[发明专利]一种利用桥联β-环糊精衍生物吸附钍的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用桥联β-环糊精衍生物吸附钍的方法。

背景技术

随着钍的大量开采和能源工业的快速发展，大量含有钍元素的工业废水排到环境中去，导致了大范围的环境污染。因此，对钍的吸附研究引起了有关工作者的高度广泛关注。本方法利用β-环糊精（β-CD）内部空腔疏水的特殊性质，能够选择性的与某些金属螯合物结合形成具有协同吸附作用的桥联β-CD。因此，利用桥联β-环糊精衍生物选择性吸附钍具有积极意义。

发明内容

为解决上述问题，特提出一种利用桥联β-环糊精衍生物吸附钍的方法。该方法合成了一种6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精桥联二苯乙二酮（BBβ-CD）吸附剂，引入对金属离子具有螯合作用的C=O，从而对钍Th⁴⁺进行更好的吸附。该方法包括如下步骤：

1吸附剂的制备

1.16-对甲苯磺酰酯-β-环糊精的制备

用电子天平分别精确的称量β-CD5.0g和NaOH3.0g，将其依次加入至250mL烧瓶中，再加入去离子水100mL得浑浊液。在冰水浴中，用恒温加热磁力搅拌器搅拌浑浊液至澄清，再往烧瓶中加入1.68g对甲苯磺酰氯，保持低温反应5h。而后，抽滤未反应的对甲苯磺酰氯，并用物质的量浓度为0.1mol/L的HCl调节澄清液的酸度至中性后冷藏过夜。析出的白色晶体三次重结晶后充分烘干制得6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精。

1.2BBβ-CD吸附剂的制备

1.2.1BBβ-CD结合性能测定

配制一系列物质的量浓度的二苯乙二酮/6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精的乙醇溶液，摩尔比如下：1:0，1:0.25，1:0.5，1:1，1:1.5，1:2，1:2.5。将以上7组溶液充分混合后冷藏过夜，使得二苯乙二酮与6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精充分结合。利用紫外可见分光光度计对二苯乙二酮与6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精的结合情况进行考察。结果表明，当二苯乙二酮与6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精摩尔比为1:2时，结合效果最佳。

1.2.2BBβ-CD结合常数的测定

在10mL无水乙醇中充分溶解0.05gBBβ-CD，利用紫外可见分光光度计在247nm波长处测定BBβ-CD中二苯乙二酮的吸光度，以确定其浓度，进而计算出BBβ-CD的结合常数（实际被包合质量/理论被包合质量），重复3次实验求取平均值。通过计算得结合常数K=95.49%。

1.2.3BBβ-CD吸附剂的制备

采用饱和水溶液法来制备BBβ-CD吸附剂。根据1.2.1及1.2.2的实验结果可知，二苯乙二酮与6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精的摩尔比1:2作为最佳结合比。准确称取1.2374g6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精，将其溶于150-200mL50℃热水中形成6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精水溶液，在10mL无水乙醇中充分溶解0.1g二苯乙二酮，并将其滴入至6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精水溶液中。该混合溶液在30-50℃条件下磁力搅拌3-5h，使6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精与二苯乙二酮充分反应。待反应完成后，将其冷藏过夜，析出的白色晶体经过多次洗涤后，控制干燥温度为50-60℃充分干燥，得白色BBβ-CD晶体。

（2）将BBβ-CD吸附剂用于吸附钍

用容量瓶配取质量浓度为20mg/LTh⁴⁺溶液，用0.1mol/L的HCl调节钍溶液的酸度为

2-4，备用。量取一系列100mL20mg/LTh⁴⁺溶液，分别往其中加入BBβ-CD吸附剂10mg，

常温条件下，将上述混合体系在振荡器中振荡中振荡10-30min，然后在离心机中离心，使得吸附后的材料与溶液分离，最后取上清液测定BBβ-CD吸附剂吸附钍后剩余溶液中钍的浓度，并计算吸附容量。

利用下式计算吸附量Q：

其中，C₀是Th⁴⁺的初始浓度，单位：mg/L；C是Th⁴⁺的平衡浓度，单位：mg/L；V是Th⁴⁺溶液的体积，单位：L；m是BBβ-CD吸附剂的质量，单位：g。

本发明的优点在于：利用桥联β-环糊精衍生物选择性吸附钍具有很高的吸附率。吸附量最大值高达52.2mg/g。

附图说明：

图1是6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精的合成图；