液”浸渍
‑
还原法，将该矿物基中空多孔胺基聚合微球分散于有机溶剂中，加入硫酸铜溶液浸渍，利用还原剂还原，形成以Cu或Cu
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Cu2O为内核的矿物基Yolk
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shell复合微球。
[0018]如图10，将制备出的矿物基Yolk
‑
shell复合微球用于吸附放射性水体中的碘离子，借助矿物基外壳中胺基的电荷特性，富集溶液中的低浓度碘（I
－
、I2），使得溶液中放射性碘浓度以矿物基Yolk
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shell复合微球为中心呈梯度分布，利用内核中Cu与Cu2O表面的CuO致密层反应生成Cu2O与碘离子反应生成碘化亚铜，再物理吸附I2形成三碘化铜。在吸附过程中，由于壳内放射性碘的消耗，促使壳外放射性碘持续向壳内富集，从而实现对低浓度放射性碘的超高吸附效率。由于反应产物在矿物基Yolk
‑
shell复合微球结构的内核，因而聚合外壳既能固定内核反应产物，也能有效降低吸附后产物受自然光的直接照射，同时还能吸附少量分解后的碘，从而有效避免放射性碘从复合微球中“逃逸”。因此，矿物基Yolk
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shell复合微球有望高效去除溶液中低浓度放射性碘。
[0019]与现有技术相比，其显著优点在于：（1）本方法采用简单的水热合成法，工艺简单，合成时间短，原材料廉价易得，无毒，为Cu或Cu
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Cu2O核壳结构材料的制备提供了一个新的方法；（2）合成的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿物基Yolk
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shell复合微球在吸附放射性水体中碘离子中的应用，其特征在于，所述矿物基Yolk
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shell复合微球的制备方法包括以下步骤：S1：将凹凸棒石分散于去离子水中得悬浮液；S2：将甲基丙烯酸二乙胺基乙酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯分别加入到所述悬浮液中，随后加入对二甲苯和光引发剂，搅拌均匀得Picking乳液；S3：在N2保护条件下，光照所述Picking乳液聚合反应一定时间，离心过滤、水洗后煅烧，得矿物基中空多孔胺基聚合微球；S4：将所述矿物基中空多孔胺基聚合微球分散于有机溶剂中，滴加硝酸铜溶液充分搅拌后，在N2气体保护下，逐滴加入还原剂，磁力搅拌充分反应后，离心过滤、水洗，得具有Cu或Cu
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Cu2O内核的矿物基Yolk
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shell复合微球；S5：将所述矿物基Yolk
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shell复合微球在50℃真空干燥箱中烘干10 h即可。2.根据权利要求1所述的矿物基Yolk
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shell复合微球在吸附放射性水体中碘离子中的应用，其特征在于，在所述S2中，所述的凹凸棒石、甲基丙烯酸二乙胺基乙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、对二甲苯和光引发剂在每升水中的质量比为1：1~15：1~15：20~40：0.2~1.0。3.根据权利要求1所述的矿物基Yolk
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shell复合微球在吸附放射性水体中碘离子中的应用，其特征在于，在所述S4中，所述的矿物基中空多孔胺基聚合微球、硝酸铜、还原剂和有机溶剂的质量比为1：0.01~0.10：0.001~0.010：20~40。4.根据权利要求1至3中任一项所述的矿物基Yolk
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shell复合微球在吸附放射性水体中碘离子中的应用，其特征在于，在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：茆平，孙爱武，余祥坤，倪伶俐，钱国庆，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：