[发明专利]一种偕胺肟修饰的磁性纳米生物吸附剂制备及其吸附低浓度铀的方法

说明书

本发明涉及一种偕胺肟修饰的磁性纳米生物吸附剂制备及其吸附低浓度铀的方法。利用偕胺肟对磁性纳米Fe₃O₄进行修饰，再将修饰过偕胺肟的纳米Fe₃O₄通过交联反应接枝到黑曲霉上,得到偕胺肟修饰的磁性纳米Fe₃O₄‑黑曲霉生物吸附剂。偕胺肟基吸附剂的供电子基团上的孤对电子能够与铀酰离子形成配位键或稳定的结构，从而可以有效提高材料对铀酰离子的吸附速度和吸附容量。本发明结合了黑曲霉的亲铀性能与纳米Fe₃O₄的磁性特性以及偕胺肟基对铀的高选择性和亲和力的优点，且黑曲霉为生物材料，具有吸附性能优良，操作简单，生产成本低，能耗低，易于固液分离等优点，该产品在放射性污染防控与铀循环利用领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及功能化磁性纳米生物材料制备及铀污染水体的吸附处理领域，具体涉及一种利用偕胺肟修饰的磁性纳米Fe₃O₄与黑曲霉交联的生物吸附剂的制备及其处理低浓度含铀废水的方法。

背景技术

铀作为核电产业和核技术应用领域中非常重要的战略性资源，同时也是一种放射性重金属元素。铀的开发和利用过程中伴随产生了大量的含铀废水，经初步治理后铀浓度仍可达5mg∙L^-1左右，远远高于国家排放标准。铀作为一种兼具化学毒性与放射毒性的放射性核素，若得不到及时有效的处理，将伴随地表径流和地下渗流扩散到生态圈，经食物链的转移危害生态环境及人类健康。因此，研究出经济高效的方法处理低浓度含铀废水对于维护生态环境安全和保护人类健康有着十分重要的意义。

目前，低浓度含铀废水的处理方法主要包括化学沉淀法、蒸发浓缩法、离子交换、萃取法、植物修复、膜分离法和吸附法等。吸附法是指利用吸附材料对目标物质进行吸附处理，以便对目标物分离富集的物理化学方法，目前已经在废水治理、空气净化、稀有金属回收等领域受到广泛关注，是一种颇具潜力的低浓度铀废水治理方法。但吸附法在处理低浓度铀废水的过程中存在着生产成本高、吸附效率低、回收利用率不高等缺陷。因此，制备出经济、高效、环境友好的铀吸附剂具有重要意义。

纳米Fe₃O₄是一种容易制备且价格低廉的磁性纳米材料，偕胺肟基对铀具有高选择性和亲和力，黑曲霉是一种环境友好的亲铀生物材料。本发明专利选用纳米Fe₃O₄为磁性内核，在磁性纳米Fe₃O₄表面修饰偕胺肟基，而后将修饰偕胺肟基团的纳米Fe₃O₄与黑曲霉发生交联反应，进而制备出一种偕胺肟修饰的磁性纳米Fe₃O₄-黑曲霉生物吸附剂。利用偕胺肟对磁性纳米Fe₃O₄进行修饰，偕胺肟基吸附剂的供电子基团（-NH₂，-C=NOH和-C=NOH）上的孤对电子能够与铀酰离子形成配位键或稳定的结构，可以有效提高材料对铀酰离子的吸附速度和吸附容量。本发明的产品结合了黑曲霉的亲铀性能与纳米Fe₃O₄的磁性特性以及偕胺肟基对铀的高选择性和亲和力的优点，具有吸附性能优良，操作简单，生产成本低，能耗低，易于固液分离等优点，在放射性污染防控与铀循环利用领域具有良好的应用前景。

发明内容