[发明专利]一种抗菌性偕胺肟基海水提铀吸附剂及其制备方法

说明书

一种抗菌性海水提铀吸附剂，通过接枝共聚方法将季铵盐单体和丙烯腈单体接枝到天然纤维单体上，然后进行羟胺化制备而成，所得吸附剂季铵基团含量为0.1~1.0 mmol/g，偕胺肟基团含量为0.2~7.5 mmol/g。本发明还公开了上述抗菌性海水提铀吸附剂的制备方法，制备时，原料组分有：天然纤维材料10份、丙烯腈10~90份、乙烯基类季铵盐10~90份、氧化还原引发体系氧化剂1~5份，还原剂1~5份，盐酸羟胺10~30份，去离子水300~600份，各组分的配比按质量份计；工艺步骤包括氧化还原引发体系下接枝反应，接枝产物偕胺肟化反应。本发明所述的抗菌性海水提铀吸附剂纤维基材来源丰富，天然可再生，价格低廉，制备成本低，吸附材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到95%以上。相对于常规海水提铀吸附剂，所得材料对铀酰离子的吸附量增加约25%。

技术领域

本发明属功能材料技术领域，具体涉及一种抗菌性偕胺肟基海水提铀吸附材料及其制备方法。

背景技术

随着地球上以石油、煤炭为代表的传统能源的不断消耗，地球资源呈现匮乏状况，同时传统能源的开发给生态环境带来了很大的影响，因此亟须开发以核能为代表的清洁能源。《核电中长期发展规划（2011-2020年）》中指出到2020年，我国每年对天然铀的需求量约为5800~8800吨，然而我国所具有的铀资源仅占世界资源分布的2%。【谢思远. 静电纺丝法制备海水提铀用纳米纤维吸附材料及其性能研究[D]. 中国科学院大学, 2015.】。而海水中具有大量可利用资源，铀的储量大约有45亿吨，约为地球上铀的储量的1000倍【EndrizziF, Leggett C, Rao L. Scientific Basis for Efficient Extraction of Uraniumfrom Seawater, I: Understanding the Chemical Speciation of Uranium underSeawater Conditions[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2016.】，因此能否有效提取海水中的铀成为解决铀资源短缺的关键。

现有海水提铀技术包括溶剂萃取法、离子交换法和吸附法等。其中吸附法被认为最具有前途。其基本原理是将铀酰离子从水相中转移到吸附功能材料的活性位点，发生相互作用而实现铀从海水中的分离和富集在吸附功能材料上。已发现偕胺肟基对海水中的铀的吸附具有高吸附性和特异性吸附，但是由于海洋环境具有复杂性，除了其中的电解质而外，海洋微生物对吸附剂的附着和侵蚀非常严重，影响吸附效果。首先，海水中含有的海洋微生物会附着在吸附材料上并在吸附材料上滋生，影响材料与海水的充分接触，促使官能团分解，甚至使基体材料受损，从而降低材料的提取铀效果，也使材料难以长期重复使用。其次，目前的海水提铀吸附剂多为有机高分子材料，这些材料容易受到微生物的侵蚀，逐渐发生降解使其力学性能降低，严重影响吸附材料的重复使用。此外，微生物在吸附材料上的滋长会增加后期材料洗脱附的工作量。

因此，增加海水提铀吸附剂在海水中的抗菌性是本领域的重要研发课题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种实用有效，来源丰富的抗菌性偕胺肟基海水提铀吸附材料，同时提供其制备方法。该偕胺肟基海水提铀吸附剂具有良好的抗菌性。制备方法采用氧化还原引发聚合一次性在纤维基材上引入抗菌基团和偕胺肟基功能基团，方法简单，抗菌基团和偕胺肟基团与基材均为化学键合，从而保证材料的抗菌性与吸附性能均能保持长期高效稳定性。

本发明提供的抗菌性偕胺肟基海水提铀吸附剂，由纤维基材经乙烯基季铵盐单体与丙烯腈单体共聚合接枝反应而成，该抗菌性海水提铀吸附剂，季铵基含量为0.1~1.0mmol/g，偕胺肟基含量为0.2~7.5 mmol/g。

本发明所述的抗菌性偕胺肟基海水提铀吸附剂的制备方法，具体操作如下：

1、原料配方

原料有以下组分，各组分的配比按质量份计，