【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料及制备方法。
技术介绍
1、发展清洁能源以取代化石燃料是有效道路，其中核能作为一种公认的清洁能源而被广泛关注。铀是核能中核燃料的主要组分，目前的铀主要来自陆地矿物资源，然而随着核能的发展需求，陆地上的铀储量已出现短缺的趋势，预计在未来80-120年内消耗殆尽，与此同时，海洋中蕴藏着丰富的铀资源。据估计，海洋中含有45亿吨的铀，是陆地上铀储量的1000倍，可以为核工业提供数千年的能源供应。海洋中铀的主要存在方式为铀酰离子，然而由于海水中铀的浓度非常低，同时存在着许多干扰离子，因此探究出有选择性的、高效经济的提取方式是海洋中铀资源获取的必要条件。
2、现有的用于提取铀的方法主要包括膜分离法、离子交换法、溶剂吸法、吸附法等。其中，由于吸附法工艺简单，成本低，效率高和对环境友好，使得吸附法成为了一种有效且经济的方法，进而被广泛地使用。吸附法的关键之处在于设计高效、经济的吸附材料。
3、水凝胶材料因其独特的固-液双重性质与良好的形态可控性而备受瞩目，其中，海藻酸钠(sa)基凝胶球材料不但具有水凝胶的普遍性质，而且颗粒状的宏观形态更能适用于多种吸附器具且易于直接回收，同时海藻酸钠(sa)基凝胶球材料制备方案简单、原料廉价易得，在吸附材料开放上有较好的效益。尽管sa基凝胶球可用于从水溶液中去除铀离子，但仅基于羧基的吸附并不能得到良好的铀选择性。聚偕胺肟(pao)因其广泛的偕胺肟官能团具有较强的络合能力和选择性，而在溶液中铀回收方面表现优异。但由于分子间氢键较强，
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有的用于吸附铀的材料存在稳定性不足、吸附容量不高和选择性差的问题。提出一种海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料及制备方法。
2、本专利技术海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的结构式为：
3、
4、本专利技术海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法按照以下步骤进行：
5、一、以聚偕胺肟、海藻酸钠和超支化聚酰胺为原料制备复合凝胶液：
6、称取海藻酸钠粉末溶于去离子水中，获得海藻酸钠溶液；称取聚偕胺肟粉末溶解于氢氧化钠溶液中，获得碱性聚偕胺肟溶液；称取超支化聚酰胺粉末溶于去离子水中获得聚酰胺溶液；向海藻酸钠溶液中加入聚偕胺肟溶液和聚酰胺溶液并在室温下进行机械搅拌，静置后获得复合凝胶液；
7、所述海藻酸钠粉末的质量和去离子水的体积的比为(400-700)mg：(8-20)ml；
8、所述聚偕胺肟粉末的质量与氢氧化钠溶液的体积的比为(0.15-1)g：(8-20)ml；
9、所述氢氧化钠溶液的浓度为0.4-0.7mol/l；
10、所述超支化聚酰胺粉末的质量与去离子水的体积的比为(0.25-2)g：(4.5-8)ml；
11、所述海藻酸钠和聚偕胺肟的质量比为1：(0.5-1.5)；聚偕胺肟和超支化聚酰胺的质量比为1：(1.2-2.5)；
12、所述机械搅拌时间为10-40min，静置时间为15-40min；
13、二、将步骤一所得复合凝胶液进行两次交联，得到海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球；
14、所述两次交联的工艺为：将步骤一所得复合凝胶液滴入钙离子溶液中进行一次交联成型，然后过滤并用去离子水洗涤数次，获得凝胶球；再将凝胶球置于戊二醛溶液中进行二次交联成型，二次交联成型过程中进行震荡，然后用去离子水洗涤凝胶球数次，最后冷冻干燥，获得海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料；
15、所述一次交联成型的时间为1-5h，钙离子溶液为氯化钙溶液，浓度为2-4wt.％；
16、所述二次交联成型的时间为7-12h，戊二醛溶液的质量分数为1.5-4％。
17、本专利技术原理及有益效果为：
18、1、本专利技术海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料含有丰富的氨基和偕胺肟官能团，对铀表现出优异的吸附能力，具有高的吸附率和铀离子选择性；在ph为6时具有最高的吸附量，在浓度c0＝100ppm、ph＝6的铀溶液中的铀离子的去除率可达到95％以上(吸附量可达到475mg/g以上)。
19、2、由于氨基和偕胺肟基的协同吸附作用，在与铀离子的配位过程中，提供了额外的结合位点和增强亲和力，从而提高对铀离子的吸附效率和容量，使得本专利技术得到的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的平衡吸附量比以海藻酸钠和聚偕胺肟为原料合成的微孔聚合物更多。
