[发明专利]一种含磷氧官能团的介孔螯合树脂及分离与富集铀的方法

说明书

发明领域

本发明属于铀的分离与富集技术领域。涉及一种含磷氧官能团的介孔螯合树脂及作为聚合物吸附剂在铀的分离与富集中的应用和方法。

背景技术

能源是国民经济发展的基础，新能源的开发和利用是关系我国经济建设全局的一个重大战略问题。核能发电因经济、清洁和高效，成为新能源的主角。由于核电的迅猛发展，铀需求量急剧增加，从涉铀工艺流程产生的废水中回收铀，可充分利用有限的铀资源，满足可持续发展的要求。此外，核燃料循环过程中排放的铀对地表和地下水的污染已经成为全球关注的环境问题，必须加强对含铀废水的处理。由此可见，无论是从水中回收铀以提高核燃料资源的利用率，或是减小放射性废水对环境的危害，都必须对水溶液中的铀进行分离和富集。溶剂萃取法提取铀具有速度快、效率高、易于自动控制和连续逆流作业的特点，适于从澄清的浸出液中提取铀。含磷氧基团的物质如磷酸三丁酯等对铀有着很高的亲和力和选择性，是溶剂萃取分离铀的常用试剂。然而必须指出的是采用溶剂萃取法分离与富集铀时也存在一些缺点，如操作费时麻烦，生产成本高；所用有机溶剂多，且溶剂回收、溶液浓缩能耗大。以上这些缺点在很大程度上限制了溶剂萃取技术在分离与富集铀方面的进一步大规模的工业化应用。

固相萃取技术是近年来产生的一种分离技术，目前已广泛应用于水污染处理，它是作为液-液萃取的补充或替代方法而产生的。与液-液萃取相比，固相萃取具有以下优点：(1)不需要使用大量有机溶剂，减少了对环境二次污染；(2)无相分离操作，容易收集分离物；(3)操作简单，省时，省力，容易实现自动化。

有鉴于此，本发明拟结合磷氧基团对铀的超强吸附作用以及固相萃取技术的诸多特点，通过溶剂热聚合手段，将磷氧基团固载在介孔聚合物的高分子骨架上面，以制备对铀具有高效吸附性能的含磷氧官能团的介孔螯合树脂吸附材料，该吸附材料在高酸度下具有吸附速度快、吸附量高、选择性强的优点。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明制备的吸附剂制备方法简便、成本低廉、吸附量高、选择性强，能够有效地分离与富集铀。

本发明的目的之一在于提供了一种含磷氧官能团的介孔螯合树脂；

本发明的目的之二提供了一种含磷氧官能团的介孔螯合树脂作为吸附剂应用；

本发明的目的之三在于提供了一种含磷氧官能团的介孔螯合树脂作为分离与富集铀的聚合物吸附剂的应用，

本发明的目的之四在于提供了一种利用含磷氧官能团的介孔螯合树脂分离与富集铀的方法。

本发明的目的之一是这样实现的：

一种含磷氧官能团的介孔螯合树脂，其制备方法包括如下步骤：

将1～5g有机交联剂，1～5g含磷氧官能团的不饱和化合物和0.02～0.08g偶氮二异丁腈加入到1～10mL有机溶剂中，25℃下搅拌1～3h，将上述溶液加入到水热反应釜，100℃下反应24h，取出，开釜，经旋转蒸发去有机溶剂，45℃下真空干燥12～24h，即可得到含磷氧官能团的介孔螯合树脂，所述的质量数与体积数成比例调整。

进一步，有机交联剂为或带有2个以上不饱和键的化合物；优选：二甲基丙烯酸乙二醇酯或二乙烯基苯。

进一步，含磷氧官能团的不饱和化合物为乙烯基膦酸，乙烯基膦酸二乙酯或其衍生物。

进一步，有机溶剂为乙酸乙酯，丙酮，四氢呋喃或乙醇。

进一步，所述的含磷氧官能团的介孔螯合树脂的BET比表面积为40～500m²/g；BJH孔径为5～50nm；BJH孔体积为0.3～1.3cm³/g。

本发明的目的之二是这样实现的：

一种用于分离与富集铀的聚合物吸附剂，该吸附剂为采用溶剂热聚合法制备的介孔螯合树脂，螯合基团为磷氧基团，所述的含磷氧官能团的介孔螯合树脂的BET比表面积为40～500m²/g；BJH孔径为5～50nm；BJH孔体积为0.3～1.3cm³/g。

本发明的目的之三是这样实现的：

一种含磷氧官能团的介孔螯合树脂作为分离与富集铀的聚合物吸附剂的应用。

本发明的目的之四是这样实现的：