一種含偕胺肟基的插層型蒙脫石材料對(duì)水中鈾的回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種含偕胺肟基的插層型蒙脫石材料對(duì)水中鈾的回收方法。本方法可用于放射性廢液中鈾的去除、回收等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]核工業(yè)等活動(dòng)產(chǎn)生大量的含鈾廢液。這些廢液在排入自然環(huán)境之前需要經(jīng)過(guò)凈化處理。另一方面，核電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要大量的鈾作為原料，但現(xiàn)有陸地鈾的儲(chǔ)量?jī)H能滿足約70年的需求，從廢液中回收鈾是一種潛在的解決方案。鈾的凈化/回收方法包括共沉淀、溶劑萃取、離子交換、膜分離、吸附等。其中，吸附法因成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為水中鈾回收的重要方法。而采用含有鈾特性吸附官能團(tuán)的吸附材料，則由于其具有高選擇性、高吸附容量等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。
[0003]偕胺肟基作為一種對(duì)鈾具有高親合力的官能團(tuán)，已經(jīng)被嫁接到樹脂、纖維、碳納米管等有機(jī)基體上，并開(kāi)展了對(duì)重金屬離子的吸附行為研究。然而，有機(jī)基體的疏水性常導(dǎo)致吸附容量和吸附速率變慢。因此，將偕胺肟基/有機(jī)基體與無(wú)機(jī)材料混合制備的復(fù)合材料，則可增大其親水性和機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)而增加吸附速率和容量。目前，已有少數(shù)研究者對(duì)相關(guān)工作進(jìn)行了研究，但制備方法和對(duì)鈾的回收條件各不相同，導(dǎo)致對(duì)鈾的吸附速率、吸附容量和吸附選擇性等有很大差異。浙江工業(yè)大學(xué)得陳衛(wèi)軍等人制備了含偕胺肟基和蒙脫石的復(fù)合材料，但采用了的制備方法和吸附條件不同，對(duì)鈾的吸附容量只有3.07mg/g，吸附時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60h，且未對(duì)選擇性做出評(píng)估?；谫砂冯炕母呶饺萘考案哌x擇性的特點(diǎn)，采用上述類似復(fù)合材料對(duì)鈾的回收技術(shù)還具有較大的提升空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:提供一種鈾回收方法，該回收方法采用一種新型的插層型蒙脫石材料，在優(yōu)化的吸附/解吸條件控制下，對(duì)廢水中的鈾進(jìn)行回收操作，具有吸附容量大、吸附速率快、吸附選擇性高等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種含偕胺肟基的插層型蒙脫石材料對(duì)水中鈾的回收方法，所述的回收方法包括下述步驟，
第一步，含偕胺肟基的插層型蒙脫石材料的制備:在500mL燒杯中裝入250mL純水，置于可加熱磁力電動(dòng)攪拌器上加熱并穩(wěn)定在40土 1°C ;稱取3.0g有機(jī)蒙脫石，在電動(dòng)攪拌器的攪拌下緩慢加入到燒杯中，繼續(xù)攪拌4.5-5.5h，使蒙脫石均勻分散到水中，形成懸濁液；將懸濁液轉(zhuǎn)入裝有溫度計(jì)、電動(dòng)攪拌器和回流裝置的三口燒瓶中，加入30mL丙烯腈單體，持續(xù)攪拌2h ;加熱至混合物溫度為70°C，之后逐滴加入10g/L的過(guò)硫酸銨溶液40mL，并持續(xù)攪拌聚合8h，至混合物變成乳白色懸濁液；抽濾，80°C烘24h，碾磨過(guò)100目篩，得到聚丙烯腈-插層型蒙脫石復(fù)合材料；取此材料5g，加入12g鹽酸羥胺、60mL水溶液和50mL甲醇，調(diào)節(jié)PH到7.2，加熱至70°C，攪拌4h，抽濾，80°C烘24h，碾磨過(guò)100目篩，得到含偕胺肟基的插層型蒙脫石材料，備用； 第二步，鈾的吸附:將步驟第一步中制備好的含偕胺肟基的插層型蒙脫石材料置于含鈾廢水中，每升廢水中加入1.0g上述材料，并用電動(dòng)攪拌器攪拌懸濁液12h，使鈾吸附到上述材料上，吸附結(jié)束后，進(jìn)行固液分離，將上清液置入專門的次級(jí)廢液桶，備用，上述吸附操作可持續(xù)4~5次，其中，含鈾廢水pH為3.5-4.0，總離子強(qiáng)度為0.l~lmol/L，溫度為45±2°C ；
第三步，鈾的回收:將第二步制備好的固液進(jìn)行固液分離，向分離后的固體中，每克固體加入200mL解吸液，攪拌解吸10h，取解吸液置入鈾回收桶，蒸發(fā)濃縮后可得到碳酸鈾酰，其中，所述的解析液為1.5mol/L碳酸鈉或0.2-0.5mol/L的酒石酸。
[0006]根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含偕胺肟基的插層型蒙脫石材料對(duì)水中鈾的回收方法，其特征在于:所述的蒙脫石來(lái)自美國(guó)的Nanocor公司，其蒙脫石含量>98%。
[0007]本發(fā)明是一種新型的鈾回收方法，借助偕胺肟基對(duì)鈾的特性吸附性能，結(jié)合了蒙脫石的片層結(jié)構(gòu)和親水性能，制備了具有一定機(jī)械強(qiáng)度的偕胺肟基-蒙脫石復(fù)合材料。使用該材料，試驗(yàn)并優(yōu)化了該材料對(duì)于鈾的吸附條件和解吸條件，建立了水溶液中鈾的去除/回收流程。采用該流程可定量回收水中的鈾。
[0008]1、本發(fā)明屬于環(huán)境及工程技術(shù)領(lǐng)域，重點(diǎn)在于使用該材料對(duì)鈾的回收流程。
[0009]2、所述的技術(shù)主要用于含鈾放射性廢水或工業(yè)廢水鈾的回收。通過(guò)采用一種含偕胺肟基的插層型蒙脫石材料，優(yōu)化獲得最佳的水化學(xué)條件、環(huán)境條件及操作條件，可達(dá)到定量、選擇性回收水中鈾的目的。
[0010]3、所述材料為一種有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料，其中的無(wú)機(jī)成分為蒙脫石，來(lái)自美國(guó)的Nanocor公司，其蒙脫石含量>98% ;其中的有機(jī)成分為偕胺肟化的聚丙烯腈，由丙烯腈聚合并對(duì)腈基偕胺肟化后獲得；其中的有機(jī)成分以插層形式插入到蒙脫石的片層之間，形成插層型復(fù)合材料。
[0011]4、所述的水化學(xué)條件包括廢水的pH、背景電解質(zhì)種類及濃度。廢水的pH在3.5-4之間；廢水的背景電解質(zhì)濃度在0.1 mol/L~l.0 mol/L之間。若廢水的背景電解質(zhì)濃度較低，應(yīng)加入NaN03、NaCl, NaClO4溶液中的一種或多種，至廢水中電解質(zhì)總濃度達(dá)到0.1-1.0mol/L。
[0012]5、所述的環(huán)境條件包括環(huán)境溫度及大氣條件。溫度應(yīng)控制在45土1°C ;若置于普通的室溫條件(25°C )，則吸附容量會(huì)降低。大氣條件指正常的空氣條件，其中二氧化碳含量不大于0.05%。
[0013]6、所述的操作條件包括單位廢水吸附劑用量、吸附時(shí)間、解吸劑的種類及濃度、解吸時(shí)間。每L廢水使用l.0g所述吸附材料；吸附時(shí)間12 h ;所用解吸劑為1.5 mol/L碳酸鈉或0.2 mol/L酒石酸，解吸時(shí)間10h。
[0014]有益效果:本發(fā)明具有吸附容量大(0.65g鈾/g吸附劑)、選擇性高、抗離子競(jìng)爭(zhēng)性強(qiáng)、回收效率高(>90%)