[发明专利]一种用于海水提铀的抗菌性偕胺肟气凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于海水提铀的抗菌性偕胺肟气凝胶的制备方法，将质量比为8～12：8～12的壳聚糖和聚丙烯偕胺肟溶解在乙酸溶液中，搅拌加入戊二醛促进聚合物的交联，得前驱液，将前驱液注入模具中静置陈化、水洗、冷冻干燥，得抗菌性偕胺肟气凝胶。本发明的抗菌性偕胺肟气凝胶制备工艺简单、无需使用复杂昂贵的机械设备，使得气凝胶易批量制备、成本易控制。通过壳聚糖与偕胺肟的结合，使制得的气凝胶不但吸铀量高，且机械性能好，可以在海水中方便的回收，具有更长的使用寿命；其优异的抑菌抗污染性，避免了其活性位点被海洋微生物的占据，可提高其在海水中的作业效果。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备的技术领域，尤其涉及一种用于海水提铀的抗菌性偕胺肟气凝胶的制备方法。

背景技术

海洋中存在着近几十亿吨的铀，如果能将其开采利用起来，它将会为人类提供“取之不尽”的能源。然而，海水中铀浓度极低、海洋环境复杂、海水容量大、提取项目成本高，海水中铀的实际大规模开采仍是一个重大挑战。偕胺肟基对铀酰离子具有显著的亲和力和选择性，被认为是最具前景的铀酰吸附基团。近年来，偕胺肟基纳米纤维被构建并应用于铀的高效吸附。然而，用于制造这些纳米纤维的复杂的电纺和吹制技术严重限制了其大规模的制造，昂贵的设备致使它们很难被普遍地研究和实施。

海洋中生物系统复杂，大量的微生物会粘附在吸附剂表面，堵塞吸附剂的螯合位点，使吸附剂丧失活性，从而降低吸附效率。由于生物污染，大量的海螺和微生物附着在吸附剂表面，致使吸附剂在海洋环境中的吸附率严重降低。抗生物污染吸附剂的设计是海洋铀资源开发的必然要求。近年来，人们采用不同的元素和策略来制备防污铀吸附剂，如在吸附剂表面沉积纳米颗粒来杀灭细菌，在一定程度上实现了进步性的防污效果。然而，沉积的颗粒与吸附剂之间的非共价相互作用常常会导致抗菌成分从吸附剂中脱离下来，从而导致在长期的海洋作业中丧失防污能力。此外，这些颗粒的降解非常困难，可能会破坏生态平衡。近年来，研究者采用化学交联技术，将抗生素与多孔粉末交联，制备了防污型铀吸附剂，从而大大提高了吸附铀过程中的杀菌活性，但由于-COOH配体对铀酰离子的亲和力较低，以致其吸附能力并不理想；同时，粉末吸附剂很难从溶液中回收，大大增加了铀的提取工艺复杂性与提取成本。因此，兼具高吸附量与机械强度的抗污型吸附剂的设计仍然是海水提铀领域的重大挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于海水提铀的抗菌性偕胺肟气凝胶，具有吸附量高、抗生物污染性能和机械弹性好的作用。

本发明采用的技术手段如下：一种用于海水提铀的抗菌性偕胺肟气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

将质量比为8～12：8～12的壳聚糖和聚丙烯偕胺肟溶解在乙酸溶液中，搅拌加入戊二醛，得前驱液，将前驱液注入模具中静置陈化、水洗、冷冻干燥，得抗菌性偕胺肟气凝胶；其中，所述聚丙烯偕胺肟的制备方法为：

按重量份计，将10～13份盐酸羟胺溶于100mL N，N-二甲基甲酰胺溶液中，再加入2～4份氢氧化钠和2～6份碳酸钠，搅拌后加入8～12份聚丙烯腈，在65～70℃水浴下搅拌18～24h，滴入去离子水中，过滤后，得到白色絮状沉淀物，真空干燥后，得到聚丙烯偕胺肟。

进一步的，所述壳聚糖和聚丙烯偕胺肟的质量比为10：10。

进一步的，所述乙酸溶液的体积浓度为2～5％。

进一步的，搅拌时间为2～5min，戊二醛的质量浓度为0.5～1.5％。

进一步的，静置陈化时间为3～5h，水洗2～3次，进而冷冻干燥。

进一步的，所述聚丙烯偕胺肟的制备方法为：

按重量份计，将12份盐酸羟胺溶于100mL N，N-二甲基甲酰胺溶液中，再加入3份氢氧化钠和3.9份碳酸钠，搅拌后加入10份聚丙烯腈，在65℃水浴下搅拌18h，滴入去离子水中，过滤后，得到白色絮状沉淀物，真空干燥后，得到聚丙烯偕胺肟。