【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核污染物吸附领域，具体涉及到一种用于高效去除核废水中u(vi)的复合吸附材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着全球能源短缺和环境恶化问题的加剧，核能因其能够大规模发电且温室气体排放极低而备受关注，但核能发电所需的铀具有高度放射性和毒性，进入环境尤其是水体后，会导致严重的污染，对人体健康构成巨大威胁。核电站运行和核废料处理中产生的核废水是主要污染源，含有高浓度的放射性物质，特别是u(vi)，若未能有效处理进入水循环系统，将对生态环境和公众健康产生长期负面影响。因此，开发高效、低成本且可重复使用的吸附材料用于从核废水中回收铀，不仅对于减少核污染、保障水资源安全至关重要，还将推动核能的可持续发展，具有极大的环境和社会价值。
2、在过去的几十年中，研究人员开发了多种吸附材料用于从水中去除铀，包括黏土矿物、介孔硅、层状双氢氧化物、金属氧化物、活性炭、氧化石墨烯、高分子材料、多孔有机框架和复合材料等。然而，这些吸附材料普遍存在一些局限性。例如，无机材料和碳基材料在低浓度的水溶液中通常表现出较低的铀吸附容量，且机械强度低或可回收性差而限制了其实际应用。近年来，金属有机框架（mofs）凭借其大表面积、可调控的孔隙结构和功能多样性，受到了广泛关注。例如，carboni等人利用uio-68型mof用于从水溶液中吸附铀，其最大吸附容量达到217 mg/g（chem. sci. 2013, 4(6), 2396-2402）。同样，yang等人研究了mof-76，在最佳ph条件下，其铀吸附容量达到了298 mg/g（chem.
3、与此同时，基于生物材料的吸附剂因其具有高比表面积、永久孔隙和多功能性等优势，成为近年来铀去除研究的热点之一。木质纤维素生物质是世界上最丰富的自然资源之一，其年产量约为2.107亿吨，包含30-50%的纤维素、19-45%的半纤维素和15-35%的木质素。木材因其丰富性、环保性、可再生性、生物相容性和可降解性，被认为是石油基聚合物的有力替代品。木材的独特三维多孔纤维结构使其特别适合用于吸附应用。通过去除木材细胞壁中的木质素-半纤维素基质，研究人员开发了具有高达95%孔隙率的各向异性木材气凝胶，展示了从木材直接制备高性能气凝胶材料的潜力。
4、本专利技术通过在轻木上原位生长缺陷诱导的uio-66-p材料，制备了一种uio-66-p@轻木复合气凝胶吸附材料。该复合气凝胶在u(vi)的吸附方面表现出优异的吸附容量，系统研究了ph值、溶液浓度及吸附时间对吸附性能的影响。该创新复合材料结合了生物基材料和mof复合材料的优点，为水体中铀的高效回收提供了一种有前景的解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术合成一种用于高效去除核废水中u(vi)的复合吸附材料及其制备方法，解决了传统吸附材料对u(vi)吸附效率低及难回收的技术问题，结合木质素纤维素气凝胶和mof高比表面积、多活性位点的特点制备复合吸附剂，该吸附剂表现出对u(vi)优异的吸附效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
3、一种用于高效去除核废水中u(vi)的复合吸附材料及其制备方法，成分一是一种通过缺陷诱导制备的金属有机框架材料（uio-66-p）；配体为：对苯二甲酸（bdc）；金属离子为：zr4+；金属有机框架通式可表示：[zr6(oh)4o4(bdc)6]n-p；成分二为经过特殊处理的轻木纤维素气凝胶；利用uio-66-p和轻木纤维素气凝胶制备复合材料，其中复合材料中uio-66-p的质量占比为10-50%。
4、一种用于高效去除核废水中u(vi)的复合吸附材料及其制备方法，其制备方法如下：
5、步骤s1：将轻木浸泡于去离子水中数小时以活化；将活化后的一定质量的轻木置于naoh和na2so3的混合溶液中，煮沸数小时以去除木质素和半纤维素；用温水彻底清洗煮沸后的轻木；然后将轻木置于h2o2（30%）中煮沸数小时进一步漂白轻木，去除残留木质素和色素杂质；用去离子水清洗数次，然后冷冻干燥处理漂白后的轻木，制得轻木纤维素气凝胶。
6、步骤s2：将一定质量轻木纤维素气凝胶、zrcl4和棕榈酸溶解在n,n-二甲基甲酰胺中，并超声数分钟。然后加入一定质量的对苯二甲酸，继续超声后，将混合物转移到特氟龙内衬的不锈钢高压釜中，在一定温度下进行溶剂热反应。反应结束后自然冷却到室温，将得到的轻木用乙醇洗涤数次以除去未反应的配体和金属盐，为了保持其多孔结构，对复合材料进行冻干处理，得到uio-66-p@轻木纤维素气凝胶复合吸附材料。
7、进一步得，步骤s1中：所述活化浸泡时间为1-6h，所述轻木的质量为0.1-0.5g，所述naoh的浓度为0.5-3m，所述na2so3的浓度为0.2-1m，所述混合溶液体积为50-200ml，所述煮沸时间为6-12h，所述h2o2体积为30-100ml，所述漂白时间为1-6h，所述洗涤次数为3-6次，所述冷冻干燥时间为18-30h。
