一种从水中富集铀的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种从水中富集铀的处理方法，包括：所述吸附剂采用丝瓜络负载ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种从水中富集铀的处理方法


[0001]本专利技术涉及水处理的
，具体地涉及一种从水中富集铀的处理方法。

技术介绍

[0002]资源的短缺和气候的剧变已经引起了人们的广泛关注。随着对可持续能源和绿色能源需求的增长，核能，一种新兴能源，现已成为大多数国家应对这些问题的重要选择之一。然而，随着核能的不断发展，核燃料在给人们生活带来便利的同时也给人类健康和生态环境带来了巨大的威胁。铀作为一种放射性核素，目前是核电站的主要燃料。由于铀的半衰期长、难降解，在水中长期富集会对人类健康和环境造成巨大危害。因此，从水溶液中去除铀对核能的可持续发展具有重要的意义。在过去的几十年里，人们发展了各种从水溶液提取铀的方法，包括吸附法、膜分离法、离子交换法、化学共沉淀法和生物处理法。在各种方法中，吸附法由于成本低、操作简单和效率高等优点，已经成为当前研究的热点内容。各种吸附材料已被广泛用于从海水中回收铀，包括无机吸附剂、聚合物、纳米结构材料和生物材料等。吸附法的主要前提是需要探索出高效、经济的吸附剂。
[0003]金属有机框架材料（MOFs）是一种由金属离子中心与有机配体桥接构成的多孔材料。近年来，MOFs材料由于其多孔、高表面积和可调孔径等优点，已经被广泛应用于各种领域，包括气体储存、多相催化、药物传递和生物医学成像。类沸石咪唑框架（ZIFs）是MOFs材料的一个重要分类。ZIFs的合成简单，在室温下金属离子溶液与配体溶液搅拌混匀即可合成，具有良好的生物相容性和低毒性。ZIF
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8是ZIFs的典型代表，其具有成本低、易于合成、尺寸可调和稳定性好等优点。同时，锌离子对生物体的危害小，毒性低。然而，MOFs是粉末状材料，很难分离，这严重限制了MOFs在实际应用中的发展。
[0004]因此，本专利技术利用廉价且环境友好的生物质作为载体对MOFs材料进行负载，来改善MOFs材料的易团聚、易流失等问题。生物质作为一种清洁可再生能源，具有来源广泛、环境友好、可再生和经济性等特点。丝瓜络为多孔网状纤维管束组织，由纵横交错的丝状纤维组成，具有廉价易得、坚韧耐磨和可降解等特点，主要成分为纤维素、木质素和半纤维素。本专利技术采用葫芦科植物丝瓜络作为生物质负载ZIF
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8，制备出一种兼具优良吸附性和经济性的材料并用于水中铀的富集。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种水中铀富集的处理方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
[0006]一种水中铀富集的处理方法，包括：S1、通过将六水合硝酸铀（UO2(NO3)2·
6H2O）溶解在去离子水中的来制备铀酰溶液，作为铀吸附实验的储备溶液。通常，用HCl或NaOH调节溶液的pH值。研究吸附剂吸附铀的吸附动力学，其接触时间为0至 300 min，并将其在室温下置于六联磁力搅拌器中完成吸附实验。铀浓度通过ICP分析测定；
S2、取50 mL配置好的铀储备液置于烧杯中，用HCl溶液或NaOH溶液调节铀溶液的pH值，分别取一定量的吸附剂投加到该溶液中，密闭烧杯并将其放置于六联磁力搅拌器中，在室温条件下完成吸附实验。在特定时间内取样，用0.22微米的滤头过滤，实现固液分离，用ICP测定铀离子的浓度；S3、取50 mL配置好的铀储备液置于烧杯中，采用HCl溶液或NaOH溶液调节铀溶液的不同pH值，取一定量的吸附剂投加到该溶液中，密闭烧杯并将其放置于六联磁力搅拌器中，在室温条件下完成吸附实验。在特定时间内取样，用0.22微米的滤头过滤，实现固液分离，用ICP测定铀离子的浓度；S4、考虑到海水中存在着大量存在浓度远高于铀离子的金属离子，可能会对吸附剂在吸附铀的过程中产生很大影响，本章研究了4种主要干扰离子在与铀离子分别共存时，吸附剂对吸附铀性能的影响。用铀溶液分别配置一定浓度的干扰离子溶液进行吸附实验。取50 mL含有确定浓度的铀溶液和干扰离子溶液，用HCl溶液或NaOH溶液调节该混合溶液的最佳pH值，加入最佳吸附剂的量，置于恒温震荡箱中反应，残留金属离子含量通过ICP分析测定。
[0007]在一些实施方式中，所述铀储备液浓度为10 mg/L。
[0008]在一些实施方式中，所述吸附剂的投加量分别为0.02 g/L、0.04 g/L、0.06 g/L、0.08 g/L和0.1 g/L。