20、3、本专利技术以海藻酸钠、聚偕胺肟和超支化聚酰胺为原料，由ca2+交联编织，采用戊二醛进行二次交联，经过深度的共价交联反应，由此产生了孔隙丰富的微孔球状吸附材料。微孔吸附材料含有丰富的氨基和偕胺肟官能团，使得本专利技术所得氨基-偕胺肟基双官能团吸附材料对铀表现出优异的吸附能力，具有高的吸附率和铀离子选择性；本专利技术吸附材料在k+，na+，mg2+，ca2+，ba2+，sr2+，co2+，cu2+等共存离子存在的水溶液中对铀离子有高的选择吸附性。
21、4、本专利技术中，首先以海藻酸钠、聚偕胺肟和超支化聚酰胺为原料制备了复合凝胶液；该凝胶液的组成成分中含有大量的氨基和羧基，为后续的交联反应提供了基础。此外，凝胶液中三种聚合物成分中含有大量的氨基、羧基，使材料具有良好的亲水性，同时容易参与反应进行交联，提高材料的机械性能；本专利技术所得凝胶液进行两次交联；选择交联两次，一次交联以凝胶液中的海藻酸纳为主体，通过钙离子交联成型形成凝胶球，使材料具备了稳定的三维多孔结构，第二次交联通过戊二醛的交联使材料的稳定性进一步增强。
22、5、本专利技术中在ha添加后sa-pao/ha凝胶球整体显示为明显的多孔球状，并且在微观下具有更丰富的孔道。这是由于超支化的聚酰胺分子中的多支化结构在共价交联时通过多枝结构与海藻酸钠和聚偕胺肟相连，使材料在三维空间中形成无序的多支化长链，从而形成三维网络支撑凝胶体系，使得材料在二次交联成型的过程中实现多孔化结构。
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1.一种海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料，其特征在于：海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的结构式为：
2.如权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：该制备方法按照以下步骤进行：
3.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述海藻酸钠粉末的质量和去离子水的体积的比为500mg：10mL。
4.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述聚偕胺肟粉末的质量与氢氧化钠溶液的体积的比为0.5g：10mL。
5.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5mol/L。
6.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述超支化聚酰胺粉末的质量与去离子水的体积的比为1g：5mL。
7.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制
8.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述一次交联成型的时间为2h，钙离子溶液为氯化钙溶液，浓度为2.5wt.％。
9.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述二次交联成型的时间为9h，戊二醛溶液的质量分数为2％。
10.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述去离子水洗涤次数均为3-5次。
...【技术特征摘要】
1.一种海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料，其特征在于：海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的结构式为：
2.如权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：该制备方法按照以下步骤进行：
3.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述海藻酸钠粉末的质量和去离子水的体积的比为500mg：10ml。
4.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述聚偕胺肟粉末的质量与氢氧化钠溶液的体积的比为0.5g：10ml。
5.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟复合水凝胶球铀吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5mol/l。
6.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚偕胺肟...
【专利技术属性】
技术研发人员：白建伟，霍龙，李茂奎，高飞翔，张春红，刘立佳，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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