8、进一步得，步骤s2中：所述轻木纤维素气凝胶的质量为0.2-0.5g，所述zrcl4的添加量为0.2-1.5g，所述棕榈酸的添加量为1-5g，所述对苯二甲酸的添加量为0.1-0.5g，所述n,n-二甲基甲酰胺（dmf）的体积为30-80ml，所述超声时间为10-30min，所述反应温度为80-150℃，所述反应时间为12-36h，所述洗涤次数为3-6次，所述冷冻干燥时间为18-30h。
9、与现有方法相比，本专利技术具有的有益效果在于：
10、1、显著提升铀吸附效率，尤其在低浓度环境中展现卓越表现：本专利技术通过在轻木基材上原位生长缺陷诱导的uio-66-p，制备出一种具有高度协同效应的复合气凝胶材料，uio-66-p是通过缺陷诱导方法合成的金属有机框架（mof），其缺陷数量的增加使得材料具有更强的亲水性和更活跃的吸附位点，能够与u(vi)离子更有效结合，相比传统的mof材料、无机吸附剂和碳基材料，本专利技术材料的铀吸附容量显著提高，最大吸附容量达到594mg·g-1，远超现有吸附材料，这一改进有效解决了现有材料在低浓度铀废水中的吸附效率低下问题，使其在核废水处理过程中表现出极高的吸附效果，进一步降低了水体中铀的残留，减少了对生态系统的危害。
11、2、生物质与mof的高效结合，结构稳定且具备卓越的力学与化学性能：该复合材料将轻木的三维多孔结构与uio-66-p的高比表面积和可调控孔隙性有机结合，轻木天然的蜂窝状结构赋予材料优异的支撑力和高孔隙率，使得uio-66-p在材料中的分布均匀，从而最大限度地暴露其吸附位点，uio-66-p的缺陷诱导不仅增加了吸附位点的数量，还通过增加亲水性提升了铀离子在水溶液中的传质速度，这种双重协同作用极大提升了材料的吸附效率，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高效去除核废水中U(VI)的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：成分一是一种通过缺陷诱导制备的金属有机框架材料（UIO-66-P）；配体为：对苯二甲酸（BDC）；金属离子为：Zr4+；金属有机框架通式可表示：[Zr6(OH)4O4(BDC)6]n；成分二为经过特殊处理的轻木纤维素气凝胶；利用UIO-66-P和轻木纤维素气凝胶制备复合材料，其中复合材料中UIO-66-P的质量占比为10-50%。
2.按权利要求1所述的一种用于高效去除核废水中U(VI)的复合吸附材料及其制备方法，其制备方法如下：
3.如权利要求2所述的一种用于高效去除废水中U(VI)的复合吸附材料及其制备方法，其特征为在于，步骤S1中：所述活化浸泡时间为1-6h，所述轻木的质量为0.1-0.5g，所述NaOH的浓度为0.5-3 M，所述Na2SO3的浓度为0.2-1 M，所述混合溶液体积为50-200 mL，所述煮沸时间为6-12 h，所述H2O2体积为30-100 mL，所述漂白时间为1-6 h，所述洗涤次数为3-6次，所述冷冻干燥时间为18-30h。
4.如权利
5.根据权利要求2所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述UIO-66-P@轻木纤维素气凝胶复合吸附材料的UIO-66-P含量为10-50%。
6.根据权利要求2所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述UIO-66-P是通过缺陷诱导制备的金属有机框架，其缺陷数量的增加，会促使MOF结构具有更强的亲水性。
7.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，该复合材料用于高效去除水溶液中U(VI)。
8.一种由权利要求1-6所述制备方法制备得到一种用于高效去除核废水中U(VI)的复合吸附材料。
...【技术特征摘要】
1.一种用于高效去除核废水中u(vi)的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：成分一是一种通过缺陷诱导制备的金属有机框架材料（uio-66-p）；配体为：对苯二甲酸（bdc）；金属离子为：zr4+；金属有机框架通式可表示：[zr6(oh)4o4(bdc)6]n；成分二为经过特殊处理的轻木纤维素气凝胶；利用uio-66-p和轻木纤维素气凝胶制备复合材料，其中复合材料中uio-66-p的质量占比为10-50%。
2.按权利要求1所述的一种用于高效去除核废水中u(vi)的复合吸附材料及其制备方法，其制备方法如下：
3.如权利要求2所述的一种用于高效去除废水中u(vi)的复合吸附材料及其制备方法，其特征为在于，步骤s1中：所述活化浸泡时间为1-6h，所述轻木的质量为0.1-0.5g，所述naoh的浓度为0.5-3 m，所述na2so3的浓度为0.2-1 m，所述混合溶液体积为50-200 ml，所述煮沸时间为6-12 h，所述h2o2体积为30-100 ml，所述漂白时间为1-6 h，所述洗涤次数为3-6次，所述冷冻干燥时间为18-30h。
4...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷东旭，钟文辉，朱青，
申请(专利权)人：河南省科学院智慧创制研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。