[0009]在一些实施方式中，所述不同pH值分别为pH=2、pH=3、pH=4、pH=5、pH=6。
[0010]在一些实施方式中，所述定量吸附剂为0.06 g/L。
[0011]在一些实施方式中，所述4种干扰离子分别为NaNO3、CaCl2、Mg2(NO3)和KNO3。
[0012]在一些实施方式中，所述干扰离子溶液浓度为50 mg/L。
[0013]在一些实施方式中，还包括：所述生物质通过超声清洗后烘干保存，在80℃下，用2 mol/L NaOH溶液水解30 min，用HCl和超纯水洗涤至中性后烘干保存。
[0014]配置2
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甲基咪唑溶液和硝酸锌溶液，取烘干后水解生物质，放入搅拌，用无水乙醇清洗上述反应产物并烘干，即所得该吸附剂。
[0015]计算吸附剂吸附量的公式如下所示：式中：C0为溶液中初始的铀浓度（mg/L）；C
e
为平衡时上层清液中铀的浓度（mg/L）；V为溶液体积（L）；m为吸附剂用量（g）。
[0016]有益效果：本专利技术不仅有效利用了MOFs的高比表面积和多活性位点等特点，而且也充分利用了丝瓜络的三维网状结构，使得整个MOFs材料能够完全的分布在丝瓜络表面，同时也解决了MOFs材料在水处理过程中易团聚等特性，暴露了更多的活性位点，增强了吸附性能。本专利技术得到的吸附剂重量轻、活性为点多、环境友好和经济性，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0017]本申请的具体实施方式由以下附图和实施例给出：
图1是实施例1：吸附剂的扫描电镜图；图2是实施例2：吸附剂的mapping图；图3是实施例3：吸附剂的X射线衍射图谱；图4是实施例4：吸附剂的红外谱图；图5是实施例5：不同投加量对吸附铀的影响；图6是实施例6：吸附材料的对比；图7是实施例7：不同pH值对吸附铀的影响；图8是实施例8：干扰离子对吸附铀的影响。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本专利技术的性能，而不能仅局限于下面的实施例。
[0019]实施例1：本申请中的吸附剂采用丝瓜络负载ZIF
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8，具有三维网状结构。采用扫描电镜（SEM）检测其形态和微观结构。图1a、b分别为丝瓜络未水解和放大后的SEM图，可以看出丝瓜络的表面光滑；图1c、d分别为丝瓜络水解后和放大后的SEM图，相比于未水解，经过水解后丝瓜络表面开始变得粗糙，有利于MOFs材料的负载；图1e、f分别为水解后负载ZIF
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8和放大后的SEM图，可以看出ZIF
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8负载在丝瓜络的表面，证明了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从水中富集铀的处理方法，其特征在于，包括：S1、通过将六水合硝酸铀（UO2(NO3)2·
6H2O）溶解在去离子水中的来制备铀酰溶液，作为铀吸附实验的储备溶液，用稀盐酸溶液（HCl）或氢氧化溶液（NaOH）调节溶液的pH值；研究吸附剂吸附铀的吸附量，其接触时间为0至 300 分钟（min），并将其在室温下置于六联磁力搅拌器中完成吸附实验，铀浓度通过电感耦合等离子体质谱仪（ICP）分析测定；S2、取50 mL配置好的铀储备液置于烧杯中，用HCl溶液或NaOH溶液调节铀溶液的pH值，分别取一定量的吸附剂投加到该溶液中，密闭烧杯并将其放置于六联磁力搅拌器中，在室温条件下完成吸附实验，在特定时间内取样，用0.22微米的滤头过滤，实现固液分离，用ICP测定铀离子的浓度；S3、取50 mL配置好的铀储备液置于烧杯中，采用HCl溶液或NaOH溶液调节铀溶液的不同pH值，取一定量的吸附剂投加到该溶液中，密闭烧杯并将其放置于六联磁力搅拌器中，在室温条件下完成吸附实验，在特定时间内取样，用0.22微米的滤头过滤，实现固液分离，用ICP测定铀离子的浓度；S4、用铀溶液分别配置一定浓度的干扰离子溶液进行吸附实验，取50 mL含有确定浓度的铀溶液和干扰离子溶液，用HCl溶液或NaOH溶液调节该混合溶液的最佳pH值，加入最佳吸附剂的量，置于恒温震荡箱中反应，残留金属离子含量通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李有文，查向浩，廖志鹏，张玉才，韦良焕，薛江鹏，蔡吉祥，李飞星，
申请(专利权)人：喀什大学，
类型：发明
国别省